ТҰҚЫМҚУАЛАУШЫЛЫҚТЫ ЗЕРТТЕУДІҢ ГИБРИДОЛОГИЯЛЫҢ ӘДІСІ. МЕНДЕЛЬДІҢ БІРІНШІ ЗАҢЫ

Генетика - организмдердің тұқымқуалағыштығы және өзгергіштігі туралы ғылым. XX ғасырдың биологиясына тән сипат - генетиканың жедел дамуы. Генетика бұрын Ч. Дарвин көрсеткендей, органикалық дүние эволюциясы мен мәдени өсімдіктердің жаңа сорттарын және үй хайуанаттарының жаңа тұқымын шығарудағы адам қызметі негізіне жататын тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік заңдарын зерттейді.

Дарвиннің тұқымқуалаушылыққа қалай анықтама бергенін еске түсіріңдер. Тұқымқуалаушылық дегеніміз - организмдердің өз белгілері мен даму ерекшеліктерін келесі ұрпаққа беру қасиеті. Тұқымқуалаушылықтың арқасында бір түрге жататын особьтардың бәрі біріне-бірі ұқсас болады. Тұқымқуалаушылық жануарлардың, өсімдіктер мен микроорганизмдердің түріне, тұқымына, сортына тән сипаттарының ұрпақтан ұрпаққа беріліп сақталуына мүмкіндік туғызады.

Белгілердің тұқым қуалауы көбею арқылы жүзеге асады. Жынысты көбеюде ұрықтану нәтижесінде жаңа ұрпақтар пайда болады. Тұқымқуалаушылықтың материалдық негіздері жыныс клеткаларында болады. Жыныссыз немесе вегетативті көбеюде жаңа ұрпақ бірклеткалы споралардан немесе көпклеткалы түзілістерден дамиды. Көбеюдің бұл формаларында да ұрпақтар арасындағы байланыс тұқымқуалаушылықтың материалдық негізі бар клеткалар арқылы жүзеге асады.

Өзгергіштікке Дарвиннің қалай анықтама бергенін еске түсіріңдер. Өзгергіштік дегеніміз - жеке даму процесінде организмдердің жаңа белгілерге ие болу қасиеті. Өзгергіштіктің арқасында бір түрге жататын особьтардың бірінен-бірінің өзара айырмашылықтары болады.

Демек, тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік организмдердің біріне-бірі қарама-қарсы, сонымен бірге өзара байланысты қасиеттері. Тұқымқуалаушылық арқасында түрдің біркелкілігі сақталады да, керісінше өзгергіштіктен түр әркелкі болады.

Сурет - Томат хромосомасы үзігінің генетикалық картасы (гендер атауы әріптермен, олардың орналасқан орыны цифрлармен белгіленген).

Сурет - Бір тамырдан өсірілген бақбақтың өзгергіштігі

Бір түрге жататын особьтар арасындағы айырмашылықтар организмнің тұқымқуалаушылық материалдық негіздерінің өзгерістеріне байланысты болуы мүмкін. Өзгергіштік сыртқы жағдайлармен де анықталады. Мал тұқымдарының қасиеттері көбінесе олардың күтімі мен азықтандырылуына байланыстылығы жұртқа мәлім.

Суретте бақбаққа жасалған тәжірибе нәтижесі көрсетілген. Бақбақ тамырын тең екіге бөлген. Оның біреуі ылғалы мол, жазық жерге отырғызылған. Одан ірі жапырақты, гүл сағағы ұзын өсімдік өсіп шыққан. Тамырдың екінші жартысы таулы жерге отырғызылған. Одан майда жапырақты, гүл сағағы өте кысқа, кішкене өсімдік өсіп шыққан. Алайда бұл екеуінің тұқымқуалаушылығы бірдей.

Организмнің генотшй ата-енелерден алынатын гендер, жиынтығынан құралады. Сыртқы және ішкі белгілер жиынтығы фенотип болып табылады.

Генотигі пен сыртқы орта жағдайларының өзара әрекеттесуі нәтижесінде фенотиптің дамитыны келтірілген мысалдан айқын білінеді.

Тұқымқуалаушылықты зерттеудің гибридологиялық әдісі. Жыныстық көбеюде белгілердің ұрпақтан ұрпаққа тұқым қуалай берілуінің негізі заңдылықтарын ең алғаш чех ғалымы Грегор Мендель анықтап, 1865 жылы жариялады. Оның зерттеулері көпке дейін дұрыс бағаланбай келді. Тек 1900 жылы ғана оны бірнеше ғалымдар қайта ашқандай болып, мойындады, сөйтіп ол биологияның жаңа пайда болған саласы - генетиканың негізіне айналды.

Мендель асбұршаққа тәжірибелер жасады. Бұл өсімдіктердің тұқым қуалау белгілері жағынан айқын көрінетін бір-бірінен өзгеше көптеген сорттары бар. Мысалы, ақ гүлді және күрең қызыл гүлді биік және аласа сабақты, сары және жасыл тұқымды, қабықшасы тегіс және бұдыр тұқымды, т. с. с. бұршақ сорттары болады. Қөрсетілген ерекшеліктердің әрқайсысы сол сортта ғана тұқым қуалайды. Асбұршақ айқас тозаңдана алатын болса да, әдетте, ол өздігінен тозаңданады.

Тұқымқуалаушылықты зерттеудің гибридологиялық әдісі. Мендельдің бірінші заңы. Мендель зерттеуге гибридологиялық методты қолданды: ол айқын белгілері бойынша ерекшеленетін ата-енелер формаларын будандастырып, зерттелетін белгілердің бірқатар ұрпақтарда көрініс беруін қадағалады. Мендель анализдік жолды пайдаланды: ол өсімдіктердің көптеген белгілерінен біріне-бірі қарама-қарсы ұрпақтарда бірінен соң бірі қайталайтын бір немесе бірнеше белгілер жұптарын бөліп алып, сол белгілердің келесі ұрпақ қатарында көрініс беруін қадағалап отырды. Мендель тәжірибелеріне тән ерекшелік - барлық особьтардағы зерттелетін белгілердің көрінісін дәл есепке алу. Бұл оған тұқымқуалаушылықта белгілі сандық заңдылықтардың болатынын анықтауға мүмкіндік берді. Мендель тұқымқуалаушылық заңдылықтарының анализін моногибридті будандастырудан бастады: мұнда будандастыруға тек бір жұп белгілері бойынша айырмашылықтары болатын ата-енелер формалары ғана алынады.

Гибридтердің бірінші ұрпағының біркелкілігі. Егер сары тұқымды асбұршақты жасыл тұқымды асбұршақпен будандастырса, онда өсімдіктердің бұл буданы нәтижесінен алынған гибридтердің бірінші ұрпағы тұқымының барлығы сары болады. Қарама-қарсы белгі (жасыл тұқым) жойылып кеткен тәрізденеді. Мендель дәлелдеген гибридтердің бірінші ұрпағының біркелкілік ережесі міне, осыдан келіп шығады. Тұқымның сары реңді белгісі қарама-қарсы белгінің (жасыл рең) білінуіне мүмкіндік бермей, басымдық жасағандай болды, сөйтіп F1 гибридтерінің барлық тұқымдары сары (біркелкі) болып шығады. Белгінің басым болу құбылысын доминанттау, ал басым белгіні доминантты белгі деп атайды. Біз қарастырып өткен мысалда жасыл реңге сары рең доминаттық көрсетеді. Ал сыртынан қарағанда жойылып кетіп отырған белгі (жасыл рең) рецессивті белгі деп аталады.

Гибридтер - тұқымқуалау бастамаларында айырмашