Опытов такого рода ставилось множество на самых различных объектах: микроорганизмах, растениях, животных. Но сомневающихся убедить трудно. Всегда остаются вопросы: а вдруг все-таки... И действительно, исключения есть. Так, например, при отдаленном скрещивании между ослом и лошадью, в зависимости от того, какой из видов взят самкой, получается либо мул, либо лошак. Они отличаются друг от друга довольно резко. Однако и здесь нельзя говорить о преобладании материнской наследственности. Ведь при реципрокных скрещиваниях меняются не только матери, но и отцы. Все это вполне объяснимо с позиций современной генетики. Когда мы познакомимся с хромосомной теорией, это станет понятным.
Закон расщепления
Теперь настало время сформулировать второй закон Менделя — закон расщепления. Суть его сводится к следующему: второе поколение, полученное от скрещивания гибридов между собой, распадается на доминантные и рецессивные формы.
Расщепление у гуппи.
Катушка-альбинос среди нормальных улиток.
Формула расщепления АА: 2Аа: аа. В случае промежуточного доминирования получается расщепление 1:2:1, в случаях доминирования полного — 3:1.
В скрещивании, которое мы рассмотрели, участвует только одна пара признаков. Такое скрещивание называют моногибридным.
Поставьте опыты
Много самых различных опытов, которые подтверждают закон Менделя, можно поставить в биологическом кружке, на пришкольном участке, дома.
Начну с улиток-катушек, о которых уже писал. Если вы получили первое поколение и убедились в доминировании черной окраски, можете вырастить молодых улиток и получить второе поколение. Любопытно, что здесь для подсчетов не обязательно ждать, пока маленькие улитки вылупятся из икры. Если к стеклам аквариума прижать изнутри другие стекла, наверняка случится так, что гибридные улитки налепят на них лепешки икры. Выньте стекла с икрой и разрежьте их стеклорезом так, чтобы отдельные кучки икринок были на маленьких прямоугольниках, удобных для рассмотрения под лупой. Сложите эти прямоугольники в банку с водой. Когда икра достаточно разовьется, можно будет под лупой или слабеньким микроскопом произвести подсчеты. Различия в цвете будут хорошо видны. В каждой лепешке обычно от 40 до 70 икринок. Желательно просчитать десять — двадцать таких лепешек.
Виды аквариумных рыб иногда отличаются лишь по одному гену.
Раз уж мы начали с аквариума, о нем и продолжим. Самый удобный объект среди рыб — гуппи. Если взять самку из какой-либо короткохвостой породы и скрестить ее с вуалевым самцом, все потомство первого поколения окажется короткохвостым, а во втором поколении выщепятся рецессивы с вуалевыми хвостами. Конечно, картина у гуппи несколько усложнена. Удлинение и расширение хвостов здесь наблюдается лишь у самцов, у всех самок хвосты одинаковые (мы имеем дело с признаком, ограниченным полом). Значит, расщепление можно считать только у самцов, а самок вообще не учитывать. Очень показательно также поставить здесь возвратное скрещивание: гибридную самку скрестить с вуалевым самцом. Соотношение будет 1:1.
Не только породы у аквариумных рыб часто отличаются одна от другой лишь по одному наследственному задатку (гену). Бывает и так, что рыбы, описанные как особые виды, на деле отличаются только по генам. Сейчас в наших аквариумах очень часто встречаются хифессобрикон серпа и хифессобрикон минор. Первый коричневато-вишневый, второй кроваво-красный. Ихтиологи часто относят их к разным видам. А вот мы с тобою, читатель, можем довольно легко опровергнуть ихтиологов. Однако это скрещивание я советую тебе ставить лишь в том случае, если ты уже опытный аквариумист. В первом поколении доминирует окраска «серпа»; все гибриды получаются коричневатыми, они не отличимы от хифессобрикон серпа чистого «вида». А во втором поколении получается расщепление 3:1, в возвратном же скрещивании 1 : 1. Выщепляются чистые «минор». Следовательно, систематики-ихтиологи ошиблись. Это не разные виды, хифессобрикон минор лишь цветная вариация хифессобрикон серпа.
Такого рода ошибки не так уж редки.
Скрещивание черных и белых мышей.
А вот еще одна возможность поправить систематиков, полностью еще не доказанная. Уже много лет знакомы нашим аквариумистам точечные данио. А года четыре назад появились у нас данио леопардовые. Сам я не проверял, но по некоторым наблюдениям почти убедился в том, что леопардовая окраска просто-напросто вызывается новым для нас геном у тех же точечных данио. Почему бы юным натуралистам эту гипотезу не проверить?
