Если гены отвечающие за. Хромосомная теория наследственности. Законы Г. Менделя

Генетика - наука не только интересная, но ещё и удобная. Исследования ученых доказали, что очень многое в нас от нас не зависит, а досталось в наследство. Гены, ничего не поделаешь.

Доминант и рецессив

Не секрет, что наша внешность складывается из ряда признаков, которые определяются наследственностью. Можно говорить о цвете кожи, волос, глаз, росте, телосложении и так далее.

Большинство генов имеют две или более вариаций, называемых аллелями. Они могут быть доминантными и рецссивными.

Полное доминирование одной аллели наблюдается крайне редко, в том числе и по причине косвенного воздействия других генов. Также на внешний вид малыша влияет множественный аллелизм, наблюдаемый у ряда генов.
Поэтому ученые говорят только о более высокой вероятности появления у детей внешних признаков, вызванных доминантными аллелями родителей, но не более того.

Например, темный цвет волос является доминирующим над светлым. Если оба родителя имеют черные или русые волосы, то и ребенок будет темноволосый.

Исключения возможны в редких случаях, если в роду со стороны обоих родителей были, например, блондины. Если же оба родителя являются обладателями светлых волос, то вероятность, что малыш будут брюнетом, возрастает. Вьющиеся волосы с большей вероятностью передадутся по наследству, потому что они являются доминирующими. Что касается цвета глаз, то сильными являются также темные цвета: черные, карие, темно зеленые.

Такие особенности внешности, как ямочки на щеках либо подбородке доминируют. В союзе, где хотя бы у одного партнера есть ямочки, они, скорее всего, передадутся младшему поколению. Практически все ярко выделяющиеся особенности внешности являются сильными. Это может быть большой, длинный нос или горбинка на нем, оттопыренные уши, густые брови, пухлые губы.

Будет ли девочка послушной?

Станет ли дочка опрятной девочкой, обожающей куклы, или будет расти, как мальчишка, играя в «казаков-разбойников», во многом определяется материнским инстинктом, который, как выяснилось, зависит от двух генов.

Исследования, проводимые организацией Human Genom Organisation (HUGO), шокировали научное сообщество, когда представили доказательства, что инстинкт материнства передается исключительно по мужской линии. Именно поэтому ученые утверждают, что по поведенческой модели девочки с большей долей вероятности будут похожи на бабушек по отцу, чем на родных матерей.

Наследуемая агрессивность

Российским ученым в проекте Геном Человека ставилась задача определить, являются ли агрессивность, раздражительность, активность и общительность – генетически наследуемыми признаками, или формируются в процессе воспитания. Изучалось поведение детей-близнецов в возрасте от 7 до 12 месяцев и их генетическая связь с типом поведения родителей.

Выяснилось, что три первые черты темперамента имеют наследственную природу, а вот общительность на 90% формируется в общественной среде. Например, если кто-то из родителей склонен к агрессии, то с вероятностью 94% это же повторится в малыше.

Высокогорные гены

Генетикой можно объяснить не только внешние признаки, но даже и национальные особенности разных народов. Так, в геноме шерпов есть аллель гена EPAS1, который увеличивает присутствие гемоглобина в крови, что объясняет их приспособленность к жизни в высокогорных условиях. Этой адаптации нет больше ни у одного народа, но точно такой же аллель найден в геноме денисовцев - людей, не относящихся ни к неандертальцам, ни к виду Homo Sapiens. Вероятно, много тысячелетий назад денисовцы скрещивались с общими предками китайцев и шерпов. Впоследствии китайцы, живущие на равнинах, данный аллель утратили за ненадобностью, а у шерпов он сохранился.

Гены, сера и пот

Гены отвечают даже за то, как сильно человек потеет, и какая у него ушная сера. Существует две версии гена ABCC11, распространённых в человеческой популяции. У тех из нас, кто владеет хотя бы одной из двух копий доминантной версии гена, выделяется жидкая ушная сера, а у обладателей двух копий рецессивного варианта ушная сера твёрдая. Также ген ABCC11 отвечает за выработку протеинов, которые выводят пот из пор в подмышках. У людей с твёрдой ушной серой такой пот не выделяется, поэтому у них нет проблем с запахом и необходимости постоянно пользоваться дезодорантом.

