Как наследуются расовые признаки

Расовые признаки, как и все наследственные особенности человека и других живых существ, зависят от генов, заключенных в ядре всех клеток организма. Ход наследования этих признаков определяется законами, которые были открыты чешским естествоиспытателем Грегором Менделем в 1865 г., но только через 35 лет после долгого периода забвения получили признание в биологической науке и легли в основу современной генетики. В настоящее время благодаря огромным успехам микроскопической техники мы знаем, что гены представляют собой материальные единицы наследственности, которые располагаются в линейном порядке в так называемых хромосомах (греч. «хрома» — цвет, «сома» — тело) — нитевидных образованиях в клеточном ядре, получивших свое название оттого, что они интенсивно окрашиваются различными основными красителями. Число хромосом постоянно для каждого вида растений и животных; в клетках человека 46 хромосом. Хромосомы располагаются в ядре клетки не в одиночку, а парами. Каждая пара в огромном большинстве случаев включает две хромосомы, совершенно сходные по величине и по форме. Однако у этого общего правила существует очень важное исключение: в то время как у женщин все 23 пары состоят из сходных хромосом, у мужчин хромосомы одной пары (половой, или 23-й) различны по величине. Одна из них, обозначаемая латинской буквой «икс» (X), одинакова с соответствующими хромосомами женских клеток, другая же, «игрек» (У),—гораздо меньше по размерам и свойственна только мужским клеткам. Таким образом в клетках женского организма пара хромосом, определяющих пол, имеет вид XX, а в клетках мужского — XY.

При образовании половых клеток в результате двух последовательных делений хромосомы каждой пары расходятся: в женские половые клетки (яйцеклетки) при этом попадает по одной хромосоме каждой пары, включая Х-хромосому; в мужские половые клетки (живчики, или сперматозоиды) в половине всех случаев попадает также по одной хромосоме каждой пары (в том числе и Х-хромосома), но в другой половине случаев оказывается уже по 22 обычные хромосомы (или «аутосомы») плюс У-хромосома. Таким образом, в половых клетках, или гаметах (греч. «гаметес» — супруг), насчитывается половинное число хромосом (у человека — 23). При оплодотворении мужские гаметы соединяются с женскими, в результате этого образуются «зиготы».(греч. «зиготэ» — соединенная в пару), в которых содержится уже полное количество хромосом (у человека — 46), в том числе две половые хромосомы. Если яйцеклетка будет оплодотворена сперматозоидом с Х-хромосомой, то родится девочка с двумя хромосомами в каждой клетке (XX); если же в яйцеклетку попадает живчик с У-хромосомой, то родится мальчик, все клетки которого будут содержать две разные половые хромосомы — мужскую и женскую.

Таким образом современная генетика объясняет наследование пола, который у людей всегда определяется отцовской гаметой.

В химическом отношении хромосомы содержат три главные составные части: белок и две сложные кислоты — дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую(РНК), имеющие огромное значение для жизни каждой клетки и организма в целом. Белки, ДНК и РНК представляют собой полимеры, т. е. сложные соединения, состоящие из многих больших молекул, которые в свою очередь складываются из более простых молекул, повторяющихся в различных сочетаниях. Главную роль в передаче наследственной информации играет ДНК, в молекулах которой заложен план, или код, строения, развития и жизнедеятельности всего организма, получаемый детьми от родителей. В состав сложной молекулы ДНК всех живых существ нашей планеты (включая человека) входят всего только четыре азотистых соединения, называемых нуклеотидами (лат. nucleus — ядро). Исключительное разнообразие молекул ДНК, специфичных для каждого организма, объясняется тем, что нуклеотиды выступают в этих молекулах в различных комбинациях. Общее число возможных, различных по строению больших молекул ДНК, которые могут образовываться только за счет разного взаимного расположения ста молекул четырех нуклеотидов, превышает число атомов во всей солнечной системе! Об абсолютных размерах молекулы ДНК можно получить некоторое представление, если учесть, что расстояние между молекулами нуклеотидов внутри нее равняется 3,4 ангстрема (ангстрем — это одна стомиллионная сантиметра).

Новейшие работы советских и зарубежных генетиков (Н. П. Дубинин, Г. Мёллер, Г. А. Надсон и др.) полностью опровергли старое представление о постоянстве и неизменности генов и позволили установить, что под воздействием различных внешних факторов, в особенности определенных химических соединений и радиоактивного излучения, гены и даже слагающие их мельчайшие участки ДНК могут претерпевать резкие скачкообразные изменения, которые в дальнейшем передаются по наследству от родителей к детям. Эти изменения получили наименование «мутаций» (лат. mutatio — изменение, перемена), а вызывающие их факторы были названы «мутагенами». Путем мутаций возникли многие особенности человека, в том числе и расовые признаки. Так, например, есть основания предполагать, что наши предки имели сравнительно темную коричневатую кожу, черные волосы и карие глаза, которые и в настоящее время свойственны большинству рас. Наиболее депигментированныо расовые типы — блондины со светлыми глазами — появились скорее всего путем мутаций, сосредоточившихся главным образом в Северной Европе у берегов Балтийского и Северного морей.

Характерная особенность расположения наследственньгх зачатков в ядре клетки состоит в том, что гены, определяющие наследование любого признака, занимают, как правило, в хромосомах каждой пары определенные места (локусы), как бы помещаясь друг против друга. Таким образом, всякая особенность организма зависит от пары сопряженных генов в сходных (гомологичных) хромосомах. Эти генные пары получили в генетике название «аллелей», или «аллеломорфов» (греч. «аллос» — другой и «морфа» — форма). При образовании гамет с половинным числом хромосом в каждую из них попадает только один из аллелей; посла же оплодотворения в зиготах, имеющих полный набор хромосом, оказываются уже оба аллеля генной пары. В каждой паре генов аллели могут быть одинаковыми или различными, как бы контрастирующими. Если соединяются гаметы с одинаковыми аллелями, то образуются гомозиготные оплодотворенные яйцеклетки, если же с разными — то гетерозиготные.

Поясним эти теоретические построения конкретным примером. Предположим, что окраска радужины глаз у человека зависит от одной пары генов. Один из аллелей определяет темные (карие) глаза, а другой — светлые (голубые, серые или синие). Человек не может быть сразу кареглазым и голубоглазым: следовательно, гены темной и светлой окраски радужины действительно являются контрастирующими аллелями. Если у матери и отца аллели одинаковы, то дети естественно наследуют цвет глаз родителей. Но что получится, если у одного из родителей карие глаза, а у другого — голубые? Оказывается, что у детей от такого брака будут темные глаза, хотя в их гетерозиготных клетках в каждой генной паре, определяющей окраску радужины, один из аллелей будет геном темноглазости, а другой — светлоглазости. Это явление преобладания одного из членов генной пары над другим называется «доминированием» (лат. dominare — господствовать, преобладать). В приведенном примере аллель темноглазости является доминантным, а контрастирующий с ним аллель светлоглазости, имеющийся у детей в скрытом состоянии,— рецессивным (лат. recessus — отступление). Генетики часто обозначают доминантные аллели прописными буквами латинского алфавита, а рецессивные — строчными буквами. Таким образом, формул м гомозиготпых родителей будут для темноглазого АА, а для светлоглазого — аа. Гетерозиготные дети будут иметь формулу Аа: внешне они будут темноглазыми, хотя рецессивный аллель «светлоглазости» и присутствует у них в скрытом или подавленном состоянии.

