Взаимодействие аллельных генов
На этой странице вы узнаете
- Почему у глухих родителей могут рождаться дети с нормальным слухом?
- Почему Г.-Х. Андерсон никогда не уставал, хотя жил до изобретения энергетиков?
Термином «взаимодействие» можно описать очень разные процессы: от простого и понятного сотрудничества между людьми до сложных процессов ядерной физики. В этой статье мы разберем, как строятся отношения в мире генов, и могут ли они быть взаимовыгодными или, например, конфликтными.
Взаимодействие аллельных генов
Для того чтобы хорошо разобраться в этой теме, нам нужно знать основные термины генетики. Подробнее о них можно прочитать в статье «Общие понятия генетики».
Сейчас мы кратко вспомним ключевые понятия.
- Хромосома — это специализированная структура в ядре клетки, которая хранит в себе наследственную информацию, а также реализует ее и передает. Хромосома содержит множество генов.
- Ген — это участок хромосомы, который несет в себе определенный признак.
- Гены не лежат в хромосоме беспорядочно, они имеют свое место, оно называется локус. Иными словами, локус — это как бы «квартира» гена в большом «доме» — то есть целой хромосоме.
- Генотип — это совокупность генов определенного организма.
- Аллельные гены — это гены, которые расположены в одинаковых участках хромосом и определяют развитие одного и того же признака.
- Аллели — это варианты одного и того же гена.
Представим женщину и мужчину с разным цветом глаз. У женщины карий цвет глаз, а у мужчины голубой. Голубой цвет глаз — это рецессивный признак, а карий — доминантный.

- Доминантные признаки — это те признаки, которые имеют преимущество и с большей вероятностью проявляются у потомства. Они обычно подавляют действие рецессивного признака.
- Рецессивные признаки — это те признаки, которые проявляться у потомства будут с меньшей вероятностью. Они чаще всего не проявляются в присутствии доминантного гена.
В данном примере дети этой пары с большей вероятностью унаследуют карий цвет глаз от матери.
Что обозначают буквы, которыми записан генотип на схеме? Это общепринятые правила оформления генетических задач: большой латинской буквой обозначаются доминантные признаки, малой — рецессивные. Признаки могут обозначаться не только буквами А и а, но и любыми буквами, чаще всего латинскими. Например, B и b.
В зависимости от того, какие гены участвуют в определении того или иного признака, выделяют взаимодействие:
- аллельных генов,
- неаллельных генов.

Оба эти вида взаимодействия имеют еще несколько подвидов. Сейчас мы поговорим с вами о различных вариантах взаимодействия именно аллельных генов. О взаимодействии неаллельных генов речь пойдет в одноименной статье.
Взаимодействие аллельных генов при полном доминировании
Полное доминирование — это тип взаимодействия генов, при котором доминантный ген полностью подавляет действие рецессивного.
Например, возьмем 2 горошка, один зеленого цвета, а другой желтого. Произведем скрещивание. В первом поколении проявится только желтый цвет горошка. Это означает, что желтый цвет является доминантным признаком, а зеленый рецессивным.

Почему у глухих родителей могут рождаться дети с нормальным слухом? У человека врожденная глухота может определяться генами а и b, то есть будет проявляться только в гомозиготном состоянии (аа, bb). В браках между людьми с разными формами такой глухоты, но с гомозиготностью по другому признаку (AАbb и aaBB) все дети получатся с дигетерозиготами (AaBb) и будут обладать нормальным слухом. Проще говоря, у двух глухих родителей с глухотой разной формы будут рождаться здоровые дети, так как оба вида глухоты — рецессивные признаки. |
Гомозиготное состояние гена — это наличие у организма одинаковых аллелей одного гена, доминантных или рецессивных. Например, АА или аа.
Гетерозиготное состояние гена — это наличие у организма разных аллелей одного гена. Например, Аа.
Прежде чем мы перейдем к примерам, разберемся с основными правилами оформления задач.
— Аллели генов принято обозначать латинскими буквами и писать слитно, например, Аа или АА, а если признака у нас 2, то запишем так же: АаBb.
— Родители на схеме скрещивания обозначаются буквой «Р».
— Между родителями принято ставить знак скрещивания — «х».
— Гаметы (половые клетки, участвующие в размножении) принято обозначать латинской буквой «G», их можно обводить в кружок, но это не является обязательным.
— Потомков от скрещиваний принято обозначать буквой «F»: если это первое скрещивание, то «F₁», если второе, то «F₂».
— Когда мы записали генотип (совокупность генов организма), под ним или над ним нужно указать фенотип — это будут внешние проявления признака, например: «карие глаза».
— Не забываем также записать ответ.
Закрепим полученные знания на примере.