Ген сна

Сон обычного человека составляет 7-8 часов в сутки, однако при наличии мутации в гене hDEC2, регулирующем цикл сон-бодрствование, необходимость во сне может сокращаться до 4 часов. Носители этой мутации за счёт дополнительного времени часто добиваются большего в жизни и карьере.

Ген речи

Ген FOXP2 играет у человека важную роль в формировании речевого аппарата. Когда это выяснилось, генетиками был проведен эксперимент по внедрению гена FOXP2 шимпанзе, в надежде, что обезьяна заговорит. Но ничего подобного не произошло – зона, отвечающая у человека за функции речи, у шимпанзе регулирует вестибулярный аппарат. Умение лазить по деревьям в ходе эволюции для обезьяны оказалось куда важнее, чем развитие навыков речевого общения.

Ген счастья

Вот уже все последнее десятилетие генетика бьется над доказательством, что для счастливой жизни нужны соответствующие гены, а точнее, так называемый ген 5-HTTLPR, который отвечает за транспортировку серотонина («гормона счастья»).

В прошлом столетии эта теория считалась бы безумной, но сегодня, когда уже открыты гены, отвечающие за облысение, долголетие или влюбленность, ничего уже не кажется невозможным.

Чтобы доказать свою гипотезу, ученые Лондонской медицинской школы и школы экономики опросили несколько тысяч человек. По итогам, волонтеры, у которых было две копии гена счастья от обоих родителей, оказались оптимистами и не склонными к какой-либо депрессии людьми. Результаты исследования были опубликованы Ян-Эммануэлем де Неве в журнале Journal of Human Genetics. При этом ученый подчеркнул, что вскоре могут быть найдены и другие «счастливые гены».

Тем не менее, если у вас, по каким-то причинам, долгое время держится плохое настроение, не стоит слишком уповать на свой организм и винить матушку-природу, в том, что она «обделила счастьем». Ученые утверждают – человеческое счастье зависит от многих фактором: «Если вам не везет, вы потеряли работу или, расстались с близкими, то это будет гораздо более сильный источник несчастья, независимо от того какое количество каких генов у вас есть», - заявил де Неве.

Гены и болезни

Гены влияют и на то, к каким болезням у человека может быть склонность. Всего на сегодняшний день описано около 3500 , и для половины из них установлен конкретный виновный ген, известно его строение, типы нарушений и мутации.

Долголетие

Ген долголетия обнаружили учёные из Медицинской школы Гарварда в Массачусетсе ещё в 2001 году. Ген долголетия - это фактически последовательность из 10 генов, которая может хранить в себе секрет долгой жизни.

При реализации проекта были изучены гены 137 100-летних людей, их братьев и сестёр в возрасте от 91 до 109 лет. У всех испытуемых нашли «хромосому 4», и учёные считают, что именно в ней содержится до 10 генов, которые влияют на здоровье и продолжительность жизни.

Эти гены, как полагают учёные, позволяют их носителям успешно бороться с раком, сердечными заболеваниями и слабоумием и ещё некоторыми заболеваниями.

Тип фигуры

Гены отвечают и за тип фигуры. Так, склонность к ожирению часто возникает у людей, имеющих дефект в гене FTO. Данный ген нарушает баланс «гормона голода» грелина, что приводит к нарушению аппетита и врождённому стремлению съедать больше, чем нужно. Понимание данного процесса даёт надежду на создание препарата, уменьшающему концентрацию грелина в организме.

Цвет глаз

Традиционно полагается, что цвет глаз определяется наследственностью. За светлые глаза отвечает мутация гена OCA2. За синий или зелёный цвет отвечает ген EYCL1 хромосомы 19; за коричневый - EYCL2; за коричневый или синий - EYCL3 хромосомы 15. Кроме того, с цветом глаз связаны гены OCA2, SLC24A4, TYR.