Предположим теперь, что в брак вступили два гетерозиготных супруга (АаХАа), внешне темноглазые, но несущие в скрытом состоянии рецессивный ген светлоглазости. При образовании гамет доминантные и рецессивные аллели разойдутся, или, как говорят генетики, расщепятся. Половина всех мужских и женских гамет будет содержать доминантный аллель А, а другая половина — рецессивный аллель я. Так как шансы сочетания гамет разных видов одинаковы, то среди детей должны будут появиться в равных количествах комбинации АА, Аа, Аа, аа. В буквенных символах это скрещивание можно представить схематически следующим образом:

Так как люди с зиготами типа АА и Аа вследствие доминирования аллеля темноглазости над аллелем светлоглазости будут внешне темноглазыми и только люди с зиготами аа окажутся светлоглазыми, то среди детей на трех темноглазых будет один светлоглазый.

Описанный порядок наследования, установленный Г. Менделем, в настоящее время известен в генетике как «закон независимого распределения признаков», или «закон рекомбинации». Зная этот закон, можно рассчитывать распределение признаков в потомстве при гетерозиготных скрещиваниях не только для одного, но и для многих признаков. Необходимо, однако, иметь в виду, что доминирование не всегда бывает полным, а во многих случаях оно и совсем отсутствует. Это ведет к тому, что при скрещивании гомозиготных родителей с контрастирующими генами дети по изучаемому признаку будут иметь промежуточный характер — Аа. При дальнейших скрещиваниях гетерозиготных форм распределение признаков будет таким же, как и в случаях полного доминирования {АА+2Аа+аа); однако в силу промежуточного характера наследования среди детей четверть будет похожа па родителя АА, другая четверть на родителя аа и две четверти, т. е. половина, будет по данному признаку иметь промежуточный характер. Так, например, у человека форма волос зависит главным образом от одной пары генов. Если аллель курчавых волос обозначим А, а аллель прямых волос а, то гетерозиготы Аа будут иметь волнистую форму волос, промежуточную между курчавой и прямой. При браке гомозйготных родителей с курчавыми и прямыми волосами среди детей будут преобладать волнистые волосы, а при браке гетерозиготных родителей с волнистыми волосами в потомстве появятся наряду с волнистоволосыми курчавоволосые и прямоволосые дети.

Мы остановились только на самых основных положениях современной генетики. Разобранные нами примеры наследования различных признаков, в том числе расовых особенностей человека, описаны несколько схематично. Дело в том, что большинство этих особенностей зависит не от одной, а от многих пар аллелей. Так, окраска радужины глаз по новейшим данным, определяется несколькими такими парами, хотя в каждой из них гены более темных оттенков действительно доминируют над генами более светлых тонов. Подобно этому и форма волос зависит, вероятно, от нескольких пар генов; однако неполное доминирование или промежуточный характер наследования в этом случае выступает очень отчетливо. Еще более ясно промежуточная наследственность прослеживается в окраске кожи, которая определяется, по-видимому, большим количеством генных пар. Легко показать, что при множественности генов, контролирующих тот или иной признак, промежуточный характер наследования и широкий размах вариации признака будут наблюдаться почти всегда. Действительно, при браках негров с европейцами мулаты как первого, так и последующих поколений обладают, как правило, разнообразными оттенками кожи от очень светлых до самых темных.

До настоящего времени хорошо изучено наследование сравнительно небольшого количества расовых признаков. Перечислим важнейшие из них. Темные волосы, как мы уже знаем, в общем доминируют над светлыми, любые не рыжие волосы — над рыжими, курчавые — над прямыми (доминирование неполное). Сильное развитие третичного волосяного покрова доминирует над слабым его развитием; нормальная пигментация кожи, волос и глаз — над альбинизмом; наличие эпикантуса — над его отсутствием; высокое н узкое переносье — над низким и широким; поперечно расположенные, широкие ноздри — над сагиттально расположенными, узкими; толстые губы — над тонкими. Есть основание предполагать, что некоторые расовые признаки, по крайней мере частично, сцеплены с полом, т. е. что определяющие их гены располагаются в половых хромосомах. У женщин большинства народов доля темных глаз бывает выше, чем у мужчин той же популяции. Вероятно, это объясняется локализацией одного или нескольких генов окраски радужины в Х-хромосо-мах.

Дата добавления: 2015-07-24