НЕВЕРОЯТНО - НЕ ФАКТ

ЯБЛОКО ПАДАЕТ БЛИЗКО ОТ ЯБЛОНИ

Бытует такой анекдот. Некая кинозвезда, восхитив­шись талантом Бернарда Шоу, пишет ему письмо: «Предлагаю Вам свою руку и сердце. Представьте себе наших детей, унаследовавших мою красоту и Ваш ум». Ответ был краток. «Мадам, *. я вынужден отвергнуть Ваше предложение. Ведь может быть и так, что дети будут такими же красивыми, как я, и такими же умны­ми, как Вы».

Жалко, что никак не угадать, на мать будет похож ребенок, на отца или на более дальних родственников. Если бы можно было это знать наперед, возможно, иной раз стоило бы воздержаться от производства потомка на свет божий.

Комбинация наследственных признаков родителей, проявляющихся в потомстве, — типично случайное явле­ние. Поэтому удается провести прямую аналогию меж­ду наследованием ребенком красоты и разума своих ро­дителей и игрой в карты или кости.

Задолго до проникновения в тайны строения биоло­гического вещества ученые и практики, исследовавшие передачу наследственных признаков у быстро размно­жающихся животных и растений, явно или неявно поль­зовались представлением о материальном носителе на­следственности — гене.

Еще совсем недавно никто толком не смог бы объяс­нить, что такое ген. Но если допустить его существова­ние и добавить еще одну-две гипотезы, то картина пе­редачи наследственных признаков станет ясной и, что самое главное, такая модель явления позволит делать предсказания. А поскольку вся картина носит случай­ный характер, то предсказания будут, разумеется, но­сить статистический характер.

Итак, примем, что в любом организме содержится множество разных генов. Каждый из них отвечает за тот или иной признак. Например, один определяет го­лубизну глаз — ген голубоглазия, другой ген — длин­ного носа, третий —- ген вздорного характера и т. д.... Каждый из них имеет своего парного антагониста. Для гена голубоглазия есть ген кареглазия, для гена длинного носа — ген короткого носа, для гена вздорно­го характера — ген покладистого характера.

Чтобы объяснить ряд фактов, необходимо предполо­жить, что гены выступают в организме только парами. Возможны особи, имеющие для некоего признака пару тождественных генов — скажем, у одной два гена, за­ведующих голубоглазием, у другой особи — два гена кареглазия, а есть особи, у которых ген присутствует со своим парным антагонистом: один ген голубоглазия, другой — кареглазия.

Если у особи оба гена «голубые», то ее глаза будут, конечно, тоже голубые; если оба гена у нее «карие», то и глаза ее карие. А как обстоит дело, если один ген «карий», а другой «голубой»?

На этот вопрос отвечает следующий закон. Из двух антагонистических генов один подавляет другого. Тог, который берет верх, называется доминантным, а усту­пающий — рецессивным. А какой из пары генов являет­ся доминантным и какой рецессивным и каков «состав» генов у животного или растения, покажет только опыт, практика.

Как же, собственно говоря, происходит передача на­следственных признаков?

Дочерний организм отбирает каждую пару своих ге­нов из двух пар — материнской и отцовской. Если речь идет о гене, который может выступать в форме Г или форме К, то возможны следующие варианты передачи наследственности:

Проанализируем последнюю графу, показывающую, какие пары генов получают дети от своих родителей.

Первая строка — у всех детей один состав генов, так как родители имеют те же гены. Из второй строки видно, что половина наследников имеет генную форму­лу ГГ, а другая половина — формулу ГК - Наибольшее разнообразие признаков возникает у потомков в том слу­чае, если и отец и мать их являются обладателями ан­тагонистической пары генов (пятая строка). Тогда одна четверть потомства имеет пару одинаковых генов Г, другая четверть — пару одинаковых генов К, а полови­на потомства повторяет своих родителей, то есть обла­дает парой антагонистических генов (ГК). Вы, конечно, уже поняли, как получены формулы состава генов у де­тей. Ну конечно, надо «перемножить» символы; скажем, ГК X ГК = ГГ + ГК + ГК + КК, откуда ясно, что ГГ и КК выступают с «весом» в lU, а ГК с «весом» в ‘/г-

Чтобы ответить на вопрос, в какой форме выступает признак, надо указать, какая из форм гена является до­минантной, Если речь идет о цвете глаз, то доминантной является форма К (кареглазне). То есть карие глаза будут у всех потомков, кроме тех, которые получают пару генов ГГ. К такому утверждению люди пришли после многочисленных наблюдений и исследований пе­редачи по наследству признаков цвета.

Обратите внимание, что невозможно сделать заклю­чение о составе генов по цвету глаз однозначно. Если глаза голубые, то состав генов наверняка ГГ, ибо Г — рецессивный признак (это выведено из опыта). Но если глаза карие, то состав генов может быть как КК, так и ГК.

