Генетика, изучение наследственности, началась с гороха. Исследования Грегора Менделя с растениями гороха показали, что некоторые факторы перемещали такие характеристики, как цвет или гладкость, от поколения к поколению в предсказуемых закономерностях.
Хотя Мендель представил и опубликовал свои исследования, его работы игнорировались до нескольких лет после его смерти. Как только работа Менделя была заново открыта и признана ее ценность, изучение генетики быстро продвинулось вперед.
Обзор генетического словаря
Генетика изучает закономерности того, как черты передаются из поколения в поколение. Унаследованные черты включают цвет волос, цвет глаз, рост и группу крови. Разные версии одного и того же ген, например, цвет голубых глаз и цвет карих глаз, называются аллели. Одна версия или аллель гена может доминировать над другим рецессивным аллелем, или два аллеля могут быть равными или содоминант.
Аллели обычно обозначаются одной и той же буквой, но доминантный аллель пишется с заглавной буквы. Например, аллели карих глаз, при прочих равных условиях, доминируют над аллелями голубых глаз. Аллели группы крови являются исключением из этой стандартной практики.
Генетика группы крови
Группа крови A и группа крови B являются кодоминантными, поэтому человек, унаследовавший гены групп крови A и B, будет иметь кровь группы AB. Группа крови O рецессивна по отношению к A и B, поэтому человек, унаследовавший ген для группы крови A и ген для группы крови O, будет иметь группу крови A. Если оба аллеля признака являются одной и той же версией гена, организм гомозиготен по этому признаку.
Если аллели признака являются разными аллелями, организм гетерозиготен по этому признаку. Если организм гетерозиготен по признаку, обычно один ген будет доминировать над другим геном.
Генотип относится к генетической комбинации организма. Фенотип относится к физическому выражению генетической комбинации.
Завершение Punnett Squares
Квадраты Паннета используют относительно простой формат сетки, подобный доске Tic-Tac-Toe, для прогнозирования возможного генетического состава (генотип) и физического состава (фенотипа) потенциального потомства. Простой квадрат Пеннета показывает скрещивание генетической комбинации для одного признака.
Два гена признака от одного родителя помещаются над двумя правыми столбцами квадрата Пеннета, причем один ген находится над одним столбцом, а второй ген - над другим столбцом. Два гена признака от другого родителя будут размещены в левой части квадрата Пеннета, по одному в двух нижних рядах квадрата Пеннета.
Как и в таблице умножения или пробега, символ гена в верхней части столбца и символ гена в левой части строки копируются в пересекающийся квадрат. Это один из возможных генотипов потенциального потомства. В простом квадрате Пеннета с одним признаком будет четыре потенциальных генетических комбинации (по два гена от каждого родителя, поэтому 2x2 или 4 возможных результата).
Например, рассмотрим Площадь Пеннета для цвета гороха Менделя. Чистокровный (гомозиготный) зеленый (y) горох, скрещенный с чистокровным желтым (Y) горохом, дает четыре возможных комбинации цвета для следующего поколения гороха. Бывает, что каждый генетический результат содержит один ген зеленого горошка и один ген желтого горошка. Гены не относятся к одному и тому же аллелю (один и тот же признак, разное физическое выражение), поэтому генетический состав цвета у каждого потенциального потомства гороха гетерозиготен (Yy).
Онлайн-калькуляторы квадратов Пеннета можно использовать для поиска генетических скрещиваний простых и сложных квадратов Пеннета. (См. Ресурсы)
Поиск генотипов
Генотипы - это комбинация генов потенциального потомства. В приведенном выше примере растения гороха соотношение генотипов скрещивания гомозиготного зеленого (y) и гомозиготного желтого (Y) гороха составляет 100 процентов Yy.
Все четыре квадрата содержат одинаковую гетерозиготную комбинацию Yy. Потомство будет иметь желтый цвет, потому что желтый преобладает. Но каждый из потомков гороха будет нести гены как зеленого, так и желтого горошка.
Предположим, скрещиваются два гетерозиготных потомка гороха. Каждый родитель несет ген зеленого (y) и ген желтого (Y). Разместите гены одного из родителей в верхней части квадрата Паннета, а гены другого родителя - в левой части. Скопируйте гены по столбцам и по строкам.
Теперь каждый из четырех квадратов показывает возможную комбинацию генотипов. Один квадрат показывает гомозиготную комбинацию желтого (YY). Два квадрата показывают гетерозиготную зелено-желтую комбинацию (Yy). Один квадрат показывает гомозиготную комбинацию желтого (YY).
Расчет генотипического соотношения
В простом квадрате Пеннета с одним признаком возможны четыре комбинации генов. В примере с горохом вероятность гомозиготного зеленого горошка составляет 1: 4, потому что только один из четырех квадратов содержит генотип yy. Вероятность гетерозиготного зелено-желтого генотипа составляет 2: 4, потому что два из четырех квадратов имеют генотип Yy.
Вероятность получения желтого горошка составляет 1: 4, потому что только один из четырех квадратов имеет генотип YY. Соотношение генотипов, таким образом, составляет 1 YY: 2Yy: 1yy или 3Y_: 1y. Соотношение фенотипов - три желтых горошины: одна зеленая горошина.
Дигибридный квадрат Пеннета показывает возможные скрещивания двух признаков одновременно. У каждого признака по-прежнему есть только два возможных гена, поэтому дигибридный квадрат Пеннета будет сеткой с четырьмя строками и четырьмя столбцами и шестнадцатью возможными результатами. Снова посчитайте количество каждой комбинации генов.
Дигибридный крест
Рассмотрим дигибридный кросс двух людей с гетерозиготными каштановыми волосами (H) с рецессивными светлыми волосами (h) с карими глазами (E) с рецессивными голубыми глазами (e). Оба родительских фенотипа должны быть каштановыми волосами и карими глазами. Однако дигибридное скрещивание показывает возможные генотипы HHEE, HhEE, hhEE, HHEe, HhEe, HHee, Hhee, hhEE и hhee.
Соотношение генотипов составляет 1 HHEE: 2 HhEE: 1 hhEE: 2 HHEe: 4 HhEe: 2 Hhee: 1 HHee: 2 hhEe: 1 hhee, что также может быть записано как 9 H_E_: 3 h_E_: 3 H_e_: 1 h_e_. Соотношение фенотипов показывает, что эти гетерозиготные родители имеют один шанс из шестнадцати родить белокурого голубоглазого ребенка.