Еще в конце XIX века существовала гипотеза, что у предков человека были исключительно темные глаза. Ханс Эйберг, современный датский ученый из Копенгагенского университета, провел научные исследования, подтверждающие и развивающие эту идею. По результатам исследований, отвечающий за светлые оттенки глаз ген ОСА2, мутации которого отключают стандартный окрас, появился лишь в период мезолита (10000-6000 лет до н. э.). Ханс собирал доказательства с 1996 года и сделал выводы, что ОСА2 регулирует выработку меланина в организме, и любые изменения в гене снижают эту способность и нарушают его функционирование, делая глаза голубыми.

Профессор также утверждает, что все голубоглазые обитатели Земли имеют общих предков, т.к. этот ген передается по наследству. Однако разные формы одного и того же гена, аллели, всегда находятся в состоянии конкурентной борьбы, причем более темный цвет всегда «выигрывает», в результате чего у родителей с голубыми и карими глазами дети будут кареглазыми, и только у голубоглазой пары может появиться малыш с глазами холодных оттенков.

Группа крови

Группа крови будущего малыша – это самое предсказуемое из всех наследственных признаков. Все достаточно просто. Зная группу крови родителей, можно сказать какой она будет у ребенка. Так, если у обоих партнеров 1 группа крови, то у их малыша будет аналогичная. При взаимодействии 1 и 2, 2 и 2 групп крови дети могут унаследовать одну из этих двух вариантов. Абсолютно любая группа крови возможна у ребенка, чьи родители 2 и 3 групп.

1) Гены находятся в хромосомах.

2) Гены в хромосомах расположены линейно друг за другом и не перекрываются.

3) Гены, расположенные в одной хромосоме, называются сцепленными и составляют группу сцепления. Поскольку в гомологичные хромосомы входят аллельные гены, отвечающие за развитие одних и тех же признаков, в группу сцепления включают обе гомологичные хромосомы; таким образом, количество групп сцепления соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе. В пределах каждой группы сцепления вследствие кроссинговера происходит перекомбинирование генов.

4) Закон Моргана – «Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно».

Полное сцепление генов. Если гены расположены в хромосоме непосредственно друг за другом, то кроссинговер между ними практически невероятен. Они почти всегда наследуются вместе, и при анализирующем скрещивании наблюдается расщепление в соотношении 1:1

Неполное сцепление генов. Если гены в хромосомах расположены на некотором расстоянии друг от друга, то частота кроссинговера между ними возрастает и, следовательно, появляются кроссоверные хромосомы, несущие новые комбинации генов: Аb и аВ

Их количество прямо пропорционально расстоянию между генами. При неполном сцеплении в потомстве появляется некоторое количество кроссоверных форм, причем их количество зависит от расстояния между генами. Процент кроссоверных форм указывает на расстояние между генами, расположенными в одной хромосоме.

Взаимодействия неаллельных генов

Комплементарность – явление при котором ген одной аллельной пары способствует проявлению генов другой аллельной пары.

1) У душистого горошка есть ген А, обусловливающий синтез бесцветного предшественника пигмента – пропигмента. Ген В определяет синтез фермента, под действием которогo из пропигмента образуется пигмент. Цветки душистого горошка с генотипом ааВВ и АаЬЬ имеют белый цвет: в первом случае есть фермент, но нет пропигмента, во втором – есть пропигмент. но нет фермента, переводящего пропигмент в пигмент:

2) Новообразование признака – наследование формы гребня у кур некоторых пород. В результате различных комбинаций генов возникают четыре варианта формы гребня:

Pиc. Форма гребня у петухов: А – простой (aabb); Б – гороховидный (ааВВ или ааВВ); В – ореховидный (ААВВ или АаВЬ); Г – розовидный (ААЬЬ или Aabb)

Эпистаз – явление, при котором ген одной аллельной пары препятствует проявлению генов из другой аллельной пары, например развитие окраски плодов у тыквы. Окрашенными плоды тыквы будут только в том случае, если в генотипе-растении отсутствует доминантный ген В из другой аллельной пары. Этот ген подавляет развитие окраски, у плодов тыквы, а его рецессивная аллель b не мешает окраске развиваться (Aabb – желтые плоды; aabb – зеленые плоды; ААВВ и ааВВ – белые плоды).

