Комбинативная изменчивость представляет собой процесс, в основе которого лежит формирование рекомбинаций. Другими словами, образуются такие комбинации генов, которые отсутствуют у родителей. Далее подробнее будет рассмотрена комбинативная изменчивость и ее механизмы.

Причины процесса

Комбинативная изменчивость обусловлена половым размножением организмов. В результате этого формируется большое разнообразие генотипов. В качестве практически неограниченных источников генетической изменчивости выступают определенные явления. Источники, которые будут указаны ниже, действуя независимо, одновременно обеспечивают непрерывную "перетасовку" в генах. Это провоцирует появление организмов с иным фено- и генотипом. При этом сами гены не подвергаются изменениям. Вместе с этим отмечается, что новые сочетания достаточно легко распадаются в процессе передачи от поколения к поколению.

Источники

Описание

Комбинативная изменчивость считается важнейшим источником всего существующего колоссального разнообразия, которое характерно для организмов. Перечисленные выше источники, однако, не порождают имеющих какое-либо существенное значение для выживания стабильных перемен в генотипе, которые, согласно теории эволюции, необходимы для появления новых видов. Изменения такого рода могут возникнуть при мутации.

Значение

Комбинативная изменчивость может объяснить, например, почему у ребенка обнаружилось новое сочетание признаков родственности по отцовской и материнской линиям. Причем можно осуществить исследование определенных и конкретных вариантов, не свойственных ни родителям, ни предыдущим поколениям. Комбинативная изменчивость способствует созданию в потомстве разнообразия генотипов. Это имеет особое значение для всего эволюционного процесса. В первую очередь увеличивается видовое разнообразие материала для естественного отбора без понижения жизнеспособности особей. Кроме того, отмечается расширение возможностей приспособления организмов к регулярно изменяющимся условиям среды. Таким образом обеспечивается выживание вида (популяции, группы) в целом.

Использование

Комбинативная изменчивость применяется в селекции для получения более ценных в хозяйственном значении комплексов наследственных признаков. Так, используются явления повышения жизнеспособности, гетерозиса, интенсивности роста и прочих свойств в процессе гибридизации между представителями разных сортов либо подвидов, что, в свою очередь, обуславливает определенный и существенный экономический эффект. Противоположный результат отмечается при близкородственном скрещивании (инбридинге) - соединении организмов с общими предками. Такого рода происхождение повышает вероятность присутствия одинаковых аллелей генов. Следовательно, увеличивается и риск возникновения гомозиготных организмов. Наивысшая степень близкородственного скрещивания отмечается при самоопылении у растений, а также самооплодотворении у животных. При этом гомозиготность повышает вероятность проявления аллельных генов рецессивного типа. Их мутагенные изменения провоцируют появление организмов с разными наследственными аномалиями.

Медико-генетическое консультирование

Результаты, полученные при исследовании комбинативной изменчивости, активно применяются при прогнозировании потомства и объяснении смысла генетических рисков. В процессе консультирования будущих супругов используется установление возможного присутствия у каждого индивидуума аллелей, перешедших от одного предка и имеющих идентичное происхождение. В этом случае применяется коэффициент родства. Выражается он в долях единицы. Для гомозиготных близнецов коэффициент равен 1, для детей и родителей, сестер и братьев - 1/2, у племянника и дяди, внука и деда - 1/4, у троюродных сестер и братьев - 1/32, у двоюродных - 1/8.

Примеры

Рассмотрим цветок "ночная красавица". Есть у него ген лепестков красного (А) и белого (а) цвета. У организма Аа лепестки имеют розовый цвет. У цветка нет исходного гена розового цвета. Он появляется в процессе комбинации белого и красного элементов. Еще один пример. У человека обнаружена серповидноклеточная анемия. Смертью считается аа, а АА - нормой. Серповидноклеточная анемия - это Аа. При данной патологии человек не в состоянии переносить физическую нагрузку. Но при этом он не болен малярией, то есть возбудитель этого заболевания - плазмодий - не может потреблять неправильный гемоглобин. Данный признак имеет значение в экваториальном поясе. Данная комбинативная изменчивость появляется при сочетании генов а и А.