Уточним, что в данной статье все примеры будут разбираться при моногибридном скрещивании, то есть в задачах будет рассматриваться тот или иной вариант наследования одного признака. О дигибридном скрещивании (когда нас интересуют два признака) можно прочитать в статье «Закономерности наследования, установленные Г. Менделем, их цитологические основы».
Задача 1.
Какое соотношение фенотипов в потомстве может получиться при скрещивании гетерозиготных серых кроликов при полном доминировании признака?
Перед тем как решать, необходимо прочитать и выделить из условия задачи, что дано.
Что нужно найти? | Соотношение фенотипов. |
Какой тип скрещивания? | Моногибридное, так как один признак — цвет шерсти кроликов. |
Какое взаимоотношение генов? | Полное доминирование признака. |

По условию задачи скрестили двух гетерозиготных кроликов (Р) с серым цветом шерсти, следовательно, они имели генотип Аа.
Каждый из кроликов способен образовать два типа гамет (G): А и а.
В потомстве (\(F_1\)) от этого скрещивания мы получили три серых кролика (АА, Аа, Аа), а также одного белого (аа). Появление белого кролика было обеспечено сочетанием двух рецессивных аллелей а и а. Поэтому мы получаем следующее расщепление: три серых кролика и один белый, арифметически можем выразить это как 3:1. Таким образом, соотношение фенотипов здесь 3:1.
Ответ: соотношение фенотипов 3 : 1.
Взаимодействие аллельных генов при неполном доминировании
Неполное доминирование — это взаимодействие генов, при котором в генотипе доминантный ген (А) не полностью подавляет действие рецессивного гена (а).
Результатом такого взаимодействия генов является проявление промежуточного состояния признака. Проще говоря, в потомстве появится новый признак, которого у родителей не было.
Например, так наследуются форма человеческого волоса, степень выпуклости губ или носа, или окраска перьев у птиц, окраска цветов или плодов и т.д.
Посмотрим на скрещивание растений с разной окраской цветков (Р): фиолетовой и белой. Обратим внимание, что в первом поколении (\(F_1\)) появляется новый, нетипичный признак — розовая окраска цветов. Потомство первого поколения единообразно — все растения имеют цветки розового цвета.
А во втором поколении (\(F2\)) наблюдается расщепление по фенотипу — 25% фиолетовых цветков, 50% розовых и 25% белых. Этот пример неполного доминирования.

Почему здесь доминирование неполное? Мы видим, что изначально скрестили фиолетовый и белый цветки, а потомство (первое поколение) у них получилось розовым — это промежуточный признак, то есть ни один из фенотипов родителей не проявился полностью, образовался новый признак. Но во втором поколении (от скрещивания растений с розовыми цветками между собой) мы уже видим, что в потомстве появился фиолетовый цветок, два розовых и один белый, арифметически можем выразить это соотношение потомков по фенотипу как 1:2:1.
Мы можем подытожить, что в данном случае генотип АА — это фиолетовые цветы, аа — белые, а если генотип Аа — то цветы будут розовыми. Доминантный ген А не полностью подавляет рецессивный а.
Разберем полученные знания на примере:
Задача 2.
Какая вероятность (%) рождения детей с рецессивным фенотипом у гетерозиготных родителей с волнистыми волосами при неполном доминировании признака?
Что нужно найти? | Вероятность появления рецессивного фенотипа в данном скрещивании, то есть сколько процентов потомков будут иметь рецессивный признак. |
Какой тип скрещивания? | Моногибридное, так как один признак — форма волос. |
Какое взаимоотношение генов? | Неполное доминирование признака. |

Итак, скрещивают родителей (Р) с волнистыми волосами. По условию задачи они гетерозиготны, то есть имеют генотип Аа. Таким образом, оба родителя дают два типа гамет (G), А и а.
В потомстве F1 данного скрещивания мы видим появление у таких родителей детей с тремя разными фенотипами. Это обусловлено неполным доминированием.
- Один ребенок имеет кучерявые волосы — АА — кудрявые, сильно-сильно волнистые, самое яркое проявление доминантного признака.
- У двоих детей волнистые волосы — Аа — доминантный-кудрявый ген не полностью подавляет рецессивный-прямой, в результате — легкая кудрявость (волнистый).
- И еще у одного прямые волосы — аа — проявление рецессивного-прямого гена при полном отсутствии влияния доминантного-кудрявого.
Здесь волнистые волосы — это промежуточный признак, поэтому при скрещивании двух родителей с таким признаком мы будем наблюдать расщепление по фенотипу 1:2:1 (аналогично второму скрещиванию ранее разобранной нами задачи про скрещивание фиолетовых и белых цветков).
Можем подытожить, что доминантный ген кучерявых волос (АА) не полностью подавляет рецессивный ген прямых волос (аа), благодаря чему возможно появление волнистых волос (Аа).
Так как в условии задачи нас просят назвать вероятность проявления рецессивного признака (прямые волосы) в потомстве в процентах, нам нужно это подсчитать. Всего в потомстве у нас четверо детей — это 100%. Из них прямые волосы имеет только один, а значит, вероятность его появления будет равна: 100 : 4= 25%.
Ответ: 25 %.
Кодоминирование
Кодоминирование — это тип взаимодействия аллелей, для которого характерно проявление обоих признаков аллелей в равной мере.
По типу кодоминирования наследуются группы крови. Всего существует 4 группы крови, каждая из них будет записываться по-своему. Давайте разберем, как они обозначаются в генетических задачах:
- Первую группу крови принято обозначать так: \(I^0 I^0\).
Вы можете встретить в задачниках вариант \(i^0 i^0\), а иногда можно встретить запись без 0, она тоже верна.
- Вторую группу крови принято обозначать так: \(I^A I^A\) или \(I^A I^0\). Здесь варианты записи неравноценны, нужно подбирать его в зависимости от конкретной задачи.
- Третью группу крови принято обозначать так: \(I^B I^B\) или \(I^B I^0\). Здесь варианты записи также неравноценны, нужно подбирать его в зависимости от конкретной задачи.
И, наконец, четвертая группа крови записывается только так: \(I^A I^B\).

