8. Гены, которые убивают

В 1939 г. на праздновании годовщины Американского легиона ветеранов войны 1917 - 1918 гг. в Париже на герцогине Виндзорской был изумительный лисий палантин необычного светлого тона, называемый платиновым. Мутация в платиновость появилась за несколько лет до этого в норвежском лисьем питомнике, но ценность новой породы распознали не сразу.

Однако в 1937 г. на пушном аукционе в Норвегии цена на новые платиновые шкурки поднялась до 1000 долларов за пару, производители продавались по 6000 долларов. Ни одно из этих животных не было чистокровным; при скрещивании - ауткроссе - с нормальными серебристыми лисами они всегда давали как платиновых, так и серебристых щенков.

Первый мутантный самец по кличке Монс дал потомство из 3 серебристых и 4 платиновых лисят, а общее потомство первых норвежских платиновых лис за три года состояло из 44 платиновых и 41 серебристой. Очевидно, что платиновость у лисы в противоположность платиновости у норки обусловлена доминантным геном; обозначим его буквой Р.

Монс получил мутантный ген с одной из гамет, участвовавших в его образовании; он был, таким образом, гетерозиготным по этому гену и по его нормальному аллелю (+). Таково было и его потомство при спаривании с серебристыми самками. Естественно, что звероводы очень хотели вывести чистокровную линию этой ценной породы. Для этого они скрестили друг с другом платиновых самок и самцов. Как и следовало ожидать (рис. 20), в потомстве кроме платиновых лисят всегда оказывалось несколько серебристых. Однако некоторые лисята с платиновым фенотипом, а точнее говоря, именно 1 на каждые 3, должны быть гомозиготными по гену P и, таким образом, пригодными для создания чистокровного отродья. Были проведены многочисленные испытания по потомству, подобные описанным на стр. 57; однако все испытывавшиеся животные оказывались безнадежно гетерозиготными. Вначале это пытались объяснить неудачами в отборе платиновых производителей для испытания по потомству; однако через некоторое время стало очевидным, что искомые гомозиготные особи просто не существуют. Чем же это объясняется? Правильность первого закона Менделя слишком хорошо доказана, чтобы можно было усомниться в образовании при оплодотворении гомозиготного PP эмбриона. Если все же гомозиготы не появляются в потомстве, можно предположить, что они погибают в период между оплодотворением и рождением. Если такое объяснение верно, то лисят в помете при скрещивании платиновых лис между собой должно быть меньше, чем в норме. Это так действительно и оказалось. В то время как скрещивание серебристых лис друг с другом или серебристых с платиновыми обычно дает 4 - 5 лисят, при скрещивании платиновых лис с платиновыми же помет состоит лишь из 3 или 4 лисят.

Рис. 20. Наследуемость платиновой окраски у серебристых лис: P - ген платиновости; + - его нормальный аллеломорф

Кроме того, соотношение между платиновыми и серебристыми лисятами составляет не 3:1, как можно было бы ожидать, если бы все эмбрионы выживали, а 2: 1 (127 платиновых, 58 серебристых в 58 пометах). На рис. 20 видно, что отношение 2:1 должно наблюдаться, если гомозиготная особь PP погибает во время эмбрионального развития. Звероводы вынуждены мириться с меньшим количеством лисят в помете и регулярным появлением среди потомства одной трети серебристых особей.

Таким образом, эффект платинового гена зависит от того, присутствует ли он в обоих хромосомах или только в одной из них. В первом случае нарушение в развитии настолько велико, что эмбрион гибнет уже на ранней стадии своего развития.

Во втором случае эффект скорее внешний, безвредный для животного, но представляет интерес для человека. С точки зрения внешнего проявления ген является доминантным, так как гетерозиготы характеризуются признаками мутации; в отношении летального действия ген рецессивен, так как гетерозиготы совершенно здоровы.

Гены, убивающие организм до полного завершения его развития, называются летальными генами; ген платиновой окраски у серебристой лисицы представляет собой рецессивный летальный ген.

Летальное действие платинового гена проявляется столь рано, что оно непосредственно еще не наблюдалось. Другие летальные гены проявляют свое действие довольно поздно, так что его можно было легко наблюдать. Ген T у лабораторных мышей вызывает появление коротких и часто скрученных хвостов. Все такие мыши гетерозиготны (T/+). При скрещивании их с нормальными мышами половина потомства имеет длинные хвосты, половина - короткие. Короткохвостые мыши, скрещенные друг с другом (T/+×T/+) дают короткохвостое и длиннохвостое потомство в отношении 2:1. Число детенышей в помете меньше нормы. Во время первой недели эмбрионального развития все эмбрионы развиваются нормально, однако на второй неделе начинают появляться анормальности. Гетерозиготные эмбрионы обнаруживают дефекты хвоста, а гомозиготные становятся резко анормальными и умирают в течение нескольких дней (см. рис. 4, в).