Усиление наследственности

Одни возникающие мутации начинают соседствовать с другими, входить в состав генотипов. Другими словами, появляется множество аллельных сочетаний. Для любой особи характерна генетическая уникальность. Исключение составляют лишь однояйцевые близнецы и особи, которые возникли в результате бесполого размножения у клона, имеющего в качестве родоначальника одну клетку. Если предположить, что для каждой пары гомологичных хромосом есть лишь одна пара генов аллелей, то для человека, чей гаплоидный набор равен 23, количество возможных генотипов может составить 3 в 23-й степени. Это колоссальное число превышает в 20 раз численность жителей Земли. Но в действительности отличие гомологичных хромосом имеет место по нескольким генам. В расчетах же не учитывается явление кроссинговера. В связи с этим число вероятных генотипов выражено астрономическими цифрами, и с уверенностью можно говорить о том, что появление двух совершенно одинаковых людей невозможно практически. Исключение составляют однояйцевые близнецы, появившиеся из одной яйцеклетки. Все это дает возможность определять достоверно личность по остаткам живой ткани и опровергать/подтверждать отцовство/материнство.

1. Перечислите, какими особенностями характеризуются генотипы потомков, возникающие в результате полового размножения. Почему у этих новых организмов усиливаются возможности для приспособления к условиям окружающей среды?
Генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. Появление новых комбинаций генов обеспечивает большую выживаемость особей, более успешное и быстрое распространение вида к меняющимся условиям.

2. Найдите на рисунке в параграфе первую стадию образования половых клеток. Какой процесс обеспечивает появление многих клеток от одной первичной? Что такое «репродуктивный период в жизни животных и растений»?
Первая стадия – период размножения. В нем первичные половые клетки делятся путем митоза. Репродуктивный период в жизни животных и растений – это период, в котором животное или растение может участвовать в половом размножении.

3. Охарактеризуйте второй этап гаметогенеза – период созревания половых клеток мужских и женских организмов. Какие особенности имеет этот период? Почему в гаметах в процессе созревания формируется измененный или новый набор генов?
Стадия роста – клетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и ооциты I порядка. Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Происходит репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом.
Стадия созревания – это третья стадия гаметогенеза. В это время происходит перекомбинация генов, конъюгация хромосом и кроссинговер при мейозе. Поэтому образуются новый, измененный набор генов.

4. Назовите уровни образования новых комбинаций генов.
1. кроссинговер
2. независимое расхождение хромосом в мейозе
3. слияние гамет при оплодотворении.

5. Используя рисунок в учебнике, опишите изменения, происходящие с хромосомами в процессе кроссинговера.
Пара конъюгированных хромосом образует бивалент или тетраду. В дальнейшем между хромосомами бивалента происходит кроссинговер – это явление обмена участками гомологичных хромосом. В каждой такой точке, которую называют хиазмой, две из четырех хроматид перекрещиваются. К концу профазы между конъюгированными хромосомами возникают силы отталкивания. Два гомолога остаются связанными в тех точках, где произошел кроссинговер между отцовской и материнской хроматидами.

6. Объясните, почему мейоз является основой комбинативной изменчивости.
Клетки, образовавшиеся в результате мейоза, отличаются по набору хромосом. Вследствие случайности расхождения хромосом во время анафазы 1 клетки получают самые разнообразные комбинации родительских хромосом. Учитывая также обмен гомологичными участками хромосом в профазе 1, каждая образующаяся клетка уникальна и неповторима по набору генов.

Третий закон Менделя - это закон независимого распределения признаков. Под этим подразумевается, что каждый ген одной аллельной пары может оказаться в гамете с любым другим геном из другой аллельной пары. Например, если организм гетерозиготен по двум исследуемым генам (AaBb), то он образует следующие типы гамет: AB, Ab, aB, ab. То есть, например, ген A может оказаться в одной гамете как с геном B, так и b. Это же касается и других генов (их произвольного сочетания с неаллельными генами).