Полимерия – явление, при котором степень выраженности признака зависим от действия нескольких различных пар аллельных генов причем чем больше в генотипе доминантных генов каждой пары, тем ярче выражен признак. У пшеницы красный цвет зерен определяется двумя генами: a1, a2;. Неаллельные гены обозначены здесь одной буквой А(а) потому, что определяют развитие одного признака. При генотипе А1А1А2А2 окраска зерен наиболее интенсивная, при генотипе а1а1а2а2 они имеют белый цвет. В зависимости от числа доминантных генов в генотипе можно получить все переходы между интенсивно красной и белой окраской:

Рис. 26. Наследование окраски зерен пшеницы (полимерия)

Если вы услышите в свой адрес заявление вроде «Ты вся / весь в мать», то знайте, что это заведомо ложное утверждение. На самом деле мы (особенно женщины) больше похожи на своих отцов, а не на матерей. Кроме того, есть предположение, что образ жизни отца до момента зачатия ребенка, его питание и самочувствие закладывают основы здоровья будущего малыша. О том, какие признаки передаются ребенку от папы, а какие - от мамы, читайте в этой статье.

И всё же, стоит помнить о том, что даже при хорошей наследственности не следует забывать о правильном образе жизни. Именно он в конечном итоге определяет, как вы будете выглядеть и как себя чувствовать.

Чаще всего дети наследуют от своих родителей форму кончика носа, область вокруг губ, размер скул, уголки глаз и форму подбородка. При распозновании лиц эти участки являются ключевыми, поэтому люди с одинаковыми областями кажутся нам поразительно похожими и даже идентичными.

А вот область между бровями часто отличается у родителей и их детей.

Дочь Риз Уизерспун унаследовала от мамы голубые глаза, форму скул, подбородка и кончика носа.

Мамины гены обычно составляют 50 % ДНК ребенка, а папины - остальные 50 %. Однако мужские гены более агрессивные, чем у женские, поэтому они чаще проявляют себя. Так, на 40 % активных маминых генов может быть 60 % папиных.

Кроме того, организм беременной женщины распознает плод как наполовину чуждый организм. Чтобы сохранить ребенка, ему приходится мириться с захватническими отцовскими генами (иногда в ущерб собственным).

Тем не менее можно определить, какие признаки передадутся малышу от папы, а какие - от мамы.

Пол ребенка

Пол будущего малыша зависит от отца. От мамы ребенок всегда получает X-хромосому, а от папы либо тоже X-хромосому (и тогда будет девочка), либо Y-хромосому (и тогда будет мальчик).

При этом если у мужчины в семье много братьев, то у него будет больше сыновей, а если много сестер, то, соответственно, дочерей . Лишь у части мужчин сперма содержит примерно равное соотношение X- и Y-хромосом, и у них с одинаковой вероятностью рождаются как мальчики, так и девочки.

Y-хромосома содержит намного меньше генов, чем X-хромосома, и часть из них отвечает за формирование мужских половых органов и выработку сперматозоидов. Поэтому черты внешности мальчик большей частью получит от мамы и похож будет на нее. Что касается девочек, то они получат Х-хромосомы от обоих родителей, так что заранее предугадать их облик не удастся.

Состояние зубов

Если папа довольно частый гость в стоматологических клиниках, то, скорее всего, ребенок также будет нередко посещать дантиста. Хотя размер и форма зубов, а также особенности строения челюсти могут передаваться от любого из родителей, чаще доминирующими являются именно гены отца.

Поэтому если у папы кривые зубы, то у ребенка наверняка будет нарушение прикуса.

Интеллект

Гены, ответственные за интеллект, содержатся в X-хромосоме. Поэтому именно матери передают свои умственные способности сыновьям. Дочери получают ментальные способности от обоих родителей. Однако наследуется лишь до 40 % материнского интеллекта, все остальное дети получают в результате воспитания. Поэтому усиленную работу над собой ничто не заменит.

В среднем IQ у мальчиков отличается от материнского не более чем на 15 пунктов.

