Приглашаем посетить сайт
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, система опытов, наблюдений и вычислений, имеющих целью разложение свойств организмов на отдельные наследственные элементы, «отдельные признаки», и изучение свойств соответствующих этим признакам генов. Г. а. начал разрабатываться после вторичного открытия менделизма (см.). Первые, более поучительные примеры Г. а. были даны исследователями окраски грызунов (кроликов, мышей) и окраски львиного зева (Э.Баур). Оказалось, напр., что обычное понятие «серая окраска мыши» разлагается на ряд отдельных признаков, как-то: «наличие окраски вообще», «наличие желтого пигмента», «наличие пигмента, способного чернеть», «наличие усиления окраски до черной» (что, в свою очередь, разложено на несколько отдельных признаков), «наличие желтых колечек на каждом волосе». Каждому из этих отдельных признаков соответствует свой ген; поэтому «серая окраска» получается лишь при одновременном присутствии всех этих генов. Окраска «львиного зева» разложена на еще большее число элементов. Основным приемом Г. а. является скрещивание изучаемого организма с другими, отличающимися от него в каком-либо отношении, при чем подвергается рассмотрению первое поколение (Fi), второе поколение (F2) и, если нуж-но, то и Fs, Ft и т. д., а также особенно часто «возвратное», или «обратное» скрещивание Fx с родителями. Если разница между скрещенными особями была наследственной, to.F2 поколение по законам менделизма (см.) распадается по своим признакам на несколько групп в определенных числовых отношениях, тщательное изучение к-рых и позволяет проанализировать разницу между родителями, т. е. определить, сколькими генами они различались друг от друга и каковы свойства этих генов. Если, например, потомство F 2 распадается на две категории (родятся дети с карими и голубыми глазами) в отношении 3:1, то, очевидно, мы имеем дело с моногибридным скрещиванием, т. е. в скрещивании участвовал один доминантный и один рецессивный ген, при чем доминирование карей окраски над голубой полное, и формы АА и Аа неотличимы друг от друга. Если же в результате скрещивания получилось три фенотипа (см.), например, черные, голубые и белые куры в отношении 1:2:1, то мы опять имеем дело с моногибридной формулой, но с неполным доминированием; доминантный черный цвет с рецессивным белым дает голубых кур. Если в первых поколениях получаются более сложные картины (см. ниже), то, продолжая изучение дальнейших поколении, стараются добиться описанных моногибридных картин, когда дело установления данного гена может считаться завершенным. Если в F2 возникает четыре фенотипа, напр., в опытах Менделя растения с круглыми желтыми, угловатыми желтыми, круглыми зелеными и угловатыми зелеными семенами, и притом в отношении 9:3:3:1, то мы имеем дело с дигибридной формулой, т. е. в скрещивании участвовало два доминантных и два рецессивных гена (назовем их А, В, а и о), при чем у самого многочисленного класса (9) имеется и! и В, у самого малочисленного (1) а и Ь, а у каждого из «3» имеется либо АЬ, либо аВ. В зависимости от того, на кого из этих четырех фенотипов похож родитель, решаем вопрос, имел ли он АВ, А или В. Дигибридная формула дает богатейший материал для различных заключений, т. к. она часто изменяется, характерно реагируя на различные свойства генов. Эти видоизменения могут быть четырех родов: 1) случайные, к-рые надо иметь в виду, о к-рых мы сейчас говорить не будем; 2) зависящие от влияния генов на жизнеспо-собностьорганизма;3)зависящие от «взаимодействия признаков» и 4) зависящие от «взаимодействия генов», т. е. от их сцепления или отталкивания. Искажения на почве разной жизнеспособности могут возникнуть, если, напр., особи, лишенные генов А и В, будут рано умирать (бесхлорофильные растения и т. п.) в большем проценте, чем другие фенотипы, или, наоборот, будут выживать легче других. Для выяснения этого источника искажения прибегают или к специальным формулам или к проверочным опытам, выясняющим разницу в жизнеспособности различных фенотипов, и вводят соответствующие коефициенты. Этот несколько кропотливый этап Г. а. необходим для того, чтобы быть в состоянии доказать наличие или отсутствие 3-го, а особенно 4-го источника искажений. При наличии «взаимодействия признаков» дигибридная формула 9:3:3:1 разнообразным способом изменяется. Напр., при скрещивании белых мышей (альбиносов) с черными мы во втором поколении получаем 9 агути, 3 черных и 4 белых. Отношение 9:3:4 указывает на наличие криптомерии (см.), т. е. непроявления одного признака в отсутствие другого. Фенотипы АЬ и аЬ становятся неразличимы. В нашем примере окраска агути обусловливается наличием двух генов-гена