Третий закон Менделя проявляется уже при дигибридном скрещивании (тем более при тригибридном и полигибридном), когда чистые линии различаются по двум исследуемым признакам . Мендель скрестил сорт гороха с желтыми гладкими семена с сортом, у которого были зеленые морщинистые семена, и получил исключительно желтые гладкие семена F 1 . Далее он вырастил из семян растения F 1 , позволил им самоопыляться и получил семена F 2 . И здесь он наблюдал расщепление: появились растения как с зелеными, так и морщинистыми семенами. Самое удивительное было то, что среди гибридов второго поколения оказались не только растения с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами. Также были желтые морщинистые и зеленые гладкие семена, т. е. произошла рекомбинация признаков, и получились такие комбинации, которые не встречались у исходных родительских форм.

Анализируя количественное соотношение разных семян F 2 , Мендель обнаружил следующее:

Если рассматривать каждый признак по отдельности, то он расщеплялся в отношении 3:1, как при моногибридном скрещивании. То есть на каждые три желтых семени приходилось одно зеленое, а на каждые 3 гладких - 1 морщинистое.

Появились растения с новыми комбинациями признаков.

Соотношение фенотипов было 9: 3: 3: 1, где на девять желтых гладких семян гороха приходилось три желтых морщинистых, три зеленых гладких и одно зеленое морщинистое.

Третий закон Менделя хорошо иллюстрирует решетка Пеннета. Здесь в заголовках строк и столбцов пишутся возможные гаметы родителей (в данном случае гибридов первого поколения). Вероятность образования каждого типа гаметы составляет ¼. Также равновероятно различное их объединение в одну зиготу.

Мы видим, что образуется четыре фенотипа, два из которых ранее не существовали. Соотношение фенотипов 9: 3: 3: 1. Количество разных генотипов и их соотношение более сложное:

Получается 9 разных генотипов. Их соотношение: 4: 2: 2: 2: 2: 1: 1: 1: 1. При этом гетерозиготы встречаются чаще, а гомозиготы реже.

Если вернуться к тому, что каждый признак наследуется независимо, и по каждому наблюдается расщепление 3:1, то можно вычислить вероятность фенотипов по двум признакам разных аллелей, умножая вероятность проявления каждого аллеля (т. е. не обязательно пользоваться решеткой Пеннета). Так, вероятность гладких желтых семян будет равна ¾ × ¾ = 9/16, гладких зеленых – ¾ × ¼ = 3/16, морщинистых желтых – ¼ × ¾ = 3/16, морщинистых зеленых – ¼ × ¼ = 1/16. Таким образом, мы получаем то же соотношение фенотипов: 9:3:3:1.

Объясняется третий закон Менделя независимым расхождением гомологичных хромосом разных пар при первом делении мейоза. Хромосома, содержащая ген A, может с равной вероятностью уйти в одну клетку как с хромосомой, содержащей ген B, так и с хромосомой, содержащей ген b. Хромосома с геном A никак не привязана к хромосоме с геном B, хотя они обе и были унаследованы от одного родителя. Можно сказать, что в результате мейоза хромосомы перемешиваются. Количество различных их сочетаний вычисляется по формуле 2 n , где n - это количество хромосом гаплоидного набора. Так, если у вида три пары хромосом, то количество различных их комбинаций будет равно 8 (2 3).

Когда не действует закон независимого наследования признаков

Третий закон Менделя, или закон независимого наследования признаков, действует только для генов, локализованных в разных хромосомах или расположенных в одной хромосоме, но достаточно далеко друг от друга.

В основном если гены находятся в одной хромосоме, то они наследуются совместно, т. е. проявляют сцепление между собой, и закон независимого наследования признаков уже не действует.

Например, если бы гены, отвечающие за окраску и форму семян гороха находились в одной хромосоме, то гибриды первого поколения могли бы образовывать гаметы только двух типов (AB и ab), так как в процессе мейоза независимо друг от друга расходятся родительские хромосомы, но не отдельные гены. В таком случае во втором поколении было бы расщепление 3:1 (три желтых гладких на одно зеленое морщинистое).

