Поміркуйте

Як пов'язані між собою генотип і фенотип особини?

Згадайте

• Що таке алель?

• Які бувають алелі?

Утворення ознак

Аби в організмі з’явилася певна ознака, найчастіше повинно відбутися кілька різних процесів. Наприклад, у мухи дрозофіли (класичного об’єкта досліджень у сфері генетики) забарвлення очей обумовлене наявністю в них двох пігментів: яскраво-червоного й коричневого. Для вироблення кожного з них має відбутися низка біохімічних реакцій. Кожну із цих реакцій каталізує окремий фермент, який кодується окремим геном. І порушення будь-якого з них позначається на забарвленні очей дрозофіли.

Взаємодія генів

Ознаки, які визначаються одним геном, називають моно-генними. Але навіть вони можуть утворюватися внаслідок взаємодії генів.

Ви вже ознайомилися із цим явищем, коли розглядали поняття неповного домінування алелів.

Відомо багато випадків, коли ознака чи властивість організму визначаються двома або більше різними генами, які взаємодіють між собою.

Однак слід пам’ятати, що взаємодіють не самі гени, а молекули білків або РНК, утворення яких вони забезпечують. Під час взаємодії неалельних генів відбувається відхилення від менделівських закономірностей розщеплення за фенотипом у нащадків.

Розрізняють такі основні типи взаємодії генів: компле-ментарність, епістаз і полімерія.

Крім того, окремо розглядають модифікуючу дію гена (плейотропію), яка проявляється у визначенні одним геном різних ознак.

Комплементарність

Під час комплементарної взаємодії генів розвиток ознаки відбувається лише у випадку, коли кожний із неалельних генів має хоча б по одному домінантному алелю. Наприклад, у визначенні форми плода в гарбуза беруть участь два гени: A і B (мал. 30.1). Якщо певна рослина має в кожному із цих генів хоча б один домінантний алель, то форма її плодів буде дископодібною. А утвориться така форма внаслідок взаємодії домінантних алелів двох генів. Тобто дископодібні плоди мають будь-які особини з генотипом A-B-.

Якщо один із генів буде представлений рецесивною гомозиготою, а другий матиме хоча б один домінантний алель (особини з генотипами aaB- і A-bb), то комплементарна взаємодія не відбудеться і плоди матимуть сферичну форму. Особина з обома генами у стані рецесивної гомозиготи отримає видовжені плоди.

Епістаз

У разі епістатичної взаємодії генів домінантний або рецесивний алель одного гена пригнічує прояв домінантного алеля іншого гена. Відповідно, розрізняють домінантний і рецесивний епістаз. Наприклад, у собак домінантний алель гена A забезпечує чорне забарвлення, а рецесивний — коричневе (мал. 30.2). А домінантний алель гена І узагалі блокує синтез відповідних ферментів і спричиняє появу палевого забарвлення. Тому особини з генотипами ііА- матимуть чорну шерсть, з генотипами І-A- або І-aa — палеву, а з генотипом ііаа — коричневу.

Полімерія

У разі полімерної взаємодії генів для прояву ознаки необхідна наявність хоча б одного домінантного алеля в будь-якого з кількох генів. Ці гени виконують одну функцію (наприклад, забезпечують синтез одного пігмен

ту), але можуть розташовуватися в різних хромосомах. Їх називають полімерними генами. Полімерні гени зазвичай визначають кількісні ознаки (розмір, забарвлення тощо) (мал. 30.3). Діють вони, доповнюючи один одного, тому їх, як правило, позначають однаковими літерами латинського алфавіту, додаючи нижній числовий індекс для того, щоб розрізняти гени між собою. Наприклад,

^Аі^Аі^а2^а2 ^аб° ^Аі^аі^А2^А2.

За цим механізмом відбувається успадкування кольору насіння у пшениці та кольору шкіри в людини. Так, у разі успадкування кольору насінин пшениці взаємодіють два полімерні гени, кожен із яких має по два алелі. А забарвлення насінин обумовлене кількістю домінантних алелів цих генів. Чим більше домінантних алелів, тим більша інтенсивність червоного забарвлення. У рецесивних гомозигот насіння біле, а в особин із генотипом A₁A₁A₂A₂ воно темно-червоне.

Ключова ідея

Ознаки живих організмів у більшості випадків визначаються не одним геном, а кількома. Навіть взаємодія алелів одного гена може спричинити формування нової ознаки, наприклад, за неповного домінування алеля. Взаємодія неалельних генів також може зумовити формування ознак. Прикладами таких взаємодій є явища компле-ментарності, епістазу й полімерії.

Перевірте свої знання

1. Чому в природі є багато варіантів забарвлення очей у дрозофіли? 2. У якому випадку нова ознака може сформуватися під час взаємодії алелів одного гена? 3. Як відбувається взаємодія генів у випадку: а) комплементарності; б) епістазу; в) полімерії? 4. Чому більшість ознак організмів контролюється не одним геном, а кількома?

Це матеріал з підручника "Біологія 9 клас Задорожний" (поглиблений рівень)