цветности А (в отсутствие которого мыши-альбиносы) и гена G, вызывающего окраску агути. Особи aG и ад-белые. Отношение 12 : 3 : 1 указывает на то, что 9АВ+ЗАЪ неотличимы друг от друга, т. е. при наличии гена А ген В уже не проявляется (см. Эпи-стаз). Напр., при скрещивании белых кур, имеющих доминантный ген белой окраски, с цветными во втором поколении категории АВ и АЬ-белые. Когда гены А я В проявляются совершенно одинаково, мы получаем отношение 9:6:1 (см. Полимерия). Напр., величина и вес кур вызываются несколькими однозначными факторами, в виду чего особи АЬ и аВ имеют один и тот же фенотип. Отношение 9 : 7 получается при неразличимости категорий 3^.6 + ЗаВ + аЬ, что бывает в том случае,, когда,, признак, характерный для категории АВ, возникает только при одновременном наличии генов А я В (парные гены). Напр., Бетсон при скрещивании белых кур получал в потомстве 9 цветных и 7 белых кур. Объяснение этому может быть дано только одно, что для получения цветных особей необходимы оба доминатных гена А и В. Существуют еще и другие отношения в F2, например, 13 : 3 или 9:6:1. При участии в скрещивании генов, неполно доминирующих, количество возможных отношений в!?, значительно возрастает. Все искусство генетика-анализатора и выражается в том, сумеет ли он понять, с каким именно отношением он имеет дело, что часто весьма затруднительно, благодаря одновременному участию искажений на почве жизнеспособности, на почве случайности и на почве взаимодействия генов. Значительно облегчается эта задача во многих случаях изучением не F,, a Fh, т. е. потомства, получаемого от обратного скрещивания гибридов Ftc одним из родителей или с посторонним организмом, подобным по генотипу. При таком скрещивании, вместо 9:3:3:1, возникает 1:1:1:1, т.е. четыре категории потомков в равных количествах. Степень доминирования здесь уже не играет роли, не увеличивает числа категорий. В этом скрещивании эпистаз узнается по отношению 2:1 : 1, криптомерия-по отношению 1 : 1 : 2, полимерия-по отношению 3:1, соответствующему отношению 15 : 1 в F2, или по отношению 1 : 2 : 1, соответствующему 9:6:1 в J?2. Отношение 3 : 1 получается и взамен отношения 13 : 3 F2, а отношение 1 : 3-вместо 9:7. Для большей точности выводов обыкновенно получают одновременно как F3, так и F6h даже оба возможных Fb.-При участии в скрещивании трех и более генов отношения становятся уже столь разнообразными и сложными (в простейшем случае в F2 27:9: : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1), что приходится получать добавочные, более простые скрещивания. Отношение дигибридного скрещения 9:3:3:1 меняется еще в зависимости от наличия так называемого сцепления генов друг с другом или отталкивания их. Именно, если гены находятся в одной хромссоме, то гамет, содержащих или не содержащих одновременно оба эти гена, образуется больше, чем гамет, содержащих один из этих генов, т. е. категорий АВ и ab больше, чем аВ ж Ва. В случае полного сцепления последних категорий может вовсе не получиться, и мы получаем отношение 12 : 0 : 0 : 4 или 3:1, т. е. не отличимое от моногибридного. В том случае, если оба доминантных гена получены от разных родителей, т. е. находятся в разных хромосомах однсй и той же пары, гамет, одновременно несущих А и В и а и Ъ, образуется меньше, чем АЬ и аВ. и в случае полного отталкивания отношение переходит в 8 : 4 : 4 : 0, не отличимое от моногибридного 2:1 :1. По степени приближения к этим крайним отношениям («полному сцеплению» и «полному отталкиванию») заключают о силе сцепления или отталкивания, т. е. о близости расположения генов в одной и той же хромосоме (сцепление) или в го- мологичных хромосомах, т. е. в хромосомах, принадлежащих к одной и той же паре (см. Морганизм). Эту задачу значительно легче решать изучением не F2, a Fb. В этом скрещивании, при наличии сцепления, отношение 1:1:1:1 через отношение 1:и:и:1, где «<1, переходит в 1:0:0:1, а при отталкивании-через и:1:1:п переходит в 0:1:1:0. Величина d= 100 ^-^ дает непосредственно расстояние между генами в принятых единицах расстояния-«морганидах». Генетический анализ может быть или сравнительно прост или очень труден, в зависимости от того, насколько ясно проявляются исследуемые признаки и насколько мало изменяются они от различных внешних причин. Если оказывается трудным решить, сколько именно различных категорий потомков возникло в F 2 или в^ив какую из категорий должна быть отнесена та или другая особь (напр., при наличии постепенных переходов от одной категории к другой: различные нюансы оттенков, различные переходные размеры признака и пр.), то Г. анализ становится очень трудным. Это особенно имеет место при изучении «количественных признаков», выражаемых