Genetyka mendlowska – II prawo Mendla

Genetyka mendlowska – II prawo Mendla

I prawo dziedziczenia Mendel odkrył śledząc tylko jedną cechę na raz. Drugie prawo dziedziczenia wykuł przyglądając się nasionom grochu. Z wcześniejszych eksperymentów wiedział, że allel warunkujący żółtą barwę nasion (Y) dominuje nad allelem warunkującym zieloną barwę nasion (y), a allel nasion gładkich (R) nad allelem nasion pomarszczonych (r). Pojawiły się więc pytania – czy barwa nasion wpływa jakoś na ich fakturę? Czy cechy te są ze sobą jakoś sprzężone, czy może dziedziczą się całkiem niezależnie? Krzyżując różne konfiguracje homo- i heterozygot dla więcej niż jednej cechy Mendel doszedł do wniosku, że

Allele dwóch różnych genów dziedziczą się niezależnie od siebie i w sposób całkowicie losowy.

Jest to II prawo Mendla, czyli prawo niezależnej segregacji, Druga nazwa pochodzi od segregowania się genów, czyli rozdzielania się ich w trakcie tworzenia gamet. Jak Mendel doszedł do takiego wniosku? Na to pytanie wypada odpowiedzieć krzyżówką.

2Mendla

  1. Rozpisujemy pokolenie rodzicielskie – krzyżujemy dwie podwójne homozygoty.
  2. Rozpisujemy gamety – musimy rozpisać wszystkie możliwe kombinacje, w jakie połączą się te allele, czyli każdą dostępną literę R z każdą literą Y. Nie łączymy dwóch liter R, bo do gamety przechodzi tylko jeden z dwóch alleli danego genu. W tym wypadku istnieje tylko jedna możliwa gameta dla obydwu osobników.
  3. Rozpisujemy krzyżówkę – gamety łączą się ze sobą tak, że nowy osobnik ma po dwa allele każdego genu. Mamy tylko dwie możliwe gamety, więc mogą nam powstać wyłącznie podwójne heterozygoty.
  4. Skrzyżujmy dwa osobniki z pokolenia F1. Zapisujemy ich genotypy.
  5. W tym kroku trzeba rozpisać gamety i to właśnie tutaj najlepiej widać działanie prawa niezależnej segregacji. Rozpisujemy wszystkie możliwości, na jakie mogą połączyć się litery z genotypów rodzicielskich. Każda wielka litera R stworzy parę albo z małą literą y, albo z wielką literą Y. Podobnie każda mała litera r stworzy parę albo z wielką literą Y, albo z małą literą Y. To jest tak, jak byśmy mieli dwa pojemniki – w jednym pojemniku kulkę oznaczoną R i kulkę oznaczoną r, a w drugim pojemniku kulki Y i y. Z każdego pojemnika wybieramy po jednej kulce. Rozpisywanie gamet jest wypisaniem wszystkich możliwych zestawów, jakie mogą powstać przy wyjmowaniu takich kulek z pojemników. Warto zwrócić uwagę, że to jaką kulkę wyjmiemy z pierwszego pojemnika, w żaden sposób nie wpływa na to, jaką kulkę wyciągniemy z drugiego – powstawanie gamet odbywa się w sposób niezależny i losowy.
  6. Powstałe gamety umieszczamy na krzyżówce Punnetta i łączymy. Zasady zapisu są takie, że pary alleli zapisujemy w porządku alfabetycznym, ale wewnątrz pary allel dominujący (wielka litera) zawsze jest pierwszy.

Teraz możemy zadać sobie pytanie jak wyglądają nasiona osobników potomnych? Na rysunku oznaczono to kolorami:

  • Kolor różowy to nasiona gładkie i żółte, czyli posiadające co najmniej po jednym allelu R i Y.
  • Kolor niebieski to nasiona gładkie i zielone, czyli posiadające co najmniej jeden allel R, ale nieposiadające allelu Y.
  • Kolor pomarańczowy to nasiona pomarszczone i żółte, czyli nieposiadające ani jednego allelu R, ale posiadające co najmniej jeden allel Y.
  • Kolor purpurowy (chyba purpurowy) to nasiona pomarszczone i zielone, czyli nieposiadające alleli dominujących.

Stosunek fenotypowy wynikający z takiej krzyżówki to 9:3:3:1. Mendel swój model opierał właśnie na liczbach, stosunkach – płodził duże ilości grochu i liczył co wyszło. Z takich właśnie krzyżówek dwugenowych, które w różnych konfiguracjach wykonywał dla siedmiu różnych cech, wychodziły osobniki potomne w stosunku nie innym, jak właśnie 9:3:3:1. Jest to eksperymentalny dowód na prawo niezależnej segregacji.

Ale w biologii nic nie jest takie proste. Gregor Mendel miał wielkie szczęście, bo siedem za siedem cech przez niego badanych odpowiadały allele, które leżały na różnych chromosomach, albo na tym samym, ale daleko od siebie. Bo tak naprawdę II prawo Mendla ma zastosowanie tylko w takich wypadkach, bo po rodzicach dziedziczymy całymi chromosomami, które stanowią niejako “paczki” genów. Jeszcze lepiej! Chromosom który mamy od taty to inny chromosom, niż ma sam tata. Więcej na temat sprzężenia genów powiedział Thomas Morgan, a na omówienie jego chromosomowej teorii dziedziczenia poświęcimy osobny wpis. Prawa Mendla (jak wszystko w biologii) są pełne wyjątków, na omówienie których również poświęcimy osobny wpis.

Uwagi

  1. W dokładnie taki sam sposób wykonuje się krzyżówki na 3, czy 4 geny – po prostu rozpisując gamety trzeba rozpisać ich wszystkie możliwe zestawy. Analogia z losowaniem kuleczek działa dla każdej liczby genów, tylko każdy gen należy sobie wyobrazić jako osobny pojemnik.
  2. Oznaczenia R i Y zostały podane za Campbellem, ale nic nie stoi na przeszkodzie, żeby te same allele zatytułować jako A i B, jeśli tylko napiszemy legendę. Zarezerwowane jest właściwie tylko oznaczenie literą I/i, której używa się do określania grup krwi.

Bibliografia

  • Campbell, N., Reece, J., Cain, M., Wasserman, S., Minorsky, P., Jackson, R., Stobrawa, K., Strzałko, J., Dabert, J., Urry, L., Dabert, M., Wiland-Szymańska, J., Woźny, A., Słocińska, M., Pacholska-Bogalska, J., Marciniak, P., Kasprzyk, A., Czarniewska, E., Rosiński, G., Rosińska, J., Surmacki, A., Bandel, J. and Szymczak, M. (2016). Campbell biologia. Poznań: Dom Wydawniczy REBIS.
  • Bukała, B. (2013). Biologia. Kraków: Wydawnictwo Szkolne Omega.
  • Dubert, F., Jurgowiak, M., Marko-Worłowska, M. and Zamachowski, W. (2017). Biologia na czasie 3. Warszawa: Nowa Era.

Licencja Creative Commons
Genetyka mendlowska – II prawo Mendla by Stowarzyszenie Evviva l’arte / Jakub Jędrusiak is licensed under a Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Na tych samych warunkach 4.0 Międzynarodowe License.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.