О наследственности и генах
Add+
Логин:      

О наследственности и генах

АВТОР: Алексей Брума

Половой отбор можно считать результатом эволюции самой эволюции, ведь помимо "слепого" естественного отбора, оказывающего влияние на популяции живых организмов, те из них, что обладают половым размножением, сами могут отбирать особей с привлекательными признаками для передачи их будущим поколениям, как бы ускоряя и придавая более четкий вектор направлению эволюции. Но каким же образом происходит эта передача?


Дискретной единицей наследственности, контролирующей развитие отдельного признака организма является ген. Совокупность всех генов, распространяемых и наследуемых в пределах вида, является генофондом. Именно посредством передачи генов от родителя потомку происходит наследование признаков в пределах одного вида. Линейная последовательность генов (на рисунке ниже выделен участок ДНК соответствующий гену) в клетке организма образует ДНК, которая, в свою очередь, образует хромосому (помимо ДНК в хромосому также входит РНК и некоторые типы белков).


Учитывая, что у организмов с половым размножением не менее двух родителей, то потомок наследует гены от каждого из них, комбинируя и приобретая их признаки. Передача наследственной информации начинается с формирования половых клеток (гамет) в организмах родителей. Гаметы образуются посредством мейоза - деления ядра клетки с уменьшением в нем числа хромосом в 2 раза. Например, в клетке человека находится 23 пары хромосом (всего 46). После мейоза в гамете человека останется только 23 хромосомы. В последствии, при слиянии гамет в процессе оплодотворения, они образуют зиготу (зародышевую клетку), в которой окажется полный набор хромосом (46) по 23 от каждого родителя, то есть гены наследуются сцеплено в рамках каждой наследуемой хромосомы от каждого родителя, однако данная сцепленность не является "приговором" и относительно легко может быть нарушена кроссинговером в процессе мейоза клетки (см. видео ниже) и образования гамет. 


Пары (по хромосоме от каждого родителя) гомологичных хромосом, то есть тех хромосом, гены которых кодируют одни и те же признаки, но по-разному, определят фенотипическое (внешнее) проявление наследуемых признаков исходя из доминантности или рецессивности унаследованных от родителей генов. Например хромосома А1 (от первого родителя) и А2 (от второго родителя) содержит, среди прочих, ген, отвечающий за цвет глаз ребенка, и от первого родителя этот ген кодирует зеленый цвет, а от второго голубой. Учитывая, что ген, кодирующий голубой цвет, является доминантным, ребенок унаследует голубой цвет глаз. 
Однако, следует понимать, что геном человека организован куда сложнее, чем это показано в вышеизложенном примере с цветом глаз. Последние молекулярно-генетические исследования установили, что геном человека содержит куда больше информации, нежели требуется, то есть большая часть ДНК содержит "молчащий" геном, никак не проявляющийся фенотипически. Дело в том, что непосредственно за кодирование определенных признаков отвечают так называемые структурные гены, а вот за контроль при считывании этого кода со структурных отвечают гены-регуляторы, которые на молекулярном уровне определяют синтез белков, подавляющих те или иные структурные гены. Поэтому далеко не все гены и мутации проявляются фенотипически (внешне) в живых организмах, подавляясь генами-регуляторами и накапливаясь в молчащем геноме. Сложноорганизованные системы, такие как органы, формируются в комплексе и процессе взаимодействия структурных генов (тех, что, например, отвечают за цвет глаз) и генов-регуляторов, а также под влиянием факторов морфогенетические корреляции (влияние процессов развития одной структуры на другую в ходе эмбрионального развития, например взаимосвязь развития глазного бокала, хрусталика и роговицы глаза). 
Интересно, что стабилизирующее действие естественного отбора (то есть когда уже существующим фенотипическим признакам вида благоприятствует естественный отбор) способствует укреплению существующих связей между генами, отвечающих за проявление этих признаков. Данное укрепление может происходить посредством хромосомных мутаций (транслокаций и инверсий) (см. на видео ниже), обеспечивающих сцепление генов, отвечающих за адаптивно-взаимосвязанные признаки, а активность структурных генов подчиняется общему гену-регулятору. Так образуются генетические комплексы, обеспечивающие устойчивое совместное наследование адаптивного комплекса фенотипических (внешне проявляемых) признаков и играющие важную роль в видообразовании.


О значении, которое играют гены-регуляторы в процессе развития организмов, ярко свидетельствует следующий пример: у млекопитающих, при относительно небольших молекулярных различиях наблюдаются серьезные фенотипические различия. Роды высших приматов Человек (Homo) и Шимпанзе (Pan) значительно отличаются друг от друга по анатомическим, физиологическим и поведенческим признакам. Однако, как выяснили М.Кинг и А.Вильсон, уровень различий между ними на молекулярном уровне не превышает степень различий между видами-двойниками мухи дрозофилы! Разные виды лягушек, принадлежащих к общему роду Rana, отличаются в биохимическом плане в 20-30 раз значительнее, чем роды Человек и Шимпанзе. Очевидно, эволюция приматов двигалась по пути преобразований генов-регуляторов и их влияния на структурные гены, что обуславливает разное комбинационное проявление фенотипических признаков похожих структурных генов у Человека и Шимпанзе. В то же время у амфибий и птиц эволюционные изменения в большей мере затрагивали именно структурные гены.

Полезная литература:

Учебник Н.Н. Иорданского по теории эволюции для студентов биологических факультетов различных университетов и институтов.