Аллели

Аллели (аллельные гены) — это различные формы одного и того же гена. Аллель — это одна из форм определенного гена. У разных генов может быть разное количество аллелей. Если аллелей гена существует больше двух, то говорят о множественном аллелизме.

В диплоидных (содержащего двойной набор хромосом) клетках организма присутствует по два аллеля каждого гена. Аллели одного и того же гена находятся в одинаковых локусах (местах) гомологичных хромосом.

Если два аллеля одного гена в клетках организма одинаковы, то такой организм (или клетка) называется гомозиготным по данному признаку. Если аллели разные, то организм называется гетерозиготным.

Взаимодействие аллельных генов

Аллели одного гена, находясь в одном организме, взаимодействуют между собой, и от этого взаимодействия зависит, как проявит себя признак, обусловленный соответствующим геном.

Полное доминирование

Чаще всего встречается такой тип взаимодействия как полное доминирование, при котором один аллельный ген проявляется и полностью подавляет проявление другого аллельного гена. В данном случае первый называется доминантным, а второй — рецессивным.

В генетике принято доминантный ген обозначать большой латинской буквой (например, A), а рецессивный — малой (a). Если особь гетерозиготна, то ее генотип будет Aa. Если гомозиготна, то AA или aa.

В случае полного доминирования генотипы AA и Aa будут иметь одинаковый фенотип.

Полное доминирование наблюдается при проявлении, например, цвета семян гороха. У гетерозиготных (Aa) растений по этому признаку семена всегда желтые, как и у гомозиготных по доминантному аллелю (AA). Зеленый цвет определяется рецессивным аллелем и поэтому подавляется.

При множественном аллелизме отношения между аллелями могут быть неоднозначными. Если имеет место быть исключительно полное доминирование, то один ген может быть доминантным по отношению ко второму, но рецессивным по отношению к третьему. В таком случае строят ряды (A > a' > a'' > …), в которых отражают отношения доминирования. Так, например, наследуется окраска шерсти у многих животных, цвет глаз.

Кроме полного доминирования встречаются и другие типы взаимодействия аллелей: неполное доминирование, кодоминирование, сверхдоминирование, комплементация аллелей и некоторые другие.

Неполное доминирование

В случае неполного доминирования гетерозиготный генотип будет иметь промежуточное значение признака. В этом случае доминантный аллель лишь частично подавляет рецессивный. В результате в фенотипе проявляется некое промежуточное значение признака.

Например, цвет цветков ночной красавицы с генотипом AA красный, aa — белый, Aa — розовый.

При неполном доминировании значение признака не обязательно будет ровно «по середине». Чаще бывает отклонение в сторону доминантного, то есть когда фенотип генотипа Aa хоть и не сходен с AA, но ближе к нему, чем к фенотипу генотипа aa.

Кодоминирование

При кодоминировании два аллельных гена, оказавшись в одном организме, полностью проявляют себя. Ни один из них никак не подавляет другой. В случае кодоминирования отсутствуют доминантно-рецессивные отношения между аллелями. В итоге в организме синтезируется два разных белка, определяющих один и тот же признак. Нечто похожее происходит при сверхдоминировании и межаллельной комплиментации.

При множественном аллелизме в одной паре аллелей может быть отношение полного доминирования, а в другой - кодоминирования. Так, например, обстоит дело с группами крови человека. Аллель 0 является рецессивным и подавляется доминантными аллелями A и B. Если организм 00, то у него первая группа крови. Если A0 или AA — вторая, B0 или BB — третья. Если же человек имеет аллели A и B, то есть генотип AB, то у него четвертая группа крови, при которой в крови присутствуют два антигена (за наличие одного отвечает аллель A, за наличие другого — B).

Сверхдоминирование

Сверхдоминирование — это такой тип взаимодействия аллельных генов, когда у гетерозиготных особей (Aa) признак сильнее проявляется, чем у обеих гомозиготных (AA и aa). Причина подобного явления лежит в достаточно сложных биохимических процессах, связанных с тем, что аллели кодируют несколько разные, но аналогичные по своим функциям полипептиды. В итоге признак как бы накапливается. Сверхдоминирование лежит в основе такого явления как гетерозис, когда дочерние организмы более жизнеспособны, чем родительские.

Помимо перечисленных существуют и другие более редкие типы взаимодействия аллелей.

Частота аллелей

Частота встречаемости аллельных генов в популяции может быть различной. Обычно рецессивные гены редки и по-сути являются мутациями доминантного аллеля. Многие мутации являются вредными. Однако именно мутантные гены создают материал для действия естественного отбора и как следствие процесса эволюции.

В гипотетической идеальной популяции (в которой не действует естественный отбор, которая имеет неограниченно большой размер, изолирована от других популяций и так далее) частота генотипов (по тому или иному гену) не меняется и подчиняется закону Харди-Вайнберга. Согласно этому закону распределение генотипов в популяции будет укладываться в уравнение: p² + 2pq + q² = 1. Здесь p и q — частоты (выраженные в долях единицы) аллелей в популяции, p² и q² — частоты соответствующих гомозигот, а 2pq — частота гетерозигот.