3.6. Задачи на разные типы взаимодействия генов

230. При скрещивании самок собак разных мастей с двумя разными самцами было получено следующее потомство:

Как наследуются эти окраски? Напишите, где это возможно, генотипы собак в приведенной таблице. Могут ли самки №№ 2, 3, 5 в других скрещиваниях (каких именно?) дать желтых щенков? Могут ли два черных родителя дать желтых щенков? Могут ли самки №№ 3, 4, 5 в других скрещиваниях (каких именно?) дать коричневых щенков? Какие фенотипы должны иметь собаки, в потомстве которых будут щенята всех четырех мастей в равном соотношении?

231. При скрещивании кроликов неизвестного происхождения, различающихся по окраске, получились следующие результаты:

Каков характер наследования данных окрасок и генотипы родителей и потомков?

232. История инфанты "Мышки". Мышиный король Маус-16 решил жениться. Ему очень приглянулась дочь властелина соседнего мышиного королевства прекрасная принцесса Альба.

Король: Милая Альба, ты прекрасна, как дыхание * весны. Ты белоснежна, добра и благородна. Дорогая Альба, позволь мне стать твоей тенью, будь моей женой. Пусть я не очень красив и слегка желтовата моя шкурка, но в нашем королевском роду вот уже 35 поколений не было ни одной мыши другого цвета.

Альба: Дорогой Маус, я так польщена Вашим предложением, я - тоже не серость: и в нашем королевском роду на протяжении 20 поколений все мыши были белы, как снег. Я согласна стать Вашей женой. Пусть у нас будет много детей, самых высоких королевских кровей, умных, как Ты, и красивых, как все мои родственники.

Король: Так не будем терять времени - немедленно поехали в Наш дворец! Маус-16 женился на принцессе Альбе и через полгода у них родилась долгожданная дочь.

Альба: О, мой супруг, я не знаю почему, но наша дочь родилась вся серая. Я хочу назвать ее Мышкой.

Король: Что!?! Как ты могла! С кем это ты связалась?! Так-то ты ответила на мою любовь!!! Вон из дворца!!! Отдай своего ублюдка кормилице!

Альба: Поверь, я не повинна!

Король: Катись к черту!!!

Королева уехала к своим родителям, а Мышка осталась жить во дворце Мауса-16. Прошел год.

Конюх: Чем могу служить, Ваше Величество? Пусть я и серый, но в конюшне у меня все блестит

Король: Я решил тебя облагодетельствовать. За твою верную службу и в память твоего деда я решил выдать за тебя свою единственную дочь Мышку.

Конюх: Рад стараться, Ваше Величество, а принцессу мне и даром не надо, свои стойла я и так уберу!

Король: Не возьмёшь - отрублю голову, несмотря на все заслуги твоего деда.

Конюх: Голова-то дороже, ладно, так и быть, возьму Не было и нет у нас в родне белых мышей..., а да ладно, какая она знать: серая, как и все мы. Эх, мой дед - вот это был Мыш, кофейные волосы по всему телу, стройный, смелый и очень неглупый был Мыш!!!

Король: Позвать сюда Мышку! (Мышке.) Мышка, иди сюда. Вот твой муж, изволь его любить и готовить ему еду.

Мышка: Я вся в Вашей власти, Ваше Величество. Слушаю и повинуюсь. (Плачет).

Конюх: Не плачь, моя хорошая, все будет нормально, я тебя не обижу. Мы - народ серый, не помещики какие-нибудь.

Прошло еще 7 месяцев.

Советник: Ваше Величество, Мышка родила пятерых мышат и из них два белоснежные, изумительные пушистые комочки, а третий мышонок - кофейный. Остальные, правда, серые.

Король: Да, действительно, (чешет лапкой голову) как это все по генетике-то получается... Серьезный пробел в королевском образовании... Думай, Главный советник, как это могло получиться. Может быть, я зря обидел прекрасную Альбу?..

(Садится за стол и решает задачу).

Король: Фу, черт возьми! Ничего не получается!

Советник: Да Вы не волнуйтесь, Ваше Величество! Завтра издадим Высочайший указ, наймем десяток генетиков - они нам все и разъяснят, а нет - отрубим им головы..

Конюх: Ну, моя милая, как наши малютки? Зря король обидел твою мать. Кофейный-то, смотри, прямо вылитый дед!!!

Мышка: Я так счастлива! Они такие замечательные И ты нас всех любишь! Но объясни мне, пожалуйста, почему я родилась серый? Я уверена, моя мать чиста и всегда была верна королю...

Конюх: Так давай подумаем вместе... А что, если у Мауса-16 все же был ген, определяющий синтез активного фермента тирозиназы... Скорее всего, получилось так...

Решив генетическую задачу, конюх объяснил всю суть вопроса королю. Маус-16 искренне пожалел о своей грубости по отношению к Альбе и в тот же день поехал к ней. Он попросил у королевы прощения и они долго жили вместе, но детей почему-то у них больше не было.

Теперь Вы объясните всю эту историю.

233. Семья Форсайтов (по дж. Голсуорси).

На рисунке 6 представлена родословная семьи Форсайтов.