Склонность к психическим заболеваниям

С возрастом у мужчин ухудшается качество спермы. Из-за этого пожилые люди могут передавать детям мутированные гены. Это повышает риск появления у ребенка психических болезней, аутизма, гиперактивности, биполярного расстройства. Также дети, рожденные от отцов в возрасте 45 лет и старше, могут быть склонны к суициду и иметь сложности с обучением.

В любом возрасте представители сильного пола, страдающие ишемической болезнью сердца, передают склонность к ней своим сыновьям. А мужчины, которые страдали от бесплодия, а потому зачатие проводилось искусственным путем, также передают сыну предрасположенность к данной проблеме.

Склонность к гемофилии и аутизму

Одним из самых известных больных гемофилией является цесаревич Алексей. Слева на фото - его прабабушка, английская королева Виктория, которая была носителем гена гемофилии и передала его некоторым своим детям, внукам и правнукам.

Есть заболевания, которые передаются от матери, но проявляются только у мальчиков (у девочек вероятность этих болезней ничтожно мала). Так происходит, если женщина является носителем X-хромосомы с дефектным геном и именно эту хромосому передает сыну. В отличие от мамы, у мальчика только одна X-хромосома, поэтому ему нечем компенсировать мутированный ген.

К заболеваниям, передаваемым от матери, относится гемофилия (нарушение свертываемости крови) и миодистрофия Дюшенна (прогрессирующая слабость мышц). Аутизм бывает наиболее выраженным, когда он передается от матери к сыну.

Склонность к полноте

Склонность к полноте или, наоборот, стройности передается генетически. У некоторых людей вес и ширина талии на 25 % обусловлены генетикой, в большинстве же случаев - на 40%. У людей, борящихся с ожирением, эти цифры могут достигать 75–80 %, и тогда избавиться от лишних килограммов становится проблематично. Хотя и в этом случае разумная диета и физические нагрузки дадут результат.

Склонность к худобе или ожирению передается примерно одинаково от обоих родителей. При этом предрасположенность к стройности передается в меньшей степени, чем склонность к полноте.

Однако на вес ребенка при рождении влияет только мама. Независимо от того, насколько велика масса отца, ребенок родится стройным, если женщина худенькая. А вот если мама страдает ожирением, то у малыша с рождения может быть «резервный запас».

Рост

На рост ребенка в большей степени влияют отцы, чем матери. У высоких мужчин дети, как правило, имеют при рождении более высокий рост. В целом от 60 до 80 % роста ребенка определяется его отцом и матерью, а остальное - результат его питания, образа жизни и здоровья . Кроме того, не все дети одних родителей имеют одинаковый рост: как правило, младшие ниже старших.

Есть 2 формулы для определения роста будущего ребенка.

Если у вас мальчик, к росту мамы прибавьте рост папы и затем еще 13 см. Разделите сумму на 2 - и вы узнаете, насколько высоким будет ваш сын. Если у вас девочка, то к росту мамы прибавьте рост папы и вычтите 13 см. Разделите полученный результат на 2 - и вы получите примерный рост вашей дочки.
Запишите рост девочки в 18 месяцев, а мальчика - в 2 года и умножьте данные на 2. Такой рост (плюс-минус 10 см) и будет у вашего ребенка во взрослом возрасте.

Цвет глаз

Карий цвет глаз является доминантным признаком. Поэтому, если у одного из родителей (особенно у отца) темные глаза, а у другого - голубые или зеленые, то ребенок, скорее всего, будет кареглазым. Шанс увидеть светлоглазого малыша все же остается, но только если у родителя с темными глазами есть рецессивный ген, ответственный за голубой цвет глаз.

Голубой и зеленый цвет глаз - рецессивные признаки, но голубой является более доминантным, чем зеленый.

В то же время не исключена возможность появления кареглазого малыша у голубоглазых родителей.

Ямочки на щеках

Ямочки на щеках - это доминантный признак. Если они есть хотя бы у одного из родителей, то с большой вероятностью они проявятся и у ребенка.

