Генотип и фенотип. Рассматривая законы наследования, мы прибегали к упрощению, называя исследуемый ген геном какого-то признака.
Как же связан генотип совокупность всех генов организма с фенотипом совокупностью всех признаков организма ? Во-первых, некоторые признаки не наследуются вовсе, поэтому никакого отношения к генам не имеют.
Например, загар и следы порезов на коже, искривление позвоночного столба и т.п. Фенотипические признаки, которые наследуются, зависят от работы того или иного гена, но не напрямую. Мы помним, что в гене закодирована информация о структуре одного белка.
Этот белок чаще всего является ферментом, ускоряющим одну из реакций, протекающих в организме. В ходе реакции могут синтезироваться вещества, которые принимают участие в других реакциях. Так в итоге на какой-то стадии цепочек биохимических реакций появляется либо пигмент, либо гормон. Каждый признак является, как правило, не прямым следствием проявления одного гена, а результатом протекания множества реакций, в которых принимают участие многие ферменты, и промежуточные вещества.
Рассмотрим три примера влияния генотипа на фенотип. 1. Плейотропия - влияние одного гена на несколько признаков. Так доминантный ген S растений табака приводит к появлению листьев с длинными черешками и заостренными кончиками, чашечек с длинными острыми зубцами, венчиков с небольшими лопастями, длинных пыльников и продолговатых плодов.
Проявление рецессивного гена s приводит к изменению этих шести признаков. Растение гомозиготное по данному рецессивному гену имеет сидячие листья без заостренных кончиков, округлые венчики и плоды, а также короткие пыльники. 2. Эпистаз - проявление какого-либо признака в результате совместной деятельности нескольких генов. Например, окраска 62 цветков дикорастущей фиалки находится под контролем не одной, а пяти пар аллельных генов. 3. Влияние среды на проявление гена. В ряде случаев условия окружающей среды способны изменять проявление гена. Например, у плодовой мушки дрозофилы доминантный ген Cy Сyrly обусловливает развитие загнутых крыльев, в том случае, если куколки находились при температуре 25 0 С. Если же куколки содержались при температуре 19 0 С, то действие гена Cy приведет к появлению нормальных крыльев. 4.4. СЕЛЕКЦИЯ Селекция - это научная и практическая деятельность человека, направленная на выведение новых сортов растений, пород скота, а так же новых штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.
В селекции используются следующие методы. 1. Искусственный отбор - это выбор человеком организмов с нужными ему качествами и получение от этих организмов потомства.
Выделяют два типа искусственного отбора a. Бессознательный искусственный отбор - наблюдается в тех случаях, когда человек, выращивая растения или животных, не ставит перед собой целей, по улучшению их качеств. Уже 16 тысяч лет назад человек стал приручать диких животных.
Со временем прирученные животные стали размножаться в неволе и давать потомство. Постепенно проходило одомашнивание животных и растений. Однако в ходе одомашнивания многие особи возможно не выживали. Одни не выдерживали скудной пищи, другие страдали от малой подвижности и других новых непривычных факторов. Так независимо от воли человека бессознательно из поколения в поколение отбирались все более приспособленные к неволе особи. Считают, что все аборигенные породы домашних животных и сортов растений выведены именно бессознательным искусственным отбором. b. Методический искусственный отбор - заключается в осознанной работе человека по выведению определенного качества у имеющейся породы сорта или получению новой породы 63 сорта. Методический отбор проводят в виде двух форм. 1. Групповой отбор - сводится к выбраковке отдельных особей, которые не удовлетворяют запросам человека.
Например, вполне естественно при разведении крупного рогатого скота молочного направления выбраковывать из племенного стада коров, имеющих очень малые удои. Это наиболее старая форма методического отбора.
В настоящее время групповой отбор используется как механизм поддержания постоянства породных или сортовых качеств уже выведенных пород или сортов. 2. Индивидуальный отбор - основан на отборе из группы особей отдельных животных или растений для дальнейшей племенной работы. Эти выбранные особи обладают особо ценными качествами. В результате индивидуального отбора выведены лучшие породы животных и сорта растений.
Так получена лучшая в мире порода лошадей для верховой езды - английская скаковая отличная ищейка - доберман-пинчер, одна из лучших пород крупного рогатого скота молочного направления - голландская молочная. 2. Инбридинг - проведение близкородственного скрещивания. Этот метод селекции используется, как правило, при индивидуальном отборе. Он позволяет достаточно быстро закрепить в потомстве очень важные и редко встречающиеся качества.
Однако к недостаткам метода следует отнести уменьшение жизнеспособности получаемого потомства, так как инбридинг приводит к повышению гомозиготности особей. 3. Гетерозис - метод, противоположный инбридингу. Он заключается в получении организмов с высокой степенью гетерозиготности. Увеличение гетерозиготности приводит к заметному возрастанию жизненной силы организмов, устойчивости к болезням, выносливости, а часто и к увеличению размеров. Гетерозиготные особи можно получить различными путями.
Например, можно скрестить две чистые линии растений или животных. Полученные будут выгодно отличаться от родительских форм целым рядом 64 признаков. 4. Полиплоидия -получение организмов с увеличенным набором хромосом. Все живые организмы имеют диплоидный набор хромосом. Ученые сумели нарушить естественное протекание, как митоза, так и мейоза у растений, в результате чего удалось получить организмы с кратным увеличением набора хромосом. Такие полиплоиды обладают повышенной урожайностью и устойчивостью к заболеваниям.
Среди полиплоидов сейчас хорошо известны многие важнейшие продовольственные культуры картофель, пшеница, гречиха, рожь, сахарная свекла, подсолнух. 5. Отдаленная гибридизация - это скрещивание растений или животных, относящихся к разным видам или даже к разным родам. При помощи отдаленной гибридизации удается получать организмы с необычным сочетанием признаков. При гибридизации осла и лошади получается мул. Это животное обладает большей силой, нежели осел и большей выносливостью, чем лошадь.
Известны также гибриды мелкого рогатого скота, пушных зверей, осетровых рыб, однако, все они, как правило, бесплодны. Большего успеха в отдаленной гибридизации добились растениеводы. Бесплодность гибридных форм им удалось преодолеть благодаря полиплоидизации гибридов. Впервые влияние полиплоидизации межвидовых гибридов на восстановление их плодовитости открыл отечественный генетик Г.Д. Карпеченко в 1924 году. Используя полиплоидию, ученому удалось получить плодовитый гибрид редьки и капусты. 4.5.