МАТЕРИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Современное представление о наследственности и наслед­ственной изменчивости основано на работах, проведенных в последние 30 лет. Установлено, что эти свойства живого зало­жены в особенностях нуклеиновых кислот, особенно в строении дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которая сосредоточе­на в ядрах половых и соматических (телесных) клеток и входит в состав хромосом ядра. Молекула ДНК образуется двумя спи­рально закрученными нитями, в состав которых входят азотис­тые вещества (аденин А, гуанин Г, тимин Т, цитозин Ц), и при­соединенными к ним фосфатными и углеводными частями. При этом азотистые основания одной цепи всегда соединены водо­родными связями в определенном сочетании (комплементарно) с таковыми другой цепи. Например, А с Т, Г с Ц, Т с А, Ц с Г. При этом сочетание азотистых оснований между двумя цепя­ми молекулы ДНК будет таковым: А=Т и Г=Ц. Молекулы ДНК разных видов организмов отличаются числом и определен­ной последовательностью пар оснований четырех типов: Г, А, Ц, Т. Наследственная информация обусловлена этими типами оснований и их различной последовательностью в нитях ДНК. Роль ДНК в жизнедеятельности организмов заключается в обес­печении наследственно обусловленного типа синтеза различных специфических белков и ферментов, составляющих основу жизни. Каждый белок отличается от другого числом и чере­дованием аминокислот, образующих его молекулу. В ДНК закодирована последовательность в размещении аминокислот при синтезе белковой молекулы в цитоплазме клетки.

Количество ДНК строго постоянно во всех клетках орга­низма. ДНК обладает следующими особенностями, обеспечи­вающими свойства наследственности: достаточной стабиль­ностью в сохранении своей молекулярной структуры; способ­ностью к самовоспроизведению, т. е. к самосинтезу одной из нитей комплементарной второй нити; передачей своей генетической информации из ядра в цитоплазму, где происходит син­тез белка соответствующей структуры.

С нитей ДНК информация «переписывается» на информа­ционную рибонуклеиновую кислоту (РНК), а транспортная РНК захватывает нужные для синтеза белка аминокислоты в цитоплазме и доставляет их к рибосомам клетки, в которых происходит этот синтез, и готовые молекулы белка из рибосом выходят в цитоплазму.

ДНК, несущая набор генов, входит в структуру хромосом, которые являются материальными морфологическими носите­лями вещества наследственности. Каждая хромосома состоит из двух тонких нитей — хромомер. Число и форма хромосом постоянны для каждого вида. В соматических клетках хромо­сомы образуют пары гомологических, то есть одинаковых по размерам и форме, хромосом. Одна из пары получена в про­цессе оплодотворения от отца и несет его наследственные осо­бенности, а другая — гомологичная — хромосома получена от матери и вносит материнскую наследственность. Следова­тельно, через набор таких хромосом потомки получают наслед­ственность обоих родителей.

Набор парных хромосом называется диплоидным и состав­ляет кариотип. У разных видов животных он колеблется от двух до ста пар. В половых клетках кариотип состоит из одинарно­го числа хромосом, то есть в два раза меньше, чем в соматичес­ких, и называется гаплоидным геномом. Кариотип сомати­ческих клеток обозначается символом 2п, а в гаметах — сим­волом п. У собак кариотип содержит 2п=78 хромосом, то есть 39 пар, а в половой клетке геном содержит п=39 хромосом.

В состав кариотипа раздельнополых организмов входят так называемые аутосомные хромосомы, определяющие наслед­ственность большинства признаков и свойств особи. Кроме них, в кариотипе имеется пара половых хромосом, с которыми свя­зано определение половых различий. Половые хромосомы в про­тивоположность сходству членов аутосомной пары различаются между собой по размерам и форме. Одна из половых хромосом, по размеру большая, обозначается буквой X, а меньшая поло­вая хромосома обозначается буквой У. У млекопитающих жен­ские особи имеют в кариотипе пару одинаковых Х-хромосом, а в мужской кариотип входят X и Y-хромосомы. В гаметах сам­ца часть сперматозоидов несет Х-хромосому, а другие сперматозоиды Y-хромосому. При оплодотворении яйцеклеток, в каж­дой из которых кроме аутосом присутствует только одна Х-хромосома, происходит образование зиготы. Часть зигот будет иметь в наборе ХХ-хромосом и из них формиру­ются организмы самок, а часть зигот получит набор ХУ-хромосом, что приведет к формированию мужских особей. Такая передача X и У-хромосом при оплодотворении обеспечи­вает соотношение полов в потомстве, близкое к тому, что 50 про­центов потомков будут самками, а 50 процентов — самцами. Изменение в соотношении полов в сторону большего форми­рования самок и меньшего — самцов (или наоборот) может быть получено специальными воздействиями на исходные родитель­ские организмы. Но проблема направленного изменения в со­отношении полов остается актуальной и нерешенной до послед­него времени.