Кудрявость волос

Кудрявые волосы - это очень красиво, и многие мамы мечтают, что у их ребенка тоже будут кудряшки. Однако, несмотря на то что склонность волос завиваться - это доминантный признак, наличия его у одного из родителей недостаточно.

Упрощенный вариант схемы такой:

Если у обоих родителей курчавые волосы, то и у ребенка будут кудряшки.
Если у мамы и папы прямые волосы, то и у малыша будут прямые.
Если у одного из родителей - кудри, а у другого - прямые волосы, то у их чада волосы будут волнистыми.

Вместе с тем если оба родителя имеют кудри, а в семье у них были люди с прямыми волосами, то может случиться, что и у ребенка волосы будут прямыми.

Бонус: как предсказать, какая внешность будет у малыша

Посмотрите семейные фотографии обоих родителей. Обратите внимание на то, какие черты неизменно повторяются у большинства родственников (нос с горбинкой, курчавые волосы, темный цвет глаз). Эти черты являются доминирующими, и с большой вероятностью они проявятся и у вашего будущего ребенка.

На кого из родителей вы похожи? Может быть, ваш ребенок удивил вас неожиданным цветом глаз или кудрявой шевелюрой? Расскажите нам об этом.

Жизнь каждого человека начинается с момента слияния двух половых клеток, материнской и отцовской гамет, содержащих хромосомы. Хромосомы несут гены, и каждая из них - свой собственный набор, они перераспределяются случайным образом, образуя новые сочетания, передает Day.Az со ссылкой на Vmirechudes.com . Так получаемся непохожие друг на друга мы!

Современный американский исследователь, один из ведущих специалистов в области генетики поведения, Роберт Пломин, утверждает, что каждый из нас - это уникальный генетический эксперимент, который никогда больше не повторится. Даже вероятность того, что дети одних и тех же родителей получат одинаковый набор генов, равняется одному шансу на 64 триллиона возможностей. Исключение составляют близнецы, но и там нет стопроцентного совпадения по генетическому набору.

Не так давно еще бытовало мнение, что по материнской линии передается здоровье, а по отцовской - интеллект, но пытливые умы ученых не останавливались на исследованиях. И вот какие интересные выводы они получили: доказано, что среди женщин преобладает средний уровень интеллекта, а среди мужчин часто встречаются отклонения и в ту и в другую сторону. Почему так происходит? Оказывается, ученые провели первое масштабное генетическое исследование на этот счет и пришли к выводу, что сила интеллекта наследуется по линии как раз матери, а не отца, как считалось ранее. Так что гендерные стереотипы, существовавшие на протяжении долгих веков, теперь обязаны исчезнуть.

Именно гены матери, как выясняется, отвечают непосредственно за развитие коры головного мозга, а отца - за развитие лимбической системы. Иными словами, от мамы вы взяли интеллект, от отца - свое типичное эмоциональное состояние. Более того, некоторые другие исследования показали, что люди наследуют интеллект матери, потому что гены интеллекта расположены на хромосоме X. Гены, "транслирующие" по наследству дары разумности, расположены в X-хромосомах. У женщин таких хромосом две (XX), а у мужчин - всего одна (XY), поэтому гены, ответственные за интеллект, у женщин более активны, а папа-гений может передать свой высокий IQ дочери, но никак не сыну.

Интеллект передается по Х хромосоме. Если рождается дочь, то интеллект от гения -отца однозначно передастся ей в гены вместе с той же хромосомой Х, которая определяет ее пол. Ведь у неё будет две Х хромосомы: одна - отцовская, а вторая - какая-то одна из материнских. Потому сыновья, которые проявили недюжинные способности и таланты - только своей матери обязаны за этот дар! Но есть и другие факторы Недавно исследователи из Университета Ульма в Германии обнаружили, что генетика не единственная причина развитого интеллекта. На то, умны вы или нет, оказали влияние и другие факторы. Главный такой дополнительный фактор - степень привязанности к матери, особенно в возрасте до двух лет. Дети, которые регулярно играли с ними в сложные игры, требующие распознавания символов, впоследствии вырастали в более умных взрослых, чем большинство их сверстников.

