Квадраты Пеннета: правила наследования Менделя

Гены, аллели и признаки

Признак — это то, что можно наблюдать, например цвет цветка у гороха. Ген — участок ДНК, влияющий на признак. Большинство генов имеют разные варианты, которые называются аллелями. Организм, размножающийся половым путём, наследует по две копии каждого гена — по одной от каждого родителя.

Чтобы было проще это записывать, используют буквы. Если у гена, отвечающего за цвет шерсти, есть тёмный и светлый аллели, их можно обозначить как C и c. Тогда у особи могут быть варианты CC, Cc или cc.

Доминантные и рецессивные аллели

Когда два аллеля различаются, один часто скрывает другой. Скрывающий аллель называется доминантным (обозначается заглавной буквой), а скрытый — рецессивным (строчной буквой). Организм Cc выглядит так же, как организм CC. Рецессивный признак проявляется только тогда, когда обе копии являются рецессивными: cc.

Доминантный не значит лучший или более распространённый. Это лишь описывает, какой аллель проявляется, когда присутствуют оба. Многие безвредные признаки являются рецессивными, а некоторые доминантные встречаются редко.

Это самая простая закономерность, которая называется полным доминированием. В настоящих генах могут действовать более сложные механизмы, поэтому приведённая ниже таблица описывается как модель для одного гена за раз.

Генотип и фенотип

Эти два слова помогают различать данные понятия:

• Генотип — это пара аллелей, которую несёт организм: CC, Cc или cc.
• Фенотип — это признак, который можно увидеть.

Разные генотипы могут давать один и тот же фенотип. CC и Cc проявляют одинаковый доминантный признак. Организм с Cc является носителем: у него проявляется доминантный признак, но он может передать скрытый аллель потомству. Такие слова, как гомозиготный (два одинаковых аллеля) и гетерозиготный (два разных аллеля), описывают генотип.

Закон расщепления Менделя

Вот главный вывод. Два аллеля организма разделяются при образовании половых клеток (гамет), поэтому каждая гамета несёт только один аллель. Какой именно аллель попадёт в конкретную гамету, определяется случайно. При оплодотворении гамета от каждого родителя соединяется с другой, и пара восстанавливается.

Так, родитель с Cc производит два вида гамет — C и c — в равном количестве. Этого достаточно, чтобы предсказать результат скрещивания.

Как заполнить решётку Пеннета

Квадрат Пеннета — это небольшая таблица, в которой перечислены все возможные сочетания. Чтобы скрестить двух носителей, используем Cc × Cc:

1. Запиши гаметы одного родителя (C, c) в верхней строке.
2. Запиши гаметы другого родителя в столбце слева.
3. Заполни каждую клетку парой, образованной её строкой и столбцом.

Получаются четыре равновероятные клетки: CC, Cc, Cc, cc. По ним можно определить два соотношения:

• Соотношение генотипов: 1 CC : 2 Cc : 1 cc.
• Соотношение фенотипов: 3 доминантных : 1 рецессивный.

Значит, у каждого потомка шанс проявления рецессивного признака равен одному из четырёх. При скрещивании двух чистых линий всё происходит иначе: CC × cc даёт только Cc, поэтому все потомки одинаковы (поколение F₁) и имеют доминантный признак.

Вероятности — это не обещания

Соотношение 3 : 1 — это ожидаемое среднее значение, а не гарантия. Каждый потомок — независимое событие, как при подбрасывании монеты. В небольшой семье вполне может получиться соотношение 2 : 2 или даже 4 : 0 — это совершенно нормально. Мендель увидел чёткие соотношения, потому что подсчитал сотни растений.

Ошибки, которых стоит избегать

• Думать, что в семье из четырёх детей обязательно должен быть ровно один ребёнок с рецессивным признаком.
• Считать, что предыдущий результат меняет вероятность для следующего потомка. Это не так.
• Считать, что «доминантный» означает «самый распространённый в популяции».

Как изучить это в лаборатории

В лаборатории используются вымышленные существа, поэтому ты можешь тренироваться скрещивать их, не затрагивая настоящие организмы. Это упрощённая учебная модель, в которой за раз рассматривается один ген. Хорошая последовательность:

1. Что такое признак? — знакомство с существами и терминами.
2. Доминантный и рецессивный — разберёшься, какой аллель проявляется.
3. Генотип и фенотип — научишься отличать код от внешнего вида.
4. Моногибридное скрещивание — скрещивание по одному признаку.
5. Квадрат Пеннета — прогнозирование результатов до скрещивания.
6. Гомозиготные скрещивания — как ведут себя чистые линии.

Сначала сделай прогноз с помощью таблицы, затем получи несколько помётов и сравни результаты. Именно различие между прогнозом и результатом помогает по-настоящему разобраться.