If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

სეგრეგაციის კანონი

მენდელის ალელთა სეგრეგაციის კანონი. გენოტიპი, ფენოტიპი და ალელები. ჰეტეროზიგოტურობა/ჰომოზიგოტურობა. 2 x 2 პენეტის ცხრილი.

საკვანძო საკითხები:

  • გრეგორ მენდელი მემკვიდრეობითობას ბარდებზე შეისწავლიდა. მან შექმნა მოდელი, რომლის მიხედვითაც ნიშან-თვისებებს „მემკვიდრეობითობის ელემენტები", ანუ გენები, განსაზღვრავდა.
  • არსებობს გენების სხვადასხვა ვარიანტები, ანუ ალელები. დომინანტური ალელი თრგუნავს, გადაფარავს რეცესიულ ალელს და ინდივიდის გარეგნობას განსაზღვრავს.
  • წარმოქმნის პროცესში ორგანიზმის თითოეული გამეტა გენის მხოლოდ ერთ ასლს იღებს, შემთხვევითად. ამას სეგრეგაციის, ანუ დათიშვის, კანონი ეწოდება.
  • პენეტის ცხრილი შეჯვარების შედეგად მიღებული შთამომავლობის გენოტიპებისა (ალელთა კომბინაციები) და ფენოტიპების (გამოვლენილი ნიშან-თვისებები) განსაზღვრისთვის გამოიყენება.
  • ანალიზურ შეჯვარებას იმის დასადგენად მიმართავენ, დომინანტური ფენოტიპის მქონე ორგანიზმი ჰომოზიგოტია თუ ჰეტეროზიგოტი.

შესავალი

დღესდღეობით ვიცით, რომ ადამიანის ბევრი მახასიათებელი, თმის ფერი, სიმაღლე და დიაბეტის რისკი, გენეტიკურადაა განპირობებული. ისიც ვიცით, რომ გენები არის გზა, რომლითაც მშობლები შვილებს გადასცემენ ნიშან-თვისებებს (ღრმულები ლოყაზე, ან, როგორც ჩემი და მამაჩემის შემთხვევაშია — სიმღერის საშინელი ნიჭი). ბოლო ას წელიწადში გავარკვიეთ, რომ გენები დნმ-ის ნაწილებია, რომლებიც ქრომოსომებზე მდებარეობენ და ცილებს აკოდირებენ.
მაგრამ ეს ყოველთვის ვიცოდით? სულაც არა! დაახლოებით 150 წლის წინ ბერმა სახელად გრეგორ მენდელმა გამოაქვეყნა ნაშრომი, რომელშიც პირველად გაიჟღერა გენების არსებობის იდეამ და მათი დამემკვიდრების მოდელმა. მენდელის ნაშრომი პირველი საფეხური იყო გრძელ გზაზე, სადაც კიდევ მრავალი სხვა მეცნიერი შრომოდა ბევრს, რათა დღესდღეობით გვცოდნოდა, რა არის გენები და რას აკეთებენ ისინი.
ამ სტატიაში განვიხილავთ ექსპერიმენტებსა და იმ მიზეზებს, რომელთა საფუძველზეც მენდელმა ცალკეული გენების დამემკვიდრების მოდელი შექმნა.