Второй фактор - это любовь. Если эмоциональные потребности детей в возрасте до 13 лет удовлетворялись почти полностью, в их гиппокампе образовывалось на 10% больше клеток, чем у тех, кто эмоционально был отдален от матери. Теперь ученые говорят, что интеллект лишь на 50% зависит от генетики, а в остальном - от окружающей среды. И еще: даже если ваш ребенок умен от природы, его навыки решать проблемы нужно развивать. Причем задачи по мере взросления должны становиться все сложнее. Иначе, каким бы не был его "исходный" интеллект, с возрастом он его потеряет.

Наибольший интерес для эмбриологов представляют гены, которые "специально" отвечают за развитие. У таких генов есть несколько признаков. Во-первых, их продукты должны обнаруживаться только на определенных стадиях и (или) в определенных участках зародыша. Во- вторых, их мутации должны приводить к остановке развития на строго определенной стадии или к специфическим изменениям хода развития.

Интенсивное изучение таких мутаций началось уже в начале ХХ века, но прогресс в этой области был связан с успехами молекулярной биологии за последние 25 лет. Благодаря им удалось найти гены, отвечающие за становление пространственной организации - плана строения животных, и многое понять в механизмах их работы. Это было одним из главных достижений в биологии за последние годы, отмеченных Нобелевской премией в области физиологии и медицины за 1995 г. Главным объектом генетиков служили немногие виды животных - нематода Caenorhabditis , плодовая мушка дрозофила и мышь. На дрозофиле были получены наиболее полные результаты, позволяющие понять, как гены регулируют план строения организма. Первыми в действие вступают гены с материнским эффектом (см. " ДРОБЛЕНИЕ ЗИГОТЫ "). Их продукты начинают накапливаться в яйцеклетке еще до оплодотворения, и именно они определяют передне-заднюю и спинно- брюшную полярность зародыша. Таких генов у дрозофилы известно более 20-ти.

Разберем механизм их действия на примере гена bicoid . Его мутация вызывает развитие у гомозиготных самок личинок, у которых отсутствует голова и грудь, а на их месте развивается задний конец брюшка. иРНК этого гена локализована только в самой передней части яйца. Однако его белковый продукт образует на стадии ранней бластулы (когда еще нет клеточных границ) устойчивый градиент с наибольшей концентрацией в передней трети и ее падением в направлении назад. Этот белок вскоре проникает внутрь ядер зародыша. Продукты нескольких других генов отвечают за правильный градиент белка bicoid. Их мутации делают градиент более пологим, и тогда у личинок отсутствуют передние части головы, а челюстной и грудной отделы удлиняются.

Следующая группа генов, которые активируются ходе развития - так называемые gap-гены (от англ. gap - щель, промежуток), один из них - ген hunchback . Его активность необходима для развития ротовых структур и груди. У мутантов по этому гену сразу за передней частью головы начинается брюшко, т.е. на месте большого участка зародыша имеется "щель". Было показано, что продукт гена bicoid связывается с промотором гена hunchback и активирует его на стадии поздней бластулы.

В задней части зародыша другие гены, напротив, ингибируют трансляцию белка гена hunchback. Этот белок, необходимый для развития передних структур, сам подавляет проявление генов, необходимых для развития брюшного отдела.

Следующими вступают в действие гены, которые называются pair-rule-гены . Для их включения необходима нормальная работа генов с материнским эффектом (см. " ДРОБЛЕНИЕ ЗИГОТЫ ") и gap-генов . Картина работы pair-rule-генов наиболее подробно изучена на примере гена fushi tarazu (ftz) . Продукт этого гена выявляется на стадии, когда еще нет клеточных границ, в виде семи полосок, причем ширина каждой из них соответствует всего трем клеточным диаметрам ( рис. 177). Эти полоски соответствуют зачаткам задней половины одного сегмента и передней половины другого (во всех сегментах, начиная с нижнечелюстного). Такие участки из половин двух сегментов, важные для развития сегментации, назвали парасегментами. Если из-за мутации продукт гена ftz не образуется, то клетки, лишенные его, гибнут и у зародыша отсутствуют соответствующие участки сегментов.