Podstawy dziedziczenia

Dziedziczenie - sposób przekazywania genów potomstwu. Dziedziczenie następuje w momencie łączenia się gamet rodzicielskich, z których każda dostarcza nowemu organizmowi 50% genów rodziców (pominąwszy geny mitochondrialne). 

Pierwszym badaczem, który próbował zbadać dziedziczenie był zakonnik Grzegorz Mendel. Sformułował on dwa prawa opisujące zasady dziedziczenia. Prawa Mendla mówią one, że: 
- Do gamety dostaje się tylko jedna kopia każdego genu rodzica (I prawo Mendla).
- Geny dziedziczone są niezależnie od siebie (II prawo Mendla) - faktycznie to nie do końca prawda, ale w większości przypadków się sprawdza.


Polecam filmy:

Dziedziczenie i geny

Szachownica Punneta

Różne organizmy mają różne ilości genów. Przykładowo człowiek ma ich 22 tyś, drożdże - 6 tyś, a pszenica - 40 tyś. Geny mogą też występować w różnej ilości kopii: organizmy haploidalne mają tylko po jednej kopii każdego z genów, zaś diploidalne - po dwie. Diploidalni jesteśmy akurat my. Mamy dwie kopie każdego z genów. Jedną z tych kopii dostaliśmy od matki, drugą - od ojca. Istnieją też organizmy, które mogą być poliploidalne (mają więcej kopii każdego z genów), ale to dotyczy głównie roślin.

Geny mogą mieć różne wersje (allele). Przykładowo gen kodujący kolor oczu ma 3 wersje: brązową, niebieską i zielona. Jest to jednak cały czas ten sam gen. To trochę tak, jak z przepisem na spaghetti: są jego różne wersje (jedni dodają do sosu pieczarek, inni paprykę), ale nadal to przepis na spaghetti. :-)
Allele mają różną "siłę". Jedne są "silne" ("pakerzy") - te nazywamy dominującymi i oznaczamy dużymi literami. Inne są "słabe" ("chudzielce") - te nazywamy ustępującymi lub recesywnymi i zapisujemy zawsze małymi literami. Wyobraźmy to sobie:

W naszym genomie oba allele każdego z genów się spotykają i zaczyna się walka to, który wygra (uwidoczni się w fenotypie - czyli w dużym uproszczeniu w naszym ciele). I teraz:

Sytuacja nr 1 - Jeżeli paker (allel dominujący) będzie walczył z chudzielcem (allel recesywny) większe szanse na wygraną ma paker, więc to on uwidoczni się w fenotypie. Biedny chudzielec nie ma żadnych szans, aby się "pokazać". Taki układ genów nazywamy heterozygotycznym, a organizm, który go ma - heterozygotą.

Sytuacja nr 2 - W walce dwóch pakerów wygrać może tylko paker i to on się uwidoczni. Taki układ występuje u homozygot dominujących. Czasem mimo walk żaden z pakerów nie może pokonać drugiego. Wtedy muszą się podzielić chwałą i obaj się uwidoczniają. Takie zjawisko nazywamy kodominacją.

Sytuacja nr 3 - Walkę dwóch chudzielców wygrać może tylko chudzielec. Taki układ występuje u homozygot recesywnych i jest jedyną szansą alleli recesywnych na uwidocznienie się w fenotypie.

Mendel działał na grochu, więc ja też zacznę od tej roślinki. Gen kodujący kolor kwiatów ma dwie wersje: 
1) recesywną (chudzielca), która warunkuje brak barwnika (kwiaty są białe) - oznaczmy ją małą literą "a".
2) dominująca  (pakera), która umożliwia produkcję czerwonego barwnika (w efekcie czego kwiaty będą czerwone) - oznaczamy ją jako duże A.

Wyobraźmy sobie że dwa kwiatki (jakkolwiek dziwnie to brzmi) zapragnęły mieć potomstwo. Jeden z kwiatków (ten którego żeńską część wykorzystamy) jest czerwoną a drugi (dawca ziarnek pyłku  czyli gamet męskich) jest biały. Zakładamy że oba kwiatki pochodzą z czystych linii - są homozygotami.

Obydwie rośliny produkują gamety. Zgodnie z pierwszym prawem Mendla każda z gamet zwiera tylko jeden allel każdego genu. Który? Ten, który się nawinie. Generalnie 50% gamet ma pierwszy z dwóch alleli, a drugie 50% drugi. Nasze kwiatki są homozygotami, więc obydwa ich allele są identyczne: dlatego wszystkie ich gamety będą miały te same allele.

Kiedy gamety się spotkają:

Od rośliny-matki potencjalne dzieci mogą dostać w tym wypadku tylko allel dominujący (bo tylko takie ona ma), a od rośliny-ojca tylko recesywny (bo tylko takie ma). Stąd rośliny-dzieci zawsze będą heterozygotami. 

Tylko że w przyrodzie raczej rzadko występują czyste linie. Wyobraźmy więc sobie inne rośliny, tym razem niech to będą heterozygoty...

 ...ciąg dalszy nastąpi