Генетика организмов

Наследство – это то, что передается из поколения в поколение. В некоторых контекстах это означает такие вещи, как дома и деньги. В контексте биологии, однако, изучение генов и того, как они наследуются, называется генетикой. Грегора Менделя считают отцом современной генетики. Его работа отвечает за наше понимание того, как заметные физические черты, или фенотипы, передаются от одного поколения к другому. Известно, что он изучал такие черты у растений гороха.

Фрагменты информации, контролирующие эти фенотипы, называются генами. Поскольку существует две копии каждого гена, известные как аллели, мы можем представить их в виде букв. Здесь мы будем использовать букву P. Это первый шаг знаменитого эксперимента Менделя по окрашиванию цветков гороха, представленного здесь, с использованием инструмента под названием квадрат Пеннетта. Мендель обнаружил, что когда он скрещивал фиолетовые цветы с белыми, все потомки, или растения первого поколения, имели фиолетовые цветы. Это связано с тем, что фиолетовый цвет является доминирующим, что показано с помощью прописной буквы P. А несение даже одного доминантного аллеля означает, что фенотип будет выражен. Но интересно, что когда эти фиолетовые цветы скрещивались снова, 1/4 из них была белой. Где были белые цветы в первом поколении? Все растения первого поколения с пурпурными цветками были гетерозиготными, что означает, что они имели одну заглавную фиолетовую P и одну строчную или белую P. Когда они передали свои аллели в скрещивании поколения F2, это означало, что 1/4 потомства получила два небольших аллеля P, и, таким образом, экспрессировала белый фенотип. У Менделя не было инструмента для измерения квадрата Пеннетта, он должен был выяснить все это, отслеживая тысячи растений, а затем замечая закономерности в их количестве.

Из этих и многих других данных мы теперь знаем, что гены также присутствуют в двух копиях у других организмов, таких как человек и мухи. Продолжая работу Менделя, несколько ученых обнаружили, что не все модели наследования следуют простой базовой модели, предложенной Менделем. Например, при гемофилии, генетическом нарушении свертываемости крови, здоровые матери были способны передавать болезнь своим детям мужского пола. Причина этого кроется в хромосомах, которые были изучены Томасом Хантом Морганом с использованием его знаменитых плодовых мушек дрозофил. Благодаря Моргану и другим мы теперь знаем, что хромосомы — это длинные нити ДНК, которые обычно существуют парами. Здесь мы видим, что у дрозофилы их четыре. Эти хромосомы имеют гены, отвечающие за различные черты, подобно тому, как кулинарная книга содержит множество различных рецептов. Сегодня, используя современную микроскопию, мы можем увидеть эти хромосомы и даже организовать их. Продукт этого процесса называется кариотипом. Здесь вы можете увидеть человеческую. Как у человека, так и у мух есть аутосомы, а также половые хромосомы. Люди, как и мухи, имеют X и Y хромосомы, контролирующие их пол. Тем не менее, большинство генов на этих хромосомах контролируют вещи, которые не имеют ничего общего с сексом. При редкой форме гемофилии, о которой мы упоминали ранее, причина, по которой она чаще встречается у мужчин, заключается в том, что фенотип контролируется геном, обнаруженным на Х-хромосоме, в секции, которая не имеет партнера на Y-хромосоме. Если у женщины есть плохая копия гена, а ее ребенок мужского пола наследует эту копию, у него будет заболевание, у него не будет резервной копии Х-хромосомы. Поскольку одной копии гена достаточно для нормального свертывания, самка должна унаследовать два плохих аллеля гена, по одному от каждого родителя, чтобы проявить заболевание. Что, в данном случае, невозможно, потому что отца это не затрагивает. В результате этот тип гемофилии поражает больше мужчин, чем женщин.
В этой лаборатории мы рассмотрим наследование у дрозофилы. Цвет глаз у мух контролируется рядом генов, некоторые из которых контролируют, какие виды пигментов производятся, и одним особенно важным геном, называемым транспортером ABC, который контролирует транспортировку пигментов в гранулы в глазу. Если этот ген сломан, даже если муха производит пигмент, этот пигмент будет невидимым, и у мухи будут белые глаза. Лабораторные упражнения призваны воссоздать один из самых известных экспериментов Томаса Ханта Моргана и изучить схему генетического наследования гена, кодирующего транспортер пигмента. Передается ли она по наследству, как фиолетовый цвет цветков гороха Менделя, или она связана с полом, как гемофилия?