Однако не так все просто. Из-за существования в природе конъюгации (сближения) хромосом и кроссинговера (обмена участками хромосом) рекомбинируются и гены находящиеся в гомологичных хромосомах. Так, если хромосома с генами AB в процессе кроссинговера обменяется участком с геном B с гомологичной хромосомой, чей участок содержит ген b, то могут получиться новые гаметы (Ab и, например, aB). Процент таких рекомбинантных гамет будет меньше, чем если бы гены находились в разных хромосомах. При этом вероятность кроссинговера зависит от удаленности генов на хромосоме: чем дальше, тем вероятность больше.

Кто станет магистром?..

Бакалавр – получивший бакалаврство, 1-ю степень в иноземных университетах.

Магистр – глава и старейшина некоторых военно-духовных орденов или братств;
получивший степень магистра, среднюю между докторской и кандидатской.

Из Толкового словаря живого великорусского языка В.Даля

Подготовительный этап

Игра проводится по сценарию, сходному со сценариями телеигр «Кто хочет стать миллионером?» и «О, счастливчик!».
Учащимся заранее (за 2–3 урока) сообщается тема игры, указывается материал, который надо повторить, предоставляется необходимая литература. Каждый участник игры должен подготовить 4 карточки с буквами А, Б, В, Г (рекомендуемый размер карточек: 15 х 15 см). Из состава учащихся назначаются 2–3 помощника ведущего (члены счетной комиссии), в роли которого может выступить как сам учитель, так и старшеклассник.
Класс заранее делится на 4–5 групп для проведения отборочного тура (учитель доводит до их сведения, что в спорных ситуациях ведущий будет руководствоваться учебным рейтингом учащихся).

Правила игры

Игра состоит из двух туров: отборочного и основного. Начинает игру ведущий.
В отборочном туре работа проводится в группах. Помощники раздают в группы заранее подготовленные листки, в которых надо расставить буквы в правильной очередности. Та команда, которая раньше всех сдает правильные ответы (или наиболее правильные ответы), играет в основном туре.
Для игры в основном туре команда выбирает из своего состава ученика, который будет отвечать на вопросы ведущего. Если у команды возникают затруднения, окончательное решение принимает либо ведущий, либо учитель.
В основном туре игроку нужно ответить на 10 вопросов, из которых первые 5 более простые, чем остальные. Вопросы включают в себя основные понятия, термины, факты из пройденного материала.
Ответив на 5 вопросов, ученик получает первое «несгораемое» звание «бакалавр» науки, определенной темой игры. В случае общего проигрыша это звание остается за игроком (в оценочном варианте ставится оценка «5»). Верные ответы на следующие 5 вопросов тура приносят игроку звание «магистр» с вручением диплома или «медали» (в оценочном варианте – две отметки «5»).
У каждого игрока есть возможность использовать три подсказки:

– 50 на 50: из четырех вариантов ответов убираются 2 неверных;
– помощь команды: игрок подходит к своей команде и в течение 30 с обсуждает с ней заданный вопрос;
– помощь зала: ученики класса поднимают табличку с той буквой, под которой, на их взгляд, находится правильный ответ. (Помощники считают количественное соотношение букв и объявляют результат. Учитель может поощрить наиболее результативного ученика, для чего помощники фиксируют варианты ответов зала в списке учителя.)

Продолжительность игры может составлять от 40 до 80 мин (от 3 до 6 отборочных и основных туров, соответственно). В конце игры подводятся итоги, награждаются победители.

«Кто станет магистром генетики?»

I отборочный тур

Расположите диплоидные хромосомные наборы животных в порядке их численного возрастания:

а) дрозофила;
б) черепаха болотная;
в) шимпанзе;
г) аскарида.

Ответ:

г) 2 хромосомы;
а) 8 хромосом;
в) 48 хромосом;
б) 50 хромосом.

Примечание . В этом и последующих отборочных турах участникам достаточно указать лишь последовательность букв, а данные (в этом случае – количество хромосом) приводить не надо.

I основной тур

1. Аутосомы – это:

а) дополнительные хромосомы в клетке;
б) клетки, способные воспроизводить себя;
в) органеллы, способные воспроизводить себя;
г) неполовые хромосомы.

