Развитие живого организма производит по определенным законам и регулируется на генетическом уровне. Ген — это участок ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), который отвечает за строительство определенной белковой структуры. В процессе белкового синтеза в масштабах организма, каждый ген отвечает за отдельный признак. В биологии популярно приводить примеры цвета глаз, волос, роста и веса. Но в более масштабном понимании, гены отвечают за все, даже за умственное развитие индивида и способность к обучению.
Но ген, при всей сложности, не обладает канонической структурой. В каждой ДНК представлено несколько генов, которые отвечают за один и тот же признак, но отличаются друг от друга. Какой из них будет использован при синтезе белка, так и будет развиваться организм. Такие гены называются аллелями. Именно от них зависит разнообразие людей одной расы и даже происходящих от одних родителей. Используя избитый пример, гены цвета глаз — это аллели.
За один и тот же признак могут отвечать разные гены, расположенные в разных локусах ДНК. Это неаллельные гены, которые, впрочем, тоже могут взаимодействовать, усиливая или ослабляя действие аллельных.
Находятся аллели в одинаковых местах хромосомы, которые называются локусами. При зачатии организма используется две хромосомы — отцовская и материнская. Но может сработать только один аллельный ген. Количество вариантов и комбинаций огромно, что отображается на внешности человека, его способностях, здоровье.
Способы взаимодействия аллелей
Диплоидный (двойной) набор хромосом определяет многообразие взаимодействий генов, находящихся в одном локусе. Первый из распространенных вариантов — два одинаковых гена, полученных бот родителей идентичны. Например, оба родителя блондины и гены в хромосоме ребенка тоже получились одинаковые. Значит, волосы у сына или дочери будут светлыми. Такая комбинация называется гомозиготной.
Но в развитии живых организмов всего предусмотреть нельзя. Возможно, у одного из родителей кто-то из предков был темноволосый и в ДНК остался аллельный ген, отвечающий за темный цвет. Он вполне может передаться потомкам и включиться в работу через несколько поколений. Такая комбинация называется гетерозиготной. При гетерозиготной комбинации гены могут взаимодействовать разными способами:
- Полное доминирование, когда один из аллельных генов передает свои свойства на 100%, подавляя действие парного;
- Неполное доминирование — в потомстве проявляются свойства, которые регулируются как одним, так и другим аллельными генами. Как пример можно привести гибриды растений, появляющиеся в процессе перекрестного опыления. Например, при гибридизации белых и красных роз вполне могут появиться розовые.
- Кодоминирование. Случай, когда проявляются свойства обоих генетических структур. На примере того же скрещивания белой и красной роз можно объяснить так — в результате получается не розовый цветок, а пятнистый, покрытый красными и белыми пятнами в произвольной комбинации.
Такие свойства присущие диплоидным (двойным) ДНК, отвечающим за развитие организма. А вот половые клетки обладают только одним набором генов, там нет аллелей. Такие ДНК называются гаплоидными (одинарными, или гаметами. Здесь только один доминирующий ген, который может отличаться от преобладающего в организме родителя. Например, у рыжего человека в ДНК может быть два аллельных гена, один отвечает за рыжий цвет волос, а второй — за темный. Но в результате биохимических процессов в половых клетках остается один ген — темного или рыжего цвета, который и будет передан потомству.
Термин «аллель» впервые предложен еще в 1909 году ученым Вильгельмом Иогенсеном, сначала использовалось слово «аллеломорф», которое видоизменилось в более удобное для произношения и теперь используется во всей научной литературе. Обычно в русскоязычной литературе термин принадлежит к мужскому роду и склоняется по типовым правилам. Но в переводных статьях и монографиях можно встретить и женский род. Это не является ошибкой.
При обозначении аллелей используют буквы латинского алфавита. В случае одинаковых аллелей, доминантный обозначают заглавной буквой, а рецессивный — прописной. Доминантным считается ген, который полностью, или почти полностью передает свой код на диплоидную ДНК, исключая активность парного аллеля. Также может проявляться такой феномен, как сверхдоминирование. Это случай, когда доминирующий аллель придает потомству намного лучшие свойства, чем заложены в родительских генах. Такое явление называют гетерозисом. Базируется процесс на том, что рецессивный ген каким-то образом усиливает действие доминирующего. Часто один и тот же ген проявляется по-разному у самцов и самок. Например, за наличие и отсутствие рогов у овец и баранов отвечает один и тот же ген.
Существует также явление, характерное для некоторых процессов в организме, которое называется множественным аллелизмом. То есть, существует более чем два аллеля. Как пример используется формирование группы крови у человека, за которые отвечают три разных модификации одного и того же гена. В природе — это не редкость, встречается у грибов, растений, микроорганизмов, определяя их мутации и разнообразие видов. Также существуют смертельные (летальные) гены, носители которых не могут нормально развиваться и погибают в раннем или более зрелом возрасте. Причина летальных генов — мутации одного из аллелей, возникшие у родителей, или прародителей.