მენდელის მოდელი: ყველაფერი დაიწყო 3:1 თანაფარდობით

მენდელი ბარდების გენეტიკას სწავლობდა და აკვირდებოდა მათი სხვადასხვა ნიშან-თვისების დამემკვიდრებას, მაგალითად ყვავილის ფერის, მდებარეობის, მარცვლის ფერისა და ფორმის. ამისთვის მან ჯერ წმინდა ხაზის, ერთი ნიშნის სხვადასხვა ვარიანტის მქონე მცენარეები შეაჯვარა, მაგალითად, იისფერი და თეთრყვავილიანი. წმინდა ხაზის მცენარე ნიშნავს, რომ თვითგანაყოფიერებით მიღებულ მრავალ შემდეგ თაობაში ყველა შთამომავალი მშობლის იდენტური იქნება.
რა შედეგები მიიღო მენდელმა სხვადასხვაფერი ყვავილის მქონე ბარდების შეჯვარებისას? მშობლების, ანუ P, თაობაში მენდელმა წმინდა ხაზის იისფერყვავილიანი მცენარე შეაჯვარა ასევე წმინდა ხაზის, თეთრყვავილიან მცენარესთან. მიღებული მარცვლები მან შეაგროვა, დათესა და აღმოაჩინა, რომ შემდეგი, ანუ F1, თაობის ინდივიდების 100 პროცენტს იისფერი ყვავილები ჰქონდა.
იმ დროისთვის მიღებული რწმენის თანახმად, ჰიბრიდული მცენარეები ღია იისფერი უნდა ყოფილიყო - მშობლების თვისებები ერთმანეთს უნდა შერეოდა და ისე გამოვლენილიყო შემდეგ თაობაში. მენდელმა სულ სხვა შედეგი მიიღო - ყვავილის თეთრი ფერი საერთოდ გაქრა პირველ თაობაში. მან F1 თაობაში გამოვლენილ ნიშან-თვისებას (იისფერ ყვავილს) დომინანტური უწოდა, დამალულსა და გამქრალს (თეთრ ყვავილს) კი - რეცესიული.
დიაგრამაზე ასახულია წმინდა ხაზის იისფერყვავილიანი და თეთრყვავილიანი მცენარეების შეჯვარება. P თაობის ინდივიდების შეჯვარებით მიიღება F{1} თაობა, რომელშიც ყველა ბარდას იისფერი ყვავილი აქვს. F{1} თაობის თვითგანაყოფიერებით მენდელმა მიიღო F_{2} თაობა, რომელშიც 705 მცენარეს იისფერი ყვავილი ჰქონდა, 224-ს კი - თეთრი.
სურათის წყარო: „მენდელის ექსპერიმენტები: სურათი 2," ავტორი Robert Bear და სხვ., OpenStax, CC BY 4,0
მნიშვნელოვანია, რომ მენდელმა ექსპერიმენტები ამ ეტაპზე არ შეწყვიტა. მან F1 თაობის მცენარეებს თვითგანაყოფიერების საშუალება მისცა. მიღებულ შთამომავლობაში, F2 თაობაში, აღმოჩნდა, რომ 705 ინდივიდს იისფერი ყვავილი ჰქონდა, 224-ს კი - თეთრი. ეს ნიშნავს, რომ 3,15 იისფერყვავილიან ბარდაზე ერთი თეთრყვავილიანი მცენარე მოდიოდა, ანუ თანაფარდობა დაახლოებით 3:1 იყო.
3:1 დათიშვა შემთხვევითობა სულაც არ ყოფილა. მენდელმა კიდევ ექვსი სხვა ნიშან-თვისება შეისწავლა და ყველა შემთხვევაში F1 და F2 თაობაში იგივე შედეგი მიიღო, რაც ყვავილის ფერის დამემკვიდრების შესწავლისას. F1 თაობაში ორიდან რომელიმე ნიშანი ქრებოდა და F2 ისევ ჩნდებოდა, დაახლოებით 3:1 თანაფარდობით
სურათზე წარმოდგენილია მენდელის ბარდების შვიდი ნიშან-თვისება. ყვავილი შეიძლება, იყოს იისფერი ან თეთრი. მარცვალი შეიძლება, იყოს მწვანე ან ყვითელი, გლუვი ან დანაოჭებული. ბარდის პარკი შეიძლება, იყოს გაბერილი ან შეკუმშული, ყვითელი ან მწვანე. ყვავილის მდებარეობა შეიძლება, იყოს ღერძული ან მოსაზღვრე. მცენარე შეიძლება, იყოს მაღალი ან ჯუჯა.
სურათის წყარო: „მენდელის ექსპერიმენტები: სურათი 3," ავტორი Robert Bear და სხვ., OpenStax, CC BY 4,0
როგორც აღმოჩნდა, 3:1 თანაფარდობა ის უმნიშვნელოვანესი მინიშნება იყო, რომლითაც მენდელმა მემკვიდრეობითობის თავსატეხი ამოხსნა. მოდით, უფრო დეტალურად განვიხილოთ, რას მიხვდა იგი.

