Личная страница Козленко А.Г.

Задача по генетике умных и красивых обезьян

Собрал как-то Лев всех зверей и говорит: "Разойдитесь теперь так: умные - налево, красивые - направо". Все расходятся, как Лев приказал, а Обезьяна и говорит раздраженно: "А мне что, разорваться, что ли?!".

1. Формулировка задачи.

В Киевском зоопарке была выведена порода умных и красивых обезьян. При скрещивании обезьян этой породы с обычными в первом поколении гибридов все обезьянки были самыми обычными. Когда они выросли, их скрестили между собой. Анализ большого количества гибридов второго поколения дал возможность установить соотношение фенотипов :

45 обычных : 15 красивых : 3 умных : 1 красивая и умная.

Проведите генетический анализ полученных результатов.
Какое соотношение фенотипов стоит ожидать при скрещивании особи дикого типа - гибрида первого поколения с красивой и умной обезьяной?

2. Подробное решение.

Анализ гибридов F1 указывает, что оба признаки наследуют как аутосомно-рецессивные. Наличие 64 генотипов (45+15+3+1=64) свидетельствует о том, что скрещивание было тригибридним, гены не сцеплены между собой, то есть наследуют независимо друг от друга, в соответствии с ІІІ законом Г.Менделя.
Соотношение фенотипов отличается от теоретически ожидаемого (27:9:9:9:3:3:3:1), что свидетельствует о взаимодействии генов.
Перепишем соотношения фенотипов в F2 как пар признаков

45 не-красивых, не-умных : 15 красивых, не-умных : 3 не-красивые, умные : 1 красивая, умная.

Рассмотрим это соотношение по отдельными признаками (в соответствии с ІІІ законом Менделя):

1) По красоте. 48 не-красивых (45+3) : 16 красивых (15+1), то есть 3:1. Делаем вывод, что красота наследует моногенно:
А - не-красивые (обычные по красоте),
а - красивые.
Записать соответствующую схему скрещивания совсем легко. 2) По уму.60 не-умных (45+15) : 4 умных (3+1), то есть 15:1. На признак влияют два не сцепленных между собой аутосомных гена, фенотип "умная" присущий гомозиготам по обоими рецесивным аллелям:
В - не-умные,
в - потенциально умные,
D - не-умные,
d - потенциально умные.

F1	BbDd	x	BbDd
	неумная		неумный

F2	(9B-D- + 3B-dd + 3bbD-) + 1 bbdd
	неумные			умная

Такой тип взаимодействия называется "однозначные гены".
На этом генетический анализ можно считать законченным.
Остается объединить две схемы наследования (для учеников это не обязательно), используя также алгебраический метод решения

F1	AaBbDd	x	AaBbDd
	не-красивые, не-умные		не-красивые, не-умные (обычные, дикий тип)
F2	*(3A- + 1aa) (9B-D- + 3B-dd + 3bbD- + 1bbdd) =**
(27A-B-D- + 9A-B-dd + 9A-bbD-) + 3A-bbdd + (9aaB-D- + 3aaB-dd + 3aabbD-) + 1aabbdd не-красивые, не-умные не-кр., умные красивые, не-умные кр., умные

Если применить решетку Пеннета, расщепление среди гибридов F2 имеет такой вид:

Гаметы	ABD	ABd	AbD	Abd	aBD	aBd	abD	abd
ABD	AABBDD	AABBDd	AABbDD	AABbDd	AaBBDD	AaBBDd	AaBbDD	AaBbDd
ABd	AABBDd	AABBdd	AABbDd	AABbdd	AaBBDd	AaBBdd	AaBbDd	AaBbdd
AbD	AABbDD	AABbDd	AAbbDd	AAbbDd	AaBbDD	AaBbDd	AabbDD	AabbDd
Abd	AABbDd	AABbdd	AAbbDd	AAbbdd	AaBbDd	AaBbdd	AabbDd	Aabbdd
aBD	AaBBDD	AaBBDd	AaBbDD	AaBbDd	aaBBDD	aaBBDd	aaBbDD	aaBbDd
aBd	AaBBDd	AaBBdd	AaBbDd	AaBbdd	aaBBDd	aaBBdd	aaBbDd	aaBbdd
abD	AaBbDD	AaBbDd	AabbDD	AabbDd	aaBbDD	aaBbDd	aabbDD	aabbdd
abd	AaBbDd	AaBbdd	AabbDd	Aa bbdd	aaBbDd	AaBbdd	aabbDd	aabbdd