в числах, напр., размеры, рост, вес, физиологические свойства, в роде молочности, иммунности и пр. В этих случаях ясное распадение на категории наблюдается очень редко, и обычный метод Г. а. оказывается неприложим. Однако, в виду важности анализа этих, часто хозяйственно или медицински важных, признаков предложено для него несколько методов. Идея первого метода заключается в определении части F2 илиМ6,к-рая при дальнейшем разведении повторит свойства родительских форм, или Fx, т. к. в зависимости от числа участвующих генов эта часть должна быть различна, и тем меньше, чем больше генов. Если из числа поколения F2 25 % будут вести себя, как один из родителей, 25%-как другой родитель, и 50%-как особи Flt то, следовательно, F2 состояло из трех генотипов в отношении 1:2:1, и, следовательно, скрещивание было моногибридным. Возможны и др. приемы анализа-использование, вместо F2, поколения.^ и т. д. Этим приемом Ист дал хороший анализ роста табака.-Д р у-гой метод основан на том, что изменчивость поколения F 2 зависит от изменчивости как фенотипической, так и генотипической, тогда как поколение Ft при скрещиваниях чистых линий генотипически все одинаково и изменяется лишь фенотипически. Вычисляя величины, характеризующие изменчивость («квадратическое уклонение»; см. Вариационная статистика), можно вычислить ту долю изменчивости jF2, к-рая зависит от расщепления, и сделать нек-рые заключения о числе генов. Этот метод требует, однако, еще предварительной математической разработки теории для более сложных случаев. Помимо вычислений, некоторые заключения могут быть сделаны по виду кривых распределения величины изучаемого признака в различных поколениях. Напр., если кривая распределения поколения .Рх симметрична, а в поколении F2 становится асимметричной, это указывает на участие в расщеплении полно-доминирующих генов и т. д.-Третий метод анализа колич. признаков, как и вообще плохо проявляющихся признаков, использует явления сцепления и отталкивания. В скрещивание вводятся какие-либо ясно-менделирующие «сигнальные» гены, при помощи к-рых поколение F2 или Fb распределяется на ясные категории, и затем сравнивают величину изучаемого признака в этих категориях. Если избранный «сигнальный ген» локализован в той же хромосоме, где и один или несколько генов, влияющих на изучаемый признак, то, благодаря явлениям сцепления или отталкивания, величина изучаемого признака окажется у разных категорий различной. Введением большего или меньшего числа сигнальных генов удается решать самые сложные задачи, блестящие примеры чего даны рядом исследователей Drosophila. Этим же методом разрешаются и все дальнейшие, наиболее глубокие задачи о расположении генов в хромосомах и анализируются свойства хромосом (см. Перекрест хромосом). Г. а. популяций. Помимо специальных скрещиваний, являющихся главным приемом Г. анализа, для решения ряда задач оказывается возможным использование свободных скрещиваний, проходящих без участия экспериментатора в популяциях (см.), в стадах, в человеческом обществе. В свободных популяциях каждый ген распределен согласно формуле Гарди, образуя три генотипа в определенной пропорции: р'гАА + +2pqAa+q-aa, где р и q-вероятности нахождения гамет, несущих ген А и соотв. ген а. На основании этой формулы можно делать различные предсказания о потомстве разных фенотипов, встречающихся в популяциях, и по тому, насколько эти предсказания оправдываются, заключают об их правильности. Если, напр., в популяции имеется 2% рыжих и 98% не рыжих, то простейшей гипотезой будет, что эта разница зависит от одного гена. Если рыжий цвет доминирует над не рыжим, то рыжие будут состоять из p2AA + 2pqAa, а не рыжие будут q^aa; при рецессивности рыжих будет наоборот. Отсюда для обеих гипотез можно вычислить величину ри</(р+9 = 1)и сделать предсказания о потомстве от браков рыжих друг с другом, рыжих с не рыжими и т. д. Если числовые отношения не совпадут ни с одним предсказанием, придется предположить, что имеется 2 гена А и В, каждый из к-рых распределен по формуле Гарди, и т. д. Этим методом оказывается возможным узнать, напр., даже то, расположен ли изучаемый ген в половой хромосоме или нет. У человека, напр., в первом случае признак будет распределен неодинаково у обоих полов, т. к. рецессивный фенотип среди женщин будет встречаться с вероятностью д2, а среди мужчин-с вероятностью q, т. е. в q раз чаще.-Система-тич. изложения всей теории и практики Г. а. не имеется. Отдельные вопросы Г. а. освещены в специальных журнальных статьях.
Лит.: Б у н а к В., Методы изучения наследственности у человека, «Русский евгенический журнал», том I, выпуск 2, 1923; см. также лит. к статье Генетика.
А. Серебровекий.