Например, при скрещивании мы получили не усредненный вариант двух родительских признаков, а новый вариант, отличающийся от признаков обеих гомозигот. Такое взаимодействие у человека наблюдается при проявлении 4-ой группы крови, сочетание родительских аллелей \(I^A\) (вторая группа крови) и \(I^B\)(третья группа крови) дает генотип \(I^A I^B\), что соответствует четвертой группе крови.

На изображении мы видим таблицу возможных вариантов наследования групп крови. От того, какие аллели достанутся от матери и отца, будет зависеть группа крови ребенка. В ячейках таблицы указаны все возможные сочетания.
Задача 3.
Какова вероятность в процентах рождения ребенка с IV группой крови у родителей с I и II группами?
Так как II группа крови имеет 2 варианта генотипов — \(I^A I^A\) или \(I^A I^0\), то необходимо провести 2 возможных скрещивания: если родители \(I^0 I^0\) и \(I^A I^A\), или — \(I^0 I^0\) и \(I^A I^0\).Четвертая группа крови, напомним, имеет генотип \(I^A I^B\). То есть нам надо проверить, с какой вероятностью она может проявиться у потомства в каждом из скрещиваний.
Первый вариант:

Генотипа четвертой группы крови у потомства первого поколения не проявилось.
Второй вариант:

Генотипа четвертой группы крови у потомства первого поколения также не проявилось.
Таким образом, мы выяснили, что в обоих вариантах скрещиваний не может родиться ребенок с четвертой группой крови.
Ответ: 0% вероятность рождения ребенка с IV группой крови.
Сверхдоминирование
Сверхдоминирование — доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляет признак сильнее, чем он был в гомозиготном состоянии.
Иными словами, генотип Аа (гетерозиготный) будет давать более сильное проявление признака, чем АА (гомозиготный). Как правило, такие гибриды будут более сильными, жизнеспособными и продуктивными.
Так, селекционерам удалось вывести сорта томатов, имеющих набор аллельных генов Аа. Эти сорта обладали более высокой урожайностью по сравнению с томатами, имеющими набор генов AA.

У человека примером сверхдоминирования может быть синдром Марфана или серповидноклеточная анемия.
Почему Г.-Х. Андерсон никогда не уставал, хотя жил до изобретения энергетиков? Люди с синдромом Марфана всю жизнь находятся в возбужденном состоянии. Дело в том, что надпочечники усиленно выделяют в кровь гормон адреналин. Адреналин возбуждает нервную систему и делает таких людей невероятными трудоголиками. Синдром Марфана был у Г.-Х. Андерсана, К. Чуковского, А. Линкольна. |

Множественный аллелизм
Во всех рассмотренных ранее случаях взаимодействия каждый признак организма контролировался одним геном, который мог быть представлен одной из двух аллельных форм — доминантной (A) или рецессивной (a). Но так бывает не всегда.
Множественный аллелизм — наличие в популяции больше двух аллелей одного гена.
Выше мы узнали о неполном доминировании, когда возникает новый промежуточный признак у гетерозигот (Aa), при данном взаимодействии проявляется аналогичный эффект. Промежуточное состояние обеспечивается проявлением третьего аллельного гена, а не гетерозиготой.
Говоря проще, множественный аллелизм означает, что один ген может существовать в трех и более вариантах.
Такой вид взаимодействия наблюдается при наследовании групп крови, структур гемоглобина или резус-фактора человека, окраски шерсти кроликов и так далее.
Заметили, что наследование групп крови можно отнести и к кодоминированию и к множественному аллелизму? Это не ошибка. На самом деле в них есть небольшое отличие, но в рамках школьной программы нам с вами этого не потребуется и задачи на множественный аллелизм в рамках ОГЭ и ЕГЭ не встречаются. Поэтому теоретическую информацию о множественном аллелизме нужно просто запомнить, она может встретиться лишь в первой части экзаменов — тестовой.
Летальные гены
Существует такое понятие, как летальные гены.
Летальные гены — это гены, сочетание доминантных (например, АА) или рецессивных (например, аа) аллелей которых вызывает гибель организма в эмбриональном периоде (период развития организма от момента образования яйцеклетки до появления на свет).

