big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Сущность внутриклеточных процессов при расщеплении гибридов

Мендель пишет, что факты, полученные при анализе явлений расщепления, должны дать ключ к раскрытию внутренних свойств зачатковых клеток. Главным на этом пути является вытекающее из опытов допущение, что гетерозигота Аа образует два класса гамет: половину зачатковых клеток с геном А и другую половину с геном а. В случае дигибридного и более сложных расщеплений гибриды путем простых сочетаний образуют несколько классов гамет равной численности.

Мендель предпринимает удивительные по своему изяществу и неопровержимости опыты по скрещиванию гибридов с рецессивными гомозиготами. Был взят гибрид АаВb, у которого А — круглая форма семян; а — морщинистая; В — желтые семядоли; b — зеленые. В силу доминантности гибрид имел круглые семена и желтые семядоли. Было поставлено два реципрокных скрещивания, в одном гибрид взят в качестве материнского растения, во втором — в качестве отцовского.

Вполне понятно, что в таких скрещиваниях рецессивная гомозигота выступает в качестве анализатора. Растение ааbb образует гаметы аb. Такие гаметы при встрече с любой гаметой гибрида проявят ее свойства. Так, если гибрид, согласно гипотезе, образует 4 сорта гамет в равном числе, а именно АВ, аb, аВ, Аb, то при их слиянии с гаметой анализатора ab в его потомстве должны появиться в равном количестве четыре категории особей: АаВb, ааВb, Ааbb, ааbb.

Результаты опытов Менделя полностью совпали с выдвинутой им гипотезой. Он получил это ожидаемое расщепление 1 : 1 : 1 : 1 в обоих опытах:

Мендель в последующие годы изучил генотип всех четырех классов растений и показал его полное соответствие с приведенными выше формулами. Он провел дополнительный опыт, используя гибриды по признакам окраски цветка и высоте растений, и получил то же расщепление в виде следующего ряда цифр: 47 : 40 : 38 : 41 и 85 : 81 : 87 : 79.

Таким образом Мендель экспериментально подтвердил гипотезу о равном образовании гамет с разными генами одной пары, доказав, что это имеет место при образовании как яйцеклеток в женских органах растений, так и пыльцы в мужских. Опираясь на это фундаментальное открытие и на установленный им факт, что в оплодотворении участвует одна пыльцевая клетка, Мендель раскрывает картину сочетаний разных категорий гамет в процессах оплодотворения.

Он пишет, что простейшим случаем является гибрид по одной паре генов — Аа. В дальнейшем разные состояния генов, возникающие при помощи мутаций из одного исходного, получили название аллелей. Гибрид образует в равном числе гаметы с аллелем А и гаметы с аллелем а. Оплодотворение двух категорий яйцеклеток двумя категориями спермиев осуществляется с равной вероятностью. Мендель изобразил это явление в таком виде:

В результате получаем

Мендель теоретически обосновывает формулы, которые учитывают образование всех классов гамет при дигибридном и три-гибридном расщеплении, и показывает, как слияние всех образующихся классов гамет по законам статистики дает всю картину открытого им закона независимого расщепления всех пар аллелей, участвующих в гибридизации.

Важной стороной в анализе сущности образования зародышевых клеток гибрида, проведенном Г. Менделем, является идея о «чистоте гамет». Пара аллелей Аа находилась у гибрида. Признаки, вызываемые этими аллелями, противоположны. Гибрид проявляет только доминантные свойства. Наследственные факторы А и а объединены внутри клетки, вовлечены в ее общую жизнедеятельность, и тем не менее при образовании гамет, а затем и в последующих поколениях они выходят из гибрида в чистом виде, никак не смешиваясь, не «загрязняясь» один от другого. Это был совершенно новый взгляд на сущность явления наследственности. Мендель в корне пересмотрел идею о слитной наследственности — одну из главных в биологии XIX в. Долго еще, в течение 35 лет после Менделя гибридизация рассматривалась как слияние наследственных свойств вроде слияния двух жидкостей разной окраски. За все это время никто не подозревал, что скромный, непризнанный великий Мендель уже нашел главное звено явления наследственности, он открыл существование дискретных, устойчивых в каждом клеточном поколении самовоспроизводящихся единиц наследственности, материальная сущность которой затем 90 лет спустя была раскрыта в картине молекулярной записи генетической информации.

Учение о единицах наследственности положило начало методам генетического анализа. Особи одинакового фенотипа могут, обладать разной наследственностью, что выявляется путем скрещивания используемой особи с гомозиготным рецессивом. В таком анализирующем скрещивании выясняется генотип исследуемой особи (рис. 15).

Одновременно с установлением законов образования разных классов гамет Г. Мендель с необычайной глубиной предвосхитил будущее хромосомной теории наследственности. Гибридологическими опытами и статистическим анализом он сумел выразить сущность глубинных процессов, идущих при мейозе, когда пары гомологичных хромосом при их расхождении уносят с собой разные части из пары аллелей. В истории науки немного примеров такого поразительного проникновения в сущность явлений на базе дедукции.

Вполне понятно поэтому, что сразу же после вторичного открытия законов Менделя, в 1903 г., Сэттону удалось показать,

Анализирующее скрещивание испытуемой морской свинки серой окраски с рецессивным гомозиготом чёрной окраски

что менделевские закономерности наследования признаков и его анализ образования разных типов гамет у гибридов базируются на закономерностях наследования хромосом при образовании половых клеток и в процессах оплодотворения.

Очень важным является факт, установленный Менделем, что у гибрида аллели А и а проходят через все клеточные деления при развитии растения и затем поровну распределяются в два класса гамет. В этом факте нетрудно увидеть источник идеи о самовоспроизведении генетических структур. Сама идея была сформулирована в 1928 г. Н. К. Кольцовым. Он разработал модель: гигантские наследственные белковые молекулы, из которых, по его мнению, состоят хромосомы, размножаются путем автокатализа. Так идет воспроизведение хромосом при клеточных делениях и вместе с этим авторепродукция молекулярных структур генов. Раскрытие истинного материального носителя генетической информации началось в 1944 г. после работ Айвери, Мак Леода и Мак Карта, показавших, что трансформирующий фактор у пневмококков является молекулами дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

В 1953 г. Уотсон и Крик раскрыли структурные основы молекулы ДНК и показали молекулярные основы авторепродукции генов. Так, идея Менделя о дискретных наследственных факторах, об их стойком сохранении в течение развития особи и при переходе в последующие поколения получила свое современное воплощение в учении об авторепродукции молекулярных систем, несущих в себе запись генетической информации. Расхождение аллелей А и а базируется на сложных процессах расхождения гомологичных хромосом в мейозе. Авторепродукция хромосом зиждется на самоудвоении полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.