მენდელის მემკვიდრეობითობის მოდელი

შედეგებზე (მათ შორის, 3:1 თანაფარდობაზე) დაყრდნობით მენდელმა ინდივიდუალური ნიშან-თვისებების, მაგ. ყვავილის ფერის, დამემკვიდრების მოდელი ჩამოაყალიბა.
ამ მოდელის თანახმად, ინდივიდის ნიშან-თვისებებს განსაზღვრავს მშობლებისგან მიღებული „მემკვიდრეობითობის ფაქტორები", რომლებსაც ჩვენ დღეს გენებს ვუწოდებთ. თითოეულ ინდივიდს გენის ორი ასლი აქვს, როგორც მარცვლის ფერის გენის (Y გენი) შემთხვევაში, ქვედა სურათზე. თუ ეს ორი ასლი ერთი გენის ორი სხვადასხვა ვარიანტი, ანუ ალელია, ერთმა მათგანმა - დომინანტურმა - შესაძლოა, მეორე ალელი - რეცესიული - გადაფაროს და გამოვლენის საშუალება არ მისცეს. მარცვლის ფერის შემთხვევაში, დომინანტური, ყვითელი Y ალელი რეცესიულ, მწვანე y ალელს თრგუნავს.
დიაგრამაზე მოცემულია ორი სვეტი, ერთს აწერია „ფენოტიპი", ხოლო მეორეს - „გენოტიპი". ფენოტიპის სვეტში ყვითელმარცვლიანი ბარდა შეჯვარებულია მწვანემარცვლიანთან. პირველი თაობის შთამომავალთა 100%-ს ყვითელი მარცვლები აქვს. ამ ინდივიდების თვითგანაყოფიერებით მიიღება მეორე თაობა, რომელშიც ინდივიდთა 75%-ს ყვითელი მარცვლები აქვს, 25%-ს კი - მწვანე. გენოტიპის სვეტში ჩანს, რომ პირველი თაობის შთამომავალთა 100%-ს Yy გენოტიპი აქვს, მეორე თაობაში კი - ინდივიდთა 25% YY, 50% Yy და 25% yy გენოტიპის მქონეა.
სურათის წყარო: „მემკვიდრეობითობის კანონები: სურათი 1," ავტორი Robert Bear და სხვ., OpenStax, CC BY 4,0
ორგანიზმის ალელთა ნაკრებს გენოტიპი ეწოდება. გენოტიპი ფენოტიპს, ანუ გარეგნულად გამოვლენილ ნიშან-თვისებათა ნაკრებს, განსაზღვრავს. როცა ორგანიზმს ორი ერთნაირი ალელი აქვს (მაგ, YY ან yy), მას ჰომოზიგოტური ეწოდება ამ გენისადმი. თუ ინდივიდს ორი სხვადასხვა ალელი აქვს (მაგ. Yy), იგი ჰეტეროზიგოტია. ფენოტიპზე სინამდვილეში ხშირად გარემოც ახდენს გავლენას, თუმცა ეს ასე არ იყო მენდელის ექსპერიმენტებში.

მენდელის მოდელი: დათიშვის კანონი

ჯერჯერობით ყველაფერი გასაგებია, მაგრამ ეს მოდელი ბოლომდე მაინც ვერ ხსნის მენდელის მიღებულ შედეგებსა და მემკვიდრეობითობის კანონზომიერებებს. უფრო ზუსტად, მისი მეშვეობით 3:1 თანაფარდობა ვერ აიხსნება. ამისთვის უკვე დათიშვის, ანუ სეგრეგაციის, კანონი გვჭირდება.
დათიშვის კანონის თანახმად, ორგანიზმში არსებული რომელიმე გენის ორი ასლიდან მხოლოდ ერთი მოხვდება თითოეულ გამეტაში (კვერცხუჯრედში ან სპერმატოზოიდში) და გენთა ასლების გადანაწილება შემთხვევითია. განაყოფიერებისას კვერცხუჯრედისა და სპერმატოზოიდის შერწყმით ახალი ორგანიზმი წარმოიქმნება, რომლის გენოტიპიც გამეტებში არსებული ალელებით იქმნება. ეს პრინციპი ქვედა დიაგრამაზეა ასახული:
ილუსტრაციაზე ნაჩვენებია მონოჰიბრიდული შეჯვარება. P თაობაში, ერთ მშობელს აქვს დომინანტური ყვითელი ფენოტიპი და YY გენოტიპი, მეორე მშობელს კი რეცესიული მწვანე ფენოტიპი და yy გენოტიპი. თითოეული მშობელი წარმოქმნის ერთი ტიპის გამეტას და შედეგად, ვიღებთ F{1} თაობას დომინანტური ყვითელი ფენოტიპით და Yy გენოტიპით. F{1} თაობის თვითდამტვერვით მიიღება F_{2} თაობა, რომლის ყვითელი და მწვანე ბარდების შეფარდებაც 3 1-თანაა. სამი ყვითელი ბარდიდან ერთს დომინანტური YY გენოტიპი აქვს, 2-ს კი ჰეტეროზიგოტური Yy. ჰომოზიგოტურ რეცესიულ მცენარეს აქვს მწვანე ფენოტიპი და yy გენოტიპი.
სურათის წყარო: „მემკვიდრეობითობის კანონები: სურათი 5," ავტორი Robert Bear და სხვ., OpenStax, CC BY 4,0
F2 თაობის ოთხუჯრედიან ცხრილს პენეტის ცხრილი ეწოდება. მის შესადგენად მშობლების ყველა შესაძლო გამეტა ზედა (მამის) და გვერდით (დედის) კიდეებზე იწერება. რადგანაც ბარდა თვითგანაყოფიერებით გამრავლდა, დედაც და მამაც ერთი და იგივე მცენარეა.
კვერცხუჯრედებისა და სპერმიების კომბინაციები ცხრილის უჯრედებში იწერება, რაც განაყოფიერებასა და ახალი ინდივიდების წარმოქმნას ასახავს. თითოეული უჯრედის კომბინაცია თანაბარალბათურია, შესაბამისად, გენოტიპებისა და ფენოტიპების ფარდობა შესაბამის უჯრედთა დათვლით შეგვიძლია გამოვთვალოთ.