Условные обозначения:
Синие - не-красивые, не-умные (обычные) - 45;
Зеленые - красивые (но не умные) - 15;
Красные - умные, не красивые - 3;
Фиолетовые - красивые и умные - 1.

При скрещивании гибрида первого поколения (дикий тип) с чистопородной умной и красивой обезьяной надлежит ожидать:

F1	AaBbDd	x	aabbdd
	не-красивые, не-умные		красивые, умные

Гаметы	ABD	ABd	AbD	Abd	aBD	aBd	abD	abd
abd	AaBbDd	AaBbdd	AabbDd	Aa bbdd	aaBbDd	AaBbdd	aabbDd	aabbdd

Таким образом, имеем соотношения фенотипов:
3 обычных : 3 красивых : 1 умная : 1 красивая и умная.

3. Инструкция по проверке.

3.1. Описание процедуры проверки.

Проверка задачи достаточно простая, так как или ученики нашли, поняли генетические механизмы расщепления, или не нашли - условия задачи не оставляют возможностей для других толкований. (Теоретические соображения о том, как тяжело установить соотношение фенотипов у обезьян, которые являются неудобным объектом генетического анализа, или как тяжело отличить умную обезьяну или человека от неумной, а красивую - от некрасивой, стоит отсекать, как лишние - по условиям задачи, ученые Киевского зоопарка все это уже сделали.) Одновременное использование нераспространенного типа взаимодействия генов (например, полиморфные гены или доминантный эпистаз встречаются значительно чаще) и "скрытость" фенотипов делают задачу сложной для решения.

При проверке задачи надлежит обращать внимание на:

владение символикой схем скрещивания;
умение сделать генетический анализ (то есть доказать, как наследует признак: доминантно или рецессивно; аутосомно или сцепленно с полом; моногенно или полигенно, если полигенно, то сцеплены ли между собой гены, есть ли явление взаимодействие генов; указать, если есть, на неполную пентрантность гена);
умение строить заключения по условиям задачи ("видеть" задачу).

3.2. Анализ возможных ошибок.

К возможным ошибкам надлежит отнести:

невозможность увидеть наличие как раз тригибридного скрещивания;
невозможность установить наличие взаимодействия генов и определить тип взаимодействия;
попытку найти в условии задачи указания на сцепление генов;
лишнюю теоретизацию, которая уводит от решения задачи, и образцы которой приведенные выше.

3.3. Критерии оценивания.

Если задача решена, найден соответствующий тип взаимодействия генов и получены результаты предложенного скрещивания, ученик получает 10 баллов. Если решение задачи неполное, или есть отдельные попытки подойти к нему, то предлагается такая схема:

0,5

1,5

2,5

4,5

9,5

Общий балл

Установлен аутосомно-рецессивный характер наследования

Скрещивание тригибридное

Записанные P, F1

Записанные гаметы F1

Утверждается наличие взаимодействия генов (без типа взаимодействия)

Найден тип взаимодействия генов

Найденные генотипы F2, не приведены расщепления по фенотипу

Алгебраическое решение 1 части задачи

Решение 1 части задачи с помощью решетки Пеннета

Решение 2 части задачи

4. Библиографические источники.

Наследование признаков, на котором базируется задача, является исключительно плодом воображения автора. Механизмы независимого наследования несцепленных признаков по ІІІ закону Г.Менделя и типы взаимодействия генов описаны в любом учебнике общей генетики (лучший, на наш взгляд - Гершензон С.М. Основы современной генетики - К.: Наукова думка, 1983 - 560 стр.)