Рис. 6. Родословная семьи Форсайтов к задаче 233

В родословной цифрами обозначены:

• римскими - I - Джолион I испытал сильный психический стресс, имел предрасположенность к болезни Вильсона, но она не проявлялась, Rh⁺; II - Джолион II - здоров, резус-минус; III - Джолион III, не болен, резус-минус; IV - Джолион IV - не болен, резус-плюс, после рождения дочери была телеангиэктазия;
• арабскими - 1 - Рогер, страдал врожденным циррозом печени, резус-положителен; 2 - Николас, здоров, Rh⁺; 3 -Эдгар, здоров, резус-положителен; 4 - Джулия, здорова, резус-отрицательна; 5 - Джеймс, не болей, резус-положителен, жена его здорова и имеет Rh⁺ эритроциты; 6 - Соме, не болен, резус-положителен; 7 - Аннет, жена Сомса, резус-положительна, здорова; 8 - Анн, больна, умерла в раннем детстве, резус-отрицательна; 9 - Ирен, здорова, резус-отрицательна; 10 - Франсис, резус-отрицательна, здорова; 11 -Флер, резус-положительна, здорова; 12 - Джон, сын Ирен и Джолиона, резус-минус, здоров; 13 - Хелли, дочь Джолиона и Гелены, резус-положительна, страдала болезнью Вильсона; 14 - Элли - сын Гелены и Джолиона, резус-отрицателей, страдал и болезнью Вильсона и болезнью Ослера, не умер; 15 - дочь Джолиона и Франсис, умерла в раннем детстве.

Жены у Джолиона I, Джолиона II и Джолиона III все имели положительный резус-фактор и не страдали рассматриваемыми патологиями. Жена Джолиона III болела подпеченочной желтухой.

Оставляя в стороне житейские сложности героев романа, остановимся на некоторых фактах, интересных с генетической точки зрения. Джолион IV имел резус-положительный фактор. В первом браке с Франсис, имевшей резус-отрицательный фактор, у него родилась дочь, которая вскоре умерла. У нее был резус-отрицательный фактор и страдала болезнью Вильсона. Во втором браке с резус-положительной Геленой родились резус-положительная дочь с болезнью Вильсона и резус-отрицательный сын, страдавший болезнью Вильсона и болезнью Ослера одновременно. В третьем браке с резус-отрицательной Ирен рождается здоровый сын с резус-отрицательным фактором.

Наследственная телеангиэктазия (болезнь Ослера) - появление многочисленных расширений мелких сосудов кожи и слизистых оболочек (красные пучки). При их травме возникает длительное кровотечение.

Болезнь Вильсона (наследственный цирроз печени) характеризуется медленно прогрессирующим замещением гепатоцитов соединительной тканью.

Предложите гипотезу о совместном проявлении болезней Ослера, Вильсона и резус-фактора. Почему умерла дочь Джолиона IV от первого брака? Где это возможно, установите генотипы членов семьи Форсайтов.

Решение задачи № 231. При скрещивании кроликов появляются три типа окраски - черная, черно-пегая и альбинотическая.

В первом скрещивании все гибриды F₁ оказались единообразными, что говорит о гомозиготности родителей. Самое простое объяснение - неполное доминирование между аллелями одного гена не подтверждается методом χ². Предполагаем, что на развитие окраски оказывают влияние два гена одновременно (взаимодействие генов). При независимом наследовании этих генов во втором поколении при скрещивании дигетерозигот должно появиться 16 различных комбинаций. Исходя из этого, проанализируем расщепление в F₂, для чего определим единичную долю, то есть общее число потомков разделим на 16. Она равна приблизительно 6 особям (97:16). Особей с черной окраской появилось 55, что соответствует примерно 9 долям (55:6), черно-пегие будут составлять примерно 3 доли, альбиносы - 4 доли. Таким образом, во втором поколении наблюдается расщепление 9:3:4. Такое расщепление характерно для генов, взаимодействующих по типу криптомерии, когда один ген в рецессивном состоянии подавляет проявление аллелей другого гена. В данном случае можно предположить, что ген А является основным геном окраски. При наличии рецессивного аллеля этого гена в гомозиготном состоянии не синтезируется пигмент меланин. В этом случае не могут проявиться другие гены, контролирующие распределение этого пигмента и тем самым определяющие характер окраски. Таким образом, особи aa будут иметь альбинотическую окраску, характеризующуюся полным отсутствием пигмента меланина. Ген B в доминантном состоянии приводит к развитию сплошной черной окраски, а в рецессивном - черно-пегой.

В первом скрещивании родительская особь с черно-пегой окраской должна быть по генотипу AAbb, а родитель-альбинос- aaBB. Особи F₁ в этом случае все окажутся дигетерозиготными и будут иметь черную окраску. От скрещивания их между собой в F₂ должны возникнуть следующие фенотипические классы в отношении 9AB:3Ab:3aB:1ab. Особи, содержащие оба доминантных гена, будут иметь черную окраску, у особей с рецессивным геном b разовьется черно-пегая окраска, а особи aa будут альбиносами.

Получаемое расщепление 9 черные: 3 черно-пегие: 4 альбиносы полностью соответствует условию задачи. Обратимся теперь к анализу второго скрещивания. Наличие расщепления уже в первом поколении свидетельствует о гетерозиготности родительских особей. Соотношение альбиносов и окрашенных потомков говорит о характере расщепления по гену A. Поскольку эти классы возникают примерно в равном количестве, мы можем сделать вывод о том, что один из родителей должен быть гетерозиготным, а второй - рецессивно гомозиготным по гену A. Соотношение черных и черно-пегих в отношении 3:1 свидетельствует о гетерозиготности обоих родителей по гену B.

Должно получиться расщепление в отношении 3 черных: 1 черно-пегих: 4 альбиносов, что соответствует условию задачи. Это можно проверить, определив единичную долю, которая в данном случае будет равна примерно 5, а также методом χ².

Таким образом, окраска шерсти у кроликов определяется двумя независимо наследующимися генами, между которыми наблюдается взаимодействие по типу криптомерии. Генотип родителей первого скрещивания Aabb - черно-пегий и aaBB - альбинос. Во втором скрещивании родители имели генотип AaBb - черный и aaBb - альбинос.