ანალიზური შეჯვარება

მენდელმა იმის დასადგენი ხერხიც მოიფიქრა, დომინანტური ფენოტიპის მქონე ორგანიზმი (მაგ. ყვითელმარცვლიანი ბარდა) ჰეტეროზიგოტი (Yy) იყო თუ ჰომოზიგოტი (YY). ამას ანალიზური შეჯვარება ეწოდება და დღესდღეობითაც გამოიყენება მცენარეებისა და ცხოველების მომშენებლების მიერ.
ანალიზური შეჯვარება გულისხმობს დომინანტური ფენოტიპის მქონე ორგანიზმის შეჯვარებას რეცესიულ ჰომოზიგოტთან (ბარდის შემთხვევაში მწვანემარცვლიანთან):
ანალიზური შეჯვარებისას დომინანტური ფენოტიპისა და უცნობი გენოტიპის მქონე ინდივიდი რეცესიულთან ჯვარდება. თუ საკვლევი ინდივიდი ჰომოზიგოტი დომინანტია, ყველა შთამომავალს სულ მცირე ერთი დომინანტური ალელი ექნება. თუ უცნობი გენოტიპის მქონე ინდივიდი ჰეტეროზიგოტია, შთამომავალთა 50% ორივე მშობლისგან რეცესიულ ალელს მიიღებს და რეცესიული ფენოტიპი ექნება.
სურათის წყარო: „მემკვიდრეობითობის კანონები: სურათი 4," ავტორი Robert Bear და სხვ., OpenStax, CC BY 4,0
თუ დომინანტური ფენოტიპის მქონე ორგანიზმი ჰომოზიგოტია, F1 თაობაში ყველა ინდივიდი დომინანტურ ალელს მიიღებს ამ მშობლისგან, იქნება ჰეტეროზიგოტი და დომინანტური ფენოტიპი გამოვლინდება. თუ საკვლევი ორგანიზმი ჰეტეროზიგოტია, F1 თაობის ინდივიდთა ნახევარი ჰეტეროზიგოტი იქნება (დომინანტური ფენოტიპით), ნახევარი კი - რეცესიული ჰომოზიგოტი (რეცესიული ფენოტიპით).
ის ფაქტი, რომ მეორე შემთხვევაში 1:1 თანაფარდობას ვიღებთ, სწორედ მენდელის დათიშვის კანონს ადასტურებს.

მენდელის მემკვიდრეობითობის მოდელი სულ ესაა?

არა! მენდელის მემკვიდრეობითობის მოდელი ცალკეული გენების შემთხვევაში განვიხილეთ, თუმცა იგი მოიცავს სხვადასხვა ნიშან-თვისებების (მაგ. ყვავილის ფერი და მარცვლის ფორმა) განმსაზღვრელი გენების ურთიერთქმედებას ერთმანეთის დამემკვიდრებაზე. მრავლობითი გენების მემკვიდრეობითობის შესახებ მენდელის მოდელის გასაცნობად იხილეთ სტატია ალელთა დამოუკიდებლად განაწილების შესახებ.
ერთ-ერთი რამ, რაც მაოცებს, ისაა, რომ მენდელმა დამემკვიდრების მთელი ეს მოდელი ბარდებზე დაკვირვებით შექმნა. იგი შეშლილი სუპერ გენიოსი კი არა, დაკვირვებული, გულდასმით მომუშავე, ცნობისმოყვარე მეცნიერი იყო და შედეგებს მათემატიკურად აანალიზებდა (მაგ. 3:1 თანაფარდობას). ეს დიდი მეცნიერის თვისებებია, რომლებიც ყველას და ყველგან შეუძლია, გამოიმუშავოს.

შეამოწმეთ, როგორ გესმით

  1. წარმოიდგინეთ, რომ ბოცვრების მომშენებელი ხართ და შეაჯვარეთ ორი წმინდა ხაზის ბოცვერი, შავბეწვიანი მამრი და ყავისფერბეწვიანი მდედრი. შედეგად მიღებულ F1 თაობაში ყველა ბოცვერს ყავისფერი ბეწვი ჰქონდა.
    რომელი ნიშან-თვისებაა დომინანტური და რომელი რეცესიული?
    აირჩიეთ 1 პასუხი:
  2. რომელი წინადადება აღწერს საუკეთესოდ გენოტიპსა და ფენოტიპს შორის დამოკიდებულებას?
    აირჩიეთ 1 პასუხი:


გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.