Примером такого взаимодействия генов может быть наследование желтой окраски у мышей. При скрещивании двух гетерозиготных мышей c желтой окраской шерсти (Уу) в потомстве (F₁) наблюдается гибель организма с доминантным генотипом (УУ). Это происходит потому, что в данном случае сочетание аллелей У и У является летальным — такая мышь гибнет в эмбриональном периоде.
При решении задач с участием летальных генов следует придерживаться тех же правил, что и при решении задач на полное доминирование. Разница будет лишь в том, что при составлении соотношения получившихся потомков арифметически, потомка с летальным генотипом мы в него не записываем, поэтому вместо соотношения 3:1 будет соотношение 2:1.
Подведем небольшой итог. Аллельные гены могут взаимодействовать друг с другом в 5 различных вариантах. Это можно представить следующей схемой.

В ЕГЭ знания о взаимодействии генов пригодятся в заданиях 4 и 29. Они подразумевают собой решение задач по генетике различной степени сложности. Разберем один из примеров.
Скрестили белую кошку с черным котом, все котята в потомстве имели серый цвет. Затем провели еще скрещивание, где скрестили серую кошку и серого кота. Какое соотношение фенотипов получим в этом скрещивании?
Решение: из текста задачи мы можем понять, что доминирование неполное, так как у потомства первого скрещивания появился новый признак — серый цвет шерсти.
Что нужно найти? | Соотношение фенотипов во втором скрещивании. |
Какой тип скрещивания? | Моногибридное, так как один признак — цвет шерсти кошек. |
Какое взаимоотношение генов? | Неполное доминирование признака, поскольку появился новый признак у потомства. |
Дано:
АА — белая шерсть;
аа — черная шерсть;
Аа — серый цвет.
Составим схему первого скрещивания:

Здесь мы видим, что в первом скрещивании все потомки имели серую шерсть. Составим схему второго скрещивания:

Таким образом, мы видим, что во втором скрещивании появилось расщепление, появились следующие фенотипы у потомства: АА — белая шерсть, Аа — серая шерсть (два раза) и аа — черная шерсть. В задаче просят нас найти числовое соотношение потомков во втором скрещивании.
А мы с вами уже знаем, что во втором скрещивании при неполном доминировании расщепление всегда будет 1:2:1. В ответ запишем только числа без знаков.
Ответ: 121.
Мы привыкли, что дети обычно похожи на своих родителей или бабушек и дедушек. Порой сходство родственников между собой поражает. Но иногда бывает так, что дети имеют те признаки, которых не было у их родителей. Так, у желтого и голубого попугая в потомстве может появиться зеленый попугай. Подробнее об этом можно прочитать в статье «Взаимодействие неаллельных генов».
Фактчек
- При полном доминировании действие рецессивного гена полностью подавляется в присутствии доминантного.
- Если в потомстве появляется новый признак, который является промежуточным между признаками родителей, то мы можем думать о неполном доминировании.
- При кодоминировании наблюдается проявление обоих аллелей гена в равной степени.
- При сверхдоминировании некоторые гены могут давать более сильное проявление признака, находясь в гетерозиготном состоянии.
- Множественный аллелизм характеризуется тем, что в популяции имеется три и более варианта одного гена.
- Некоторые гены в гомозиготном состоянии могут быть летальными, то есть вызывать гибель организма.
Проверь себя
Задание 1.
Примером какого взаимодействия генов является синдром Марфана?
- кодоминирование
- полное доминирование
- сверхдоминирование
- неполное доминирование
Задание 2.
При каком типе взаимодействия генов потомки имеют промежуточный признак?
- полное доминирование
- неполное доминирование
- кодоминирование
- сверхдоминирование
Задание 3.
Сочетание каких аллелей обуславливает появление четвертой группы крови у потомков?
- \(I^0\) и \(I^0\)
- \(I^B\) и \(I^0\)
- \(I^A\) и \(I^B\)
- \(I^A\) и \(I^A\)
Задание 4.
Для какого типа взаимодействия генов характерно проявление обоих признаков аллелей в равной мере?
1. сверхдоминирование
2. кодоминирование
3. неполное доминирование
4. полное доминирование
Ответы: 1. — 3; 2. — 2; 3. — 3; 4. — 2.