2. Термин «ген» для обозначения наследственных задатков организма был предложен:

а) Иоганном Грегором Менделем;
б) Вильгельмом Людвигом Иогансеном;
в) Томасом Хантом Морганом;
г) Хуго Мари де Фризоле.

3. В клетках листьев сосны имеется 24 хромосомы; в эндосперме семян сосны их:

а) 12;
б) 24;
в) 36;
г) 48.

4. У всех млекопитающих, в том числе и у человека, гомогаметным является пол:

а) женский;
б) мужской;
в) мужской и женский;
г) в одних случаях – мужской, в других – женский.

5. У потомства могут появиться новые признаки, не свойственные родителям, т.к.:

а) при оплодотворении гаметы сливаются случайно;
б) в гаметах родителей часто происходят мутации;
в) у потомков родительские гены сочетаются в новых комбинациях;
г) одну половину генов потомство получает от матери, другую – от отца.

6. Аутбридинг – это:

а) изменение наследственных задатков при близкородственном скрещивании;
б) способ скрещивания, не приводящий к появлению новых признаков и свойств;
в) скрещивание особей одного вида, не состоящих в непосредственном родстве;
г) скрещивание особей разных видов.

7. У собак висячее ухо доминирует над стоячим. При скрещивании двух собак с висячими ушами получили 14 особей с висячими ушами и 4 со стоячими. Каковы генотипы скрещиваний:

а) АА х АА ;
б) Аа х АА ;
в) Аа х аа ;
г) Аа х Аа .

8. Голландский ученый Гуго де Фриз связал между собой теории двух ученых:

а) Дарвина и Ламарка;
б) Дарвина и Менделя;
в) Геккеля и Ламарка;
г) Геккеля и Менделя.

9. Какое потомство может быть получено от нормальной по признаку свертываемости крови гомозиготной женщины и мужчины-гемофилика:

а) мальчик – гемофилик, девочка – носитель дефектного гена;
б) здоровый по данному признаку мальчик, девочка – носитель дефектного гена;
в) здоровый мальчик, девочка – гемофилик;
г) здоровый мальчик, здоровая девочка.

10. После возникновения хромосомной мутации особь потеряла способность скрещиваться с особями своего вида. Следует ли считать эту особь новым видом:

а) да, т.к. главный критерий вида – репродуктивная изоляция;
б) да, т.к. хромосомная мутация может привести к коренному изменению характеристик данного организма;
в) нет, т.к. виды состоят из популяций, а эволюция идет при смене поколений; новый вид образуется тогда, когда из подобных особей сформируется популяция;
г) нет, т.к. хромосомная мутация не затрагивает генов и потому не играет роли в эволюции.

Ответы :

1 – г;
2 – б;
3 – а;
4 – а;
5 – в;
6 – в;
7 – г;
8 – б);
9 – б;
10 – в.

II отборочный тур

Расположите основные открытия в области генетики в хронологическом порядке:

а) закон относительной частоты встречаемости доминантных и рецессивных аллелей Харди–Вайнберга;
б) мутационная теория Гуго де Фриза;
в) законы наследования моно- и полигенных признаков Г.Менделя;
г) хромосомная теория наследования Т.Моргана.

Ответ :

в) 1855–1856 гг.;
б) 1901–1903 гг.;
а) 1908 г.;
г) 1910 г.

II основной тур

1. Ген находится в составе структуры:

а) РНК;
б) ДНК;
в) АТФ;
г) белка.

2. Основной метод исследования закономерностей наследственности и изменчивости, примененный Г.Менделем:

а) цитогенетический;
б) генеалогический;
в) статистический;
г) гибридологический.

3. Сцепленное наследование генов, локализованных в одной паре гомологичных хромосом, установил:

а) Г.Мендель;
б) Т.Морган;
в) В.Иогансен;
г) Г. де Фриз.

4. Трутни имеют хромосомный набор:

а) гаплоидный;
б) диплоидный;
в) триплоидный;
г) тетраплоидный.

5. Селекция в чистых линиях не имеет смысла, поскольку у всех индивидуумов:

а) одинаковый фенотип;
б) одинаковый генотип;
в) различный фенотип;
г) различный генотип.

