Наследственность — это что такое (в биологии)

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.

Сегодня поговорим про то, что такое наследственность, каким образом осуществляется передача генов потомству, какие типы наследования существуют и можно ли точно просчитать передаваемые потомкам признаки.

Наследственность — это...

Под наследственностью в генетике понимается способность живых организмов передавать и сохранять на протяжении поколений характерные для вида внешние и внутренние особенности. Эта преемственность достигается за счёт передачи генетической информации.

У ядерных организмов (эукариот) наследственность передаётся через гены, которые располагаются в ДНК и хромосомах.

Особи конкретного вида, несмотря на общую схожесть, всё-таки отличаются друг от друга и имеют индивидуальные признаки и свойства. Последние также наследуются, то есть передаются родителями будущему потомству. Процесс передачи называется наследованием. Изучением наследственности и изменчивости занимается генетика.

Предположения о существовании генетической преемственности высказывались ещё в древние времена (Гиппократ, Демокрит, Аристотель), но подлинно научное представление об этом явлении сформировалось лишь к середине XIX века благодаря опытам Г.Менделя по получению гибридов гороха путём скрещивания.

Ещё через 100 лет американский биохимик Д.Уотсон и английский биофизик Ф.Крик создали структурную модель ДНК (за это им была присуждена Нобелевская премия), после чего генетика стала развиваться семимильными шагами.

Носители наследственности

ДНК – двухцепочечная полимерная макромолекула, в которой содержится генетический код, состоящий из цепочки нуклеотидов.

ДНК эукариотов хранится в клеточном ядре как одна из составляющих хромосом, а часто и в некоторых органеллах животных и растений (в частности, в митохондриях и хлоропластах). У прокариот молекула ДНК закреплена на клеточной мембране.

Ген является наследственным фактором, несущим информацию о каком-либо биологическом признаке или функции живого организма. Он участвует в производстве белков и делении клеток и, с этой точки зрения, рассматривается генетикой как структурная и функциональная единица наследственности.

У особей, даже если они принадлежат к одному и тому же виду, гены могут различаться, то есть иметь одну или несколько аллелей. Комбинация аллелей характеризует индивидуальные особенности особи (генотип) и обеспечивает видовое разнообразие.

Хромосомы образуются из молекул ДНК, которые, в свою очередь, состоят из повторяющихся цепочек генов. Для каждого вида животных и растений характерен собственный набор хромосом, называемый кариотипом.

В частности, кариотип человека определяют 46 хромосом, из которых 44 (22 пары) – аутосомы и 2 (1 пара) – половые хромосомы ХХ (у самок) или XY (у самцов).

У мушки-дрозофилы, часто используемой в генетических экспериментах, всего 4 пары хромосом, а вот у курицы их 78. Как ни странным это может показаться, но число хромосом не связано со сложностью устройства организма, иначе глупая курица стояла бы выше человека в умственном развитии.

Передача генов потомству

Существование видов обусловлено сменой поколений путём размножения, которое бывает неполовым (у простейших и многих растений) и половым (у высших растений и животных).

Половое размножение реализуется посредством слияния женских и мужских и гамет (яйцеклеток и сперматозоидов). Гамета имеет гаплоидный набор хромосом и содержит единственный аллель гена.

При оплодотворении (слиянии гамет) образуется зигота (диплоидная клетка), несущая хромосомы обоих родителей.

При бесполом размножении гаметы не образуются, а дочерние организмы копируют материнский генотип.

Типы наследования

Наследование бывает следующих видов.

1. Аутосомное:
   1. доминантное;
   2. рецессивное;
2. Сцепленное с полом:
   1. по Х-хромосоме (доминантное и рецессивное);
   2. по Y-хромосоме (голандрическое);
3. Нехромосомное (цитоплазматическое).

В нижеприведённой таблице даётся краткая характеристика каждого типа.

Хромосомная теория наследственности

Данная теория была сформулирована американским генетиком Т.Морганом на заре ХХ века на основе опытов, проведённых с уже упоминавшейся мушкой-дрозофилой, и отражает следующие закономерности наследования.

1. Главные носители наследственности – это хромосомы с заключёнными в ней участками ДНК (генами).
2. В хромосоме гены располагаются линейно в определённом месте (локусе).
3. Соседние гены в хромосоме сцеплены в одну группу и почти всегда наследуются вместе.
4. Количество сцепленных групп у гомозиготных особей (имеющих одинаковые аллели гена) равняется гаплоидному набору хромосом (n), у гетерозиготных особей (имеющих обе аллели – доминантную и рецессивную) этот показатель равен n+1.
5. Между гомологичными хромосомами может произойти обмен аллельными генами (кроссинговер), что приводит к возникновению гамет с новыми комбинациями генов. Периодичность кроссинговера пропорциональна расстоянию между генами.

На основании взаимного расположения генов в хромосомах и частоты кроссинговера ученые строят генетические карты (карты сцепления), по которым можно выявить и купировать «плохие» (повреждённые) гены, отвечающие за наследственные заболевания и расстройства (например, мышечную дистрофию).

Краткий итог

Если проанализировать вышеприведённую таблицу, то станет ясно, что механизм передачи наследственности работает двояко. С одной стороны, он подчиняется определённым закономерностям, с другой – носит вероятностный характер. Поэтому научные труды о наследственности изобилуют выражениями вроде «чаще всего», «как правило», «примерно» и т.п.

Заранее просчитать будущую комбинацию генов во вновь образованной клетке невозможно, а споры учёных мужей о том, какие признаки и свойства наследуются, а какие приобретаются в процессе эволюционного развития, продолжаются до сих пор.