Первые попытки разрешить проблемы наследственности относятся к середине
и отчасти к началу XIX в. Эти вопросы ставились в работах Ч. Дарвина и
других натуралистов. В середине XIX в. Дарвин, разрабатывая теорию естественного
отбора, уделял большое внимание вопросам изменчивости и наследственности
и использовал опыт животноводов и растениеводов, разрешая проблему происхождения
животных и растений. К этому же времени относится и ряд других работ, посвященных
изучению наследственности.
Уже тогда начали появляться сведения, что оба родителя в равной мере
принимают участие в передаче наследственных особенностей детям, что при
скрещивании различных форм в первом поколении получается однородное потомство,
а в дальнейших поколениях происходит расщепление отдельных признаков. Но
законы наследования еще не были открыты.
В конце XIX в. многие ученые-биологи обратили внимание на хромосомы,
помещающиеся в ядре клетки (см. ст. «Клетка» и рис. 1). Казалось поразительным,
что каждому виду животных или растений свойственно определенное число хромосом,
что в процессе деления клетки хромосомы удваиваются и каждая дочерняя клетка
получает опять полное число хромосом. Ученые пришли к заключению, что с
хромосомами связана передача потомству наследственных признаков. Современная
наука подтвердила их выводы.
Первые эксперименты, доказавшие существование индивидуальных наследственных
факторов — генов, были проведены и опубликованы еще в 1865 г. выдающимся
чешским ученым Грегором Иоганном Менделем (см. ст. «Грегор Иоганн Мендель»).
Но широкому кругу ученых эти опыты стали известны только в начале XX в.,
после того как многие биологи повторили их на самых различных животных
и растениях. Приведем для примера результат опыта, проведенного немецким
ученым К. Корренсом с садовым растением ночная красавица (рис. 2). Он скрестил
растение с красным цветом венчика цветка и растение, имеющее белый венчик.
В первом поколении, полученном от этого скрещивания, все растения имели
розовые цветки. Эти растения, в свою очередь, были скрещены между собой.
Во втором поколении наблюдалась неожиданная на первый взгляд картина: здесь
были растения с красными, розовыми и белыми цветками. Причем четвертая
часть растений имела красные цветки, две четвертых — розовые и одна четвертая
— белые.
Рис. 1. Хромосомные наборы различных организмов: 1 — жабы; 2 — ящерицы;
3 — лютика; 4 — рачка паралитодез камчатика; 5 — человека; 6 — одного из
прямокрылых насекомых; 7 — растения из семейства сложноцветных.
Однако следует заметить, что в опытах с другими растениями получались
не совсем такие результаты: в первом поколении наблюдались не промежуточные
по данному признаку особи, а полностью похожие на одного из родителей.
Так, как это еще показал Мендель, при скрещивании гороха с желтыми и зелеными
семенами в первом поколении получались растения только с желтыми семенами,
а во втором поколении было три четверти желтых семян и одна четверть зеленых.
В этом случае можно сказать, что желтая окраска семян полностью преобладает
(доминирует) над зеленой (рецессивной, т. е. уступающей) окраской. Закономерный
характер расщепления признаков в потомстве (3:1, 1:2:1 и др.) впервые был
открыт Менделем.
Приняв за основу хромосомную теорию наследственности,-т. е. учение о
том, что наследственные признаки определяются хромосомами, можно без труда
объяснить этот закон. На рисунке 2 показано, что красная окраска венчика
зависит от парных хромосом одного растения (окрашены для наглядности в
красный цвет), а белая — от такой же пары хромосом другого растения (на
схеме они белого цвета). При образовании половых клеток (гамет) число хромосом
уменьшается вдвое и каждая зрелая половая клетка получает от каждой пары
одну хромосому.
Рис. 2. Наследование окраски венчиков у растения ночная красавица
и схема распределения хромосом при наследовании окраски венчиков (объяснение
в тексте).
После оплодотворения набор хромосом снова становится парным. На этой
же схеме с хромосомами показано, что особи первого поколения (розовые)
образуют два типа гамет: одни — с хромосомой, несущей ген красного цвета,
другие — с геном белого цвета. Далее при скрещивании между собой особей
первого поколения возможны в равной степени различные сочетания этих гамет.
В итоге получается, что во втором поколении на одну красную особь приходится
две розовые и одна белая. Произошло расщепление признаков.
При постановке подобных опытов необходимо во втором поколении получать
возможно большее потомство, так как половые клетки, образуемые особями
первого поколения, различны (красные и белые), и чем больше произойдет
оплодотворений между этими клетками, тем более близкое совпадение будет
между теоретически рассчитанным (ожидаемым) и действительно полученным
в эксперименте соотношением признаков у потомков.
Мы разобрали пример скрещивания у растений, отличающихся одной парой
признаков (красный и белый цвет венчика). Но ученые проводили опыты с растениями
и животными, в которых скрещиваемые организмы отличались двумя парами или
большим числом признаков. Эти опыты показали, что каждая пара признаков
(красный — белый, высокий — низкий) наследуется независимо одна от другой.
Впоследствии, как мы увидим ниже, обнаружилось, что такой результат получается
лишь в том случае, если различные пары признаков зависят от генов, расположенных
в разных парах хромосом.
Главная