6. Известно, что ген синдактилии (сращения указательного и среднего пальцев) локализован в Y-хромосоме. Как будет наследоваться эта аномалия у детей, родившихся от брака здоровой по этому признаку женщины и мужчины со сросшимися пальцами:

а) все дети будут с аномалией;
б) все дети будут здоровы, т.к. мать здорова по этому признаку;
в) девочки – здоровы, но каждый второй мальчик – с аномалией;
г) все мальчики будут с аномалией.

7. У мальчика IV группа крови, а у его сестры – I группа. О группах крови их родителей можно сказать:

а) оба родителя имеют IV группу крови;
б) один из родителей имеет I, а второй – IV группу крови;
в) один из родителей имеет II, другой – III группу крови;
г) у этих детей разные отцы.

8. У мальчика синдром Дауна. Какой была комбинация гамет при оплодотворении? Набор хромосом в гаметах:

1) (23 + Х);
2) (21 + Y);
3) (22 + ХХ);
4) (22 + Y).

Выберите правильный ответ:

а) 1 и 2;
б) 1 и 3;
в) 1 и 4;
г) 3 и 4.

9. Ген широколистности у некоторых растений является геном неполного доминирования по отношению к гену узколистности. При скрещивании широколистного и узколистного растений можно ожидать результат:

а) все широколистные;
б) все узколистные;
в) соотношение широколистных и узколистных 1:1;
г) все растения с листьями средней ширины.

10. Если бы в состав ДНК входило не 4, а 5 оснований, и генетический код был бы не триплетным, а тетраплетным (т.е. кодон состоял бы из четырех оснований), то общее возможное число кодонов составило бы:

а) 125;
б) 256;
в) 625;
г) 1024.

Ответы :

1 – б;
2 – г;
3 – б;
4 – а;
5 – б;
6 – г;
7 – в;
8 – в;
9 – г;
10 – в.

III отборочный тур

В каком порядке были присуждены Нобелевские премии за выдающиеся достижения и открытия фундаментальных законов генетики?

а) Роберту Холли, Хару Гобинду Коране и Маршаллу Ниренбергу за расшифровку генетического кода и его функций в синтезе белков;
б) Герману Дж.Мёллеру за открытие возникновения мутаций под воздействием рентгеновских лучей;
в) Томасу Ханту Моргану за открытие функций хромосом как носителей наследственности;
г) Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону и Морису Уилкинсу за установление молекулярной структуры нуклеиновой кислоты и ее роли в передаче информации в живой материи.

Ответ :

в) 1933 г.;
б) 1946 г.;
г) 1962 г.;
а) 1968 г.

III основной тур

1. Число комбинаций гамет дигетерозиготных родительских особей при дигибридном скрещивании составляет:

а) 4;
б) 6;
в) 8;
г) 16.

2. Метод, не приемлемый в исследованиях генетики человека:

а) цитогенетический;
б) биохимический;
в) гибридологический;
г) генеалогический.

3. Закон, позволяющий определить частоты встречаемости доминантных и рецессивных генов в популяции по частоте встречаемости фенотипа, называется законом:

а) Г.Менделя;
б) Т.Моргана;
в) Н.Вавилова;
г) Харди–Вайнберга.

4. Если в ядрах клеток эпителия полости рта женщины обнаружено по одному Y-хроматину и не обнаружен X-хроматин, то ее хромосомный набор:

а) 45, Х0 ;
б) 46, ХХ ;
в) 46, XY ;
г) 47, XXY .

5. Совокупность всех наследственных задатков клетки или организма – это:

а) гены;
б) геном;
в) генотип;
г) генофонд.

6. Вид взаимодействия генов, при котором один ген не дает проявиться в фенотипе другой паре генов, называется:

а) комплементарностью;
б) плейотропией;
в) эпистазом;
г) полимерией.

7. Синдром Дауна вызывается появлением лишней хромосомы в 21-й паре. Это следует считать:

а) хромосомной мутацией;
б) генной мутацией;
в) геномной мутацией;
г) соматической мутацией.

8. Первая пара возможных родителей имеет группы крови II и III, вторая – IV и III. Ребенок имеет I группу крови. Кто является родителями ребенка:

а) может быть и I, и II пара;
б) не может быть ни I, ни II пара;
в) только I пара;
г) только II пара.

9. А – карий цвет глаз, а – голубой цвет глаз, В – темные волосы, в – светлые волосы. Вероятность рождения голубоглазого светловолосого ребенка у дигетерозиготных по этим признакам родителей равна:

а) 9/16;
б) 3/16;
в) 1/16;
г) 0.

10. Какое соотношение частоты генотипов АА , Аа и аа отвечает закону Харди–Вайнберга:

а) 0,25; 0,50; 0,25;
б) 0,36; 0,55; 0,09;
в) 0,64; 0,27; 0,09;
г) 0,29; 0,42; 0,29.

Ответы :

1. – г);
2. – в);
3. – г);
4. – в);
5. – в);
6. – г);
7. – в);
8. – в);
9. – в);
10. – а).

Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Как связаны понятия «частота кроссинговера» и «расстояние между генами»? Какое значение имеет изучение генетических карт различных объектов для эволюционных исследований?

Пояснение.

1. Частота (процент) перекреста между двумя генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна расстоянию между ними. Кроссинговер между двумя генами происходит тем реже, чем ближе друг к другу они расположены. По мере увеличения расстояния между генами все более возрастает вероятность того, что кроссинговер разведет их по двум разным гомологичным хромосомам.

На ос­но­ва­нии ли­ней­но­го рас­по­ло­же­ния генов в хро­мо­со­ме и ча­сто­ты крос­син­го­ве­ра как по­ка­за­те­ля рас­сто­я­ния между ге­на­ми можно по­стро­ить карты хромосом.

2. В исследованиях эволюционного процесса сравнивают генетические карты разных видов живых организмов.

Подобно тому, как анализ ДНК позволяет установить степень родства между двумя людьми, тот же самый анализ ДНК (сравнение отдельных генов или целых геномов) позволяет выяснить степень родства между видами, а зная количество накопленных различий, исследователи определяют время расхождения двух видов, то есть время, когда жил их последний общий предок.

Примечание .

С развитием молекулярной генетики было показано, что процессы эволюции оставляют следы в геномах в виде мутаций. Например, геномы шимпанзе и человека одинаковы на 96 %, а те немногие области, которые различаются, позволяют определить время существования их общего предка.

Подобно тому, как анализ ДНК позволяет установить степень родства между двумя людьми, тот же самый анализ ДНК (сравнение отдельных генов или целых геномов) позволяет выяснить степень родства между видами, а зная количество накопленных различий, исследователи определяют время расхождения двух видов, то есть время, когда жил их последний общий предок. Например, согласно данным палеонтологии, общий предок человека и шимпанзе жил примерно 6 миллионов лет назад (такой возраст имеют, например, ископаемые находки оррорина и сахелантропа - форм, морфологически близких к общему предку человека и шимпанзе). Для того, чтобы получилось наблюдаемое число различий между геномами, на каждый миллиард нуклеотидов должно было приходиться в среднем 20 изменений за одно поколение.

ДНК человека оказывается гомологичной ДНК макаки на 78%, быка – на 28%, крысы - на 17%, лосося – на 8%, кишечной палочки – на 2%.

Для того, чтобы построить филогенетическое дерево, достаточно рассмотреть несколько генов, присутствующих у всех организмов, которые мы хотим включить в это дерево (обычно чем больше генов, тем статистически достовернее получаются элементы дерева - порядок ветвления и длины ветвей).

Можно, пользуясь генетическими приемами (исследованием строения хромосом, сопоставлением генетических карт, установлением аллельности генов), с достаточной точностью выяснить филогению нескольких родственных видов на протяжении отрезка времени, в течение которого они дивергировали от общего порядка. Но этот подход применим только к весьма близким формам, хорошо генетически изученным и, желательно, скрещиваемым друг с другом, т.е. к очень немногим и весьма узким систематическим группам, возникшим относительно недавно.