Как мудро придумано природой: при слиянии двух гамет (половых клеток) получается новый организм. То есть постоянно происходит передача (обмен) родовых признаков, что, как известно, является одним из важных условий жизнеспособности организма и его потомства. Процесс образования соматических и половых клеток имеет различия. Соматические (клетки, из которых состоят структуры и органы тела) имеют в своем составе в два раза больше хромосом, в отличие от половых. При оплодотворении две половые клетки, или гаметы, объединяются и число хромосом в образовавшейся клетке — зиготе — становится равной числу обычной соматической клетки. Зигота, путем многократных делений и преобразований превращается в эмбрион, зародыш, плод. А как же происходит образование половых клеток, и чем оно отличается от образования обычных, соматических клеток? Как все происходит?
В процессе митоза, или простого клеточного деления, происходящего при образовании соматических клеток, клетки делятся, в точности копируя самих себя. Этот процесс состоит из нескольких фаз. Сначала ДНК каждого гена расцепляется реплицируется, в результате чего образуются две идентичные двойные полинуклеидные цепи ДНК. Эти цепи окружаются белковой «оболочкой» и приобретают вид двух идентичных нитей — хроматид. Таким образом, каждая хромосома оказывается представленной парой хроматид, соединенных друг с другом центромерой. Затем хроматиды отделяются одна от другой и перераспределяются в виде хромосом между двумя дочерними клетками. Тем самым формируются две новые клетки, каждая из которых содержит 23 пары хромосом, идентичные хромосомам материнской клетки.
Митоз — процесс простого клеточного деления, приводящий к образованию двух дочерних клеток идентичных материнской.
Процесс клеточного деления, приводящий к образованию половых клеток (яйцеклеток или сперматозоидов), называется мейозом. Половые клетки, образующиеся во время мейоза, насчитывают только половину генетического материала материнской клетки — 23 хромосомы. Перегруппировка генов и хромосом, к которой приводит мейоз, напоминает перетасовку и раздачу колоды карт: вероятность того, что у двух родных братьев или сестер окажется одинаковый набор хромосом, равняется 1 к 281 триллиону. Впрочем, получив это отношение, мы оставили неучтенным тот факт, что в процессе деления клетки часто имеет место кроссинговер — перекрест хромосом, в результате которого происходит обмен генами между противоположными хромосомами. Поэтому повторение одной и той же комбинации генов практически исключено.
Мейоз — процесс редукционного деления, происходящий при образовании половых клеток и приводящий к большому числу различных хромосомных комбинаций.
Кроссинговер — процесс в ходе мейоза, в результате которого происходит обмен генетическим материалом (то есть каким-то количеством генов) между гомологичными хромосомами. Увеличивает вероятность случайного набора генов у потомков.
Пол зарождающегося организма определяется сперматозоидом, оплодотворяющим яйцеклетку. Все яйцеклетки несут в себе Х-хромосому, тогда как сперматозоид может иметь с равной вероятностью как Х-, так и Y-хромосому. Соединение двух Х-хромосом обуславливает развитие женского организма, а слияние Х- и Y- хромосом – мужского.
Комбинации генов
Из десятков тысяч генов человека почти все разбиты на пары. Альтернативные той же пары генов называются аллелями. Один из генов этой пары наследуется от матери, другой — от отца. Некоторые наследственные черты, например цвет глаз, передаются одной парой генов, другие — системой нескольких взаимодействующих пар генов. Что касается такого признака, как цвет глаз, то ребенок может унаследовать от отца аллель карих глаз (В), а от матери — аллель голубых глаз (в). Следовательно, генотип ребенка, отвечающий за цвет глаз, будет Вв. Но как эти гены сочетаются друг с другом? Какого цвета будут глаза у ребенка? В нашем примере с цветом глаз все просто: аллель карих глаз (В) является доминантным, а аллель голубых глаз (в) — рецессивным. Присутствие в паре доминантного гена приводит к проявлению того специфического признака, за который он отвечает. Тем самым у человека, имеющего генотип Вв или ВВ, будут карие глаза. Этот проявившийся признак называется фенотипом.
Рассмотрим другой случай. Допустим, что генотип отца — Bв (карие глаза), а генотип матери — вв (голубые глаза). Все дети этих родителей унаследуют от матери рецессивный ген голубых глаз. От отца, однако, им может достаться либо доминантный ген карих глаз (В), либо рецессивный ген голубых глаз (в). Следовательно, дети будут либо голубоглазыми (вв), либо кареглазыми (Вв). Если нам известен генотип родителей,то мы можем определить для их детей все возможные генотипы и фенотипы, а также вероятности каждого из них.
Проявление большинства признаков, включая и цвет глаз, обусловлено, как правило, не одной парой генов, а комбинацией множества генных пар — как с наличием, так и с отсутствием доминантности, — взаимодействующих друг с другом различным образом. Так, например, за такой физический признак, как рост человека, отвечают несколько генов или генных пар, которые, объединяясь и дополняя друга, приводят к тому, что на свет появляются люди с разным ростом, размером конечностей и других органов. Генные пары могут взаимодействовать и таким образом, что одна из них будет либо способствовать, либо препятствовать экспрессии генов другой пары. Система разных типов взаимодействий генов и генных пар называется полигенной системой наследования.
Подобные системы часто приводят к появлению фенотипов, которые заметно отличаются от фенотипов обоих родителей. Признаки, на проявление которых влияет множество фаторов, включая факторы окружающей среды, называют мультифакторными.
Добавить комментарий