Многие ребята увлекаются голубями. Плохо, если при этом они не слезают с крыш, свистят, подгоняя своих питомцев, размахивают палками, занимаются ловлей чужих голубей. И в то же время нет ничего плохого, если голубеводство ведется культурно, ставятся цели улучшения или выведения новых пород. Вот таким-то голубеводам-селекционерам я и хочу помочь, рассказав, как наследуются у голубей некоторые признаки.
Большинство интенсивных окрасок у голубей доминантно. Так, доминантна черная, красная, ярко-сизая. Ослабленные окраски, такие, как бурая, палевая и серебряная, — рецессивы. По-разному наследуется белая окраска. Так, например, дутыши (голуби с сильно увеличенными, «раздутыми» зобами) имеют ген белой окраски, который доминирует над всеми другими генами окраски этой породы. В то же время павлиньи голуби, у которых сильно увеличено число перьев в хвосте, имеют ген белой окраски, рецессивный по отношению ко всем прочим генам окраски, встречающимся у этой породы.
Многим породам голубей свойственны «воротники», «банты», «чубчики». Таков раковиновидный воротник якобинца, таковы «манишки» и «банты» на груди или «огонки» вокруг головы чайки, розочки на голове. Все эти признаки рецессивны по отношению к нормальному оперению. Также рецессивна курчавость как по всему телу, так и курчавость кроющих перьев крыла. Как быть, если у одного из голубей появилось какое-либо украшение такого типа? Скрестив его с нормальным голубем в первом поколении, получим нормальное потомство. Часто голубеводы вот тут-то и отчаиваются. А между тем оснований для огорчений нет ни малейших. Можно скрестить гибридов между собой, и тогда у 25% потомков выщепится желанный признак. Еще лучше поставить возвратное скрещивание. Оно даст уже 50% голубей с рецессивным признаком. К сожалению, голуби откладывают всего только два яйца. Поэтому нужно работать сразу с несколькими парами. Да и от одной пары можно получить голубят несколько раз.
Я уже писал, что Мендель когда-то работал с мышами. Он скрещивал серых и белых. Расщепление в этом случае сложное. Для опытов в биологических кружках лучше взять вместо серых мышей — черных. Они сейчас широко используются для работы в биологических институтах. Скрещивая их с белыми, в первом поколении вы пронаблюдаете доминирование, а во втором — расщепление по соотношению 3:1. Возвратное скрещивание дает 1:1. Мышь — удобный объект для таких опытов. Но ставить их нужно в кружках Домов пионеров или же школ, там, где для живого уголка есть отдельная комната. В домашних условиях на такие опыты вряд ли согласятся родители: от мышей пахнет.
В условиях биологического кружка можно скрестить морских свинок с гладкой шерстью с розеточными. Здесь, как и у голубей, мало потомков, поэтому лучше вести опыт на нескольких самках. В первом поколении будет доминировать гладкая шерсть, во втором выщепляться розеточные.
Опыты с растениями нужно ставить на пришкольном участке. Здесь не всегда просто подобрать исходный материал. Поэтому я не буду давать советов. Следует обратиться на ближайшую селекционную станцию и планировать опыты в зависимости от того, какие семена там окажутся.
Скрещивание гладкошерстных морских свинок с розеточными.
Задачи для самостоятельного решения
Лучше всего помогает усвоить генетику самостоятельное решение задач. Я приведу самые простенькие. Ответов давать не буду — тот, кто читал внимательно, решит легко.
1. Чтобы изучить наследование окрасок у кроликов, юннаты скрестили шесть черных самок с белыми самцами. В первом поколении у двух самок родились только черные крольчата, а от остальных четырех было получено 16 черных и 14 белых. Каковы были генотипы черных самок?
Рогатость — рецессив или доминант? Были ли рога у быка?
2. У человека карие глаза доминируют над голубыми. В одной семье было четверо детей: двое кареглазых и двое голубоглазых. Их мать была голубоглазой. Какого цвета были глаза их отца, а также деда и бабушки по отцу? Перечислить возможные варианты, считая, что расщепление у детей 1:1.
3. В результате скрещивания пшениц получилось 273 остистых колоса и 89 безостых. Составьте гипотезу о генотипах исходных пшениц. Запишите ход скрещивания при помощи менделевских формул.