Начиная с классических экспериментов Грегора Менделя с горохом, ученые, врачи и фермеры изучали, как и почему особенности разных организмов различаются. Мендель показал, что скрещивание гороха с белыми и пурпурными цветками не дает смешанного цвета, а дает только потомство с пурпурными или белыми цветками. В этом случае пурпурный цвет является доминирующим признаком, контролируемым аллелем пурпурного цвета гена окраски цветка.
Гены и аллели
Ген - это участок ДНК, который кодирует белок. Характеристики организма в значительной степени определяются генами человека и образующимися белками. Гены занимают определенные места вдоль длинных молекул ДНК в сердце хромосом. Каждый вид организма имеет определенное количество хромосом. У организмов, которые размножаются половым путем, есть два набора хромосом, по одному от каждого родителя. Например, растение гороха имеет 14 хромосом или семь пар, включая пару хромосом с генами, определяющими цвет цветка. Соответствующие гены на паре хромосом называются аллелями.
Аллельные отношения
Пара аллелей может взаимодействовать по-разному. Доминантный аллель маскирует признаки, определяемые рецессивным аллелем. В примере с цветком гороха фиолетовый преобладает над белым. Доминантный аллель экспрессирует белки, которые окрашиваются в пурпурный цвет. Эти белки доминируют над белками белых цветов, продуцируемыми сестринским аллелем. Аллельные отношения ситуативны. Например, фиолетовый цвет может быть рецессивным по отношению к другому аллелю, например к тому, который кодирует желтый цвет. Содоминантные аллели имеют равное влияние, создавая выражение обоих признаков. Например, если пурпурные и белые цветки произошли от кодоминантных генов, у полученного потомства могут быть цветки с белыми и пурпурными пятнами.
Вероятности
Наличие доминантно-рецессивного отношения между парой аллелей может быть продемонстрировано вероятностями различных признаков у потомства. Например, рассмотрим аллель пурпурного цвета, P, в растении, скрещенном с растением, имеющим белый цвет цветков, W. Полученное потомство может иметь любую из трех возможных комбинаций аллелей: PP, PW и WW. Только растение WW будет иметь белые цветки, потому что W рецессивен к P. Вероятность трех комбинаций составляет 25, 50 и 25 процентов соответственно. Следовательно, шансы получить потомство с пурпурными цветками - 75 процентов.
Другие отношения
Другое отношение аллелей, неполное или полудоминантное, отличается от совместного доминирования. Если пурпурный и белый цвета цветков происходят от полудоминантных аллелей, то потомство PW будет окрашено в светло-пурпурный цвет - смесь двух черт. Вместо этого совместное доминирование принесло бы пятнистые цветы. Эпистаз - это взаимодействие аллелей разных генов. Например, у вида растений может быть одна пара аллелей цвета и другая пара аллелей цветового выражения. Если у растения есть два рецессивных гена для выражения цвета, цвет цветка будет белым, независимо от состава цветовых аллелей.