Если отец голубоглаз, то его генная формула ГГ. Ес­ли мать обладает парой КК, то глаза детей будут неиз­бежно карими. Если же у нее пара генов ГК (вторая строчка таблицы), то половина шансов за то, что цвет глаз у детей будет таким же, как у отца. Еще один вы­вод: супруг не должен терзаться сомнениями, если у него родилось голубоглазое дитя, несмотря на бесспорно карие глаза обоих родителей. Вы видите, что подобное событие может произойти с вероятностью одна четвер­тая. Так будет, если соответствующие гены подобра­ны в форме ГК (пятая строка) как у отца, так и у ма­тери.

Табличка, которую мы только что привели, позво­ляет судить о вероятности события, но отнюдь не яв­ляется документом для жесткого предсказания. Из нее, скажем, следует, что кареглазый отец с формулой ге­на ГК и голубоглазая мать могут иметь как голубогла­зого, так и кареглазого ребенка, и притом с равными шансами. Может ли быть в этом семействе пять голубо­глазых детей? Конечно, может быть, и вероятность это­го события такая же, как появление в рулетке пять раз одинакового цвета, то есть одна вторая в пятой степени (или одна тридцать вторая).

Можно представить себе передачу по наследству цве­та глаз и волос, формы носа и ушных раковин и т. д. следующим образом. Отец и мать протягивают будуще­му существу черный ящик. И в отцовском и в материн­ском ларце по два шара для гена каждого сорта. Бу­дущий ребенок выбирает по одному шару из каждого ящика — один от отца, а другой от матери. Разумеется, вполне может случиться и так, что несколько аетрі" сделают в этой несложной игре одинаковый выбор одно­го пли нескольких генов.

Как всегда, знание вероятности события мало полез­но, когда идет речь о единичном событии. Да и в случае 5—6 событий можно, руководствуясь вероятностями, сильно ошибиться, делая предсказания. Но когда речь идет о многократно повторенном опыте, то, как мы знаем, вероятностные предсказания становятся досто­верными.

Родоначальник современной генетики Грегор Мен­дель провел громадное число опытов по скрещиванию между собой растений с разными признаками. Именно эти опыты и привели к формулировке только что описанной модели передачи наследственных признаков.

Так как количество «детей» в этих опытах измеря­лось сотнями и тысячами, то законы вероятности про­явились достаточно отчетливо.

Вот, скажем, такой опыт. Горох с гладкими горо­шинками (Г), скрещенный с горохом с морщинистыми горошинками (М), дает совершенно однородное поко­ление: все «дети» оказываются гладкими горошинками. Значит, гладкость, согласно нашей модели, есть доми­нантный признак (запомним это).

А связывая особенности полученного потомства от двух сортов гороха с нашей таблицей, мы видим, что они соответствуют третьей строке таблицы. То есть «ро­дители» должны обладать парами генов ГГ и ММ, а «дети» при этом имеют пары генов ГМ.

Чтобы проверить справедливость такой модели, скре­стим между собой «детей». Вероятностная формула сле­дующего (второго) поколения будет ‘Л ГГ + ‘/г ГМ + + 'ДММ. Поскольку Г доминантный признак, то вероят­ность появления гладких горошинок равна 3/4, а мор­щинистых 'Д. Следовательно, по мере увеличения числа опытов отношение числа «гладких» «внуков» и «внучек» к «морщинистым» должно стремиться к трем.

В одном из опытов Мендель нашел такие числа: 5474 и 1850, то есть отношение оказалось равным 2,95. Отклонение от теоретически вычисленной величины меньше 2 процентов. Таким образом, этот эксперимент, так же как и огромное множество других, которые были поставлены самим Менделем и другими генетиками, на­ходятся в блестящем согласии с вычисленными вероят­ностями и подтверждают справедливость модели двух черных ящиков, заполненных парами шаров — по паре на каждый ген.

Огромный материал, накопленный генетиками, позво­ляет проводить количественную проверку вероятностных предсказаний. Располагая, сведениями о результатах многих десятков экспериментов, в каждом из которых имеются, скажем, по тысяче наблюдений, можно, раз­умеется, построить кривую распределения признака. Она окажется близкой к «нормальной гауссовой кривой» с центром, совпадающим с теоретически вычисленной ве­роятностью. Любое отклонение ее от нормальной будет говорить об одном — в предположении о типе генов родителей нами допущена какая-то ошибка.

Из сказанного вытекает, что распределение призна­ков у потомства является основной информацией о ти­пе генов у родителей. И те правила, о которых мы гово­рили, являются азбукой селекционеров. На их основе проводится практическая работа по выведению новых сортов растений и новых видов животных.