Платиновый ген у серебристых лис сохраняют из коммерческих соображений, короткохвостых мышей сохраняют с научными целями. Если бы эти гены перестали быть в какой-то мере нужными, было бы легко от них избавиться, так как они дают знать о своем присутствии в гетерозиготном состоянии зрительно уловимыми особенностями. К сожалению, большинство летальных генов у домашних животных полностью рецессивно и не может быть обнаружено в гетерозиготном состоянии. Поэтому от них трудно избавиться, если они уже появились в стаде или питомнике, кроме того, они могут широко распространиться, прежде чем их обнаружат в результате случайного скрещивания двух гетерозиготных особей.

Рецессивные летали известны для большинства пород домашних животных. У эйрширской породы скота широко распространен ген, вызывающий водянку. Он губит телят при рождении или вскоре после него, вызывая скопление больших количеств жидкости в различных частях тела, особенно в области головы и конечностей (см. рис. 4, г). Гораздо более важен в зоотехническом отношении тот факт, что корова часто умирает, дав жизнь водяночному теленку. При изучении племенных книг для выявления таких телят оказалось, что многие из них происходят от нескольких быков, которые, видимо, были гетерозиготными по этому летальному гену.

Иногда случается, что животное, несущее вредный рецессивный ген, широко используют в разведении из-за других положительных качеств. В 30-х годах у ирландских сеттеров широко распространилась слепота. Это произошло потому, что почти все лучшие собаки вели свое происхождение от знаменитой суки Реоно Дидона, которая была гетерозиготной по гену, вызывающему атрофию сетчатки. В условиях одомашнения слепота не является летальной, и все слепые собаки, гомозиготные по вредному гену ff, могут быть использованы в качестве пробных животных. Ген можно удалить из данной породы, убивая всех собак, которые при скрещивании со слепыми пробными животными дают в потомстве одного или более слепых щенят.

В конце девятнадцатого столетия першеронского жеребца Сюперб вывезли из штата Огайо (США) в Японию. Среди его потомства в последующих поколениях было много жеребят, которые умирали через несколько дней после рождения из-за анатомической непроходимости толстой кишки, вызываемой рецессивным летальным геном. Сюперб, видимо, имел этот ген в гетерозиготной форме, и родственное спаривание в его потомстве привело к появлению гомозиготных жеребят.

Два ставших известными гольштейн фризских быка Принц Адольф и Галлус внесли в шведскую долинную породу два рецессивных леталя: безволосость и ампутированность. Безволосые телята рождались совершенно голыми и умирали почти немедленно. Ампутированные телята обнаруживали существенные врожденные уродства - недоразвитые конечности и голову (см. рис. 4, д). Обычные проверки по скрещиванию в этих случаях невозможны, так как проверочные животные, т. е. гомозиготные по летальным генам, не существуют в природе. Гетерозиготы обнаруживаются только тогда, когда им случится спариться друг с другом и дать летальное потомство; только после этого от них можно избавиться. Если самца намечено использовать широко, особенно для искусственного осеменения, весьма желательно провести скрещивание по определенному плану для выявления летальных генов. Как показано на рис. 21, самец спаривается с несколькими из своих дочерей. Около половины из них несут летальный ген, и при обратном скрещивании с отцом вероятность рождения летального гомозиготного теленка составит 1:4.

Рис. 21. Испытания по потомству на наличие у быка рецессивного летального гена... Все коровы - дочери быка

Как видно на рис. 21, это произошло в случаях с Фионой и Катрионой, которые родили ампутированных телят. Лорна, Кларисса и Мойра, которые также несут летальный ген, дали нормальных телят, но могли бы дать ампутированных при повторных скрещиваниях со своим родителем. Во всяком случае, появление даже одного летального теленка при таком скрещивании уже покажет, что бык несет ген ампутированности.

Между летальными и прочими генами не существует глубоких различий. Все гены оказывают влияние на процессы развития, но многие мутантные гены влияют на них неблагоприятно. Будут ли эти нарушения летальными или нет, зависит от того, насколько существен для организма нормальный регулируемый геном процесс. У теплокровных животных, таких, как теленок, ген, вызывающий отсутствие волос, летальный. У холоднокровной мухи дрозофилы гены, вызывающие отсутствие щетинки, не летальны. Кроме того, один и тот же ген может быть летальным в одних условиях и безвредным или умеренно поражающим - в других.

Слепота у щенка дикой собаки почти наверняка будет летальной. В домашних условиях даже слепые от рождения собаки могут дожить до глубокой старости. Доминантный ген, вызывающий у человека появление злокачественной опухоли на сетчатке, часто приводит к ранней смерти. В отсутствие медицинской помощи этот ген будет действовать почти как летальный. В нашем современном обществе больные дети могут быть полностью освобождены от поражения и избавлены от смерти при помощи операции или облучения, хотя они и останутся слепыми на один или на оба глаза.

В главе 5 мы узнали, что у некоторых штаммов дрожжей встречается ген, который не позволяет им использовать в качестве питательного продукта галактозу; на питательной среде с галактозой ген оказывается летальным, а на среде с глюкозой - безвредным.