Индивидуальность каждой хромосомы в кариотипе (ауто­сом и половых X и У) обусловлена не только их формой и раз­мером, но и набором генов. Участок ДНК, в котором располо­жен ген, обусловливающий какой-то признак, называется локусом, например локус пигментации шерсти, локус группы крови. Гены одного локуса обозначают прописными или строчными латинскими буквами. Так, у собаки ген черной окраски обозна­чают буквой B, коричневой – b.

Гены различных признаков расположены в хромосоме ли­нейно. Поэтому иногда наблюдается совместное наследование признаков, гены которых расположены в данной хромосоме. Такое наследование называется «сцепленным». Например, у собак уста­новлено сцепленное наследование признаков, гены которых при­сутствуют в Х-хромосоме, а именно — крипторхизм (ген с) пере­дается с болезнью крови — гемофилией (ген h). У кошек най­дено сцепленное наследование голубой радужной оболочки глаз с альбиносным типом шерсти и глухотой и т.д.

Для некоторых видов (мушка дрозофила, курица) состав­лены карты хромосом, которые указывают, в каком участке той или иной хромосомы расположен локус, несущий ген данно­го признака. В настоящее время цитогенетики уже научились распознавать некоторые хромосомы собаки и проводят интенсивные исследования этого вопроса.

По своему основному действию гены могут быть доминант­ными (обозначаются прописными буквами А, В, С, Д) или ре­цессивными (обозначаются строчными буквами а, Ь, с, d). Каж­дый ген из пары гомологических хромосом данного локуса на­зывается аллелем, один аллель получен от отца, а другой от матери. Обозначение обоих аллелей какого-либо локуса полу­чает символ двух букв и это соответствует генотипу данного локуса. Например, генотип собаки по локусу черной пигмента­ции шерсти будет записан в виде двух букв ВВ, если аллели от­ца и матери по этому локусу доминантны. Генотип для двух признаков будет записан четырьмя буквами. Например, если собака имеет крипторхизм (ген с) и черную окраску шерсти (ген В), то генотип по этим признакам записывается ссВВ.

Сочетание аллелей в локусе и образованный ими генотип могут быть таких типов: гомозиготный доминантный (ВВ), гомозиготный рецессивный (bb), гетерозиготный (неоднородный) В Ь). Следовательно, генотип — это совокупность наследствен­ных задатков генов. Он может быть гомозиготным или гетеро­зиготным, а фенотип — это комплекс реализованных наслед­ственных задатков в определенных внешних условиях. Некото­рые условия могут создавать возможность реализации генотипа, а другие тормозят действия наследственности.

Гены некоторых локусов могут иметь не два аллельных состояния, а несколько. Это вызывается многократным мутированием исходного доминантного гена. В результате образуется множественный аллелизм и создается серия рецессивных алле­лей, что увеличивает наследственную изменчивость того или иного признака. Серии множественных аллелей часто наблю­даются в отношении гена, обусловливающего синтез пигмента шерсти у собак. Каждый новый аллель такой серии вызывает синтез нового пигмента, в результате чего возникает новая окраска шерсти. По данным Робертсона (1982), серия множест­венных аллелей такого типа была использована в селекции со­бак и привела к большому разнообразию мастей у собак разных пород. Известна следующая серия окрасок: сплошная черная (ген A^s), доминантная желтая (ген А^у), зонарная пигментация (ген агути А), чепрачная (ген a^sa), кофейная сплошная (ген а').

Взаимоотношение между аллелями этой серии таково, что от доминантного исходного гена А остальные аллели серии соп­ровождаются ослаблением интенсивности признака окраски и составляют такой ряд A^s > А^у > А> a^sa > a'.

Под влиянием мутагенных факторов (радиации, химичес­ких веществ) происходит изменение структуры гена, а именно его азотистых оснований молекулы ДНК — это точковые (или генные) мутации. Воздействие такого фактора может вызывать перестройку каких-то участков хромосом или обмен участка­ми разных хромосом друг с другом и даже может увеличивать­ся их число в кариотипе (полиплоидия). Такие изменения назы­ваются хромосомными мутациями. В результате мутационных изменений в строении гена (ДНК) или хромосом происходит изменение и появление новых свойств признаков. Мутации, происходящие в соматических клетках, могут вызывать онколо­гические перестройки в таких клетках и в тканях, образующих­ся этими клетками. Если мутационный процесс происходит в гаметах родителей, то это приводит к появлению у их потом­ства новых признаков и свойств, часто имеющих патологические свойства с проявлением аномалий, нарушением обмена веществ.

Мутационная изменчивость служит важным источником создания новых признаков, которые могут закрепляться в ряде поколений естественным или искусственным отбором. У собак, например, некоторые мутационные признаки закреплены чело­веком путем селекции и сделались породными признаками (мопсовидность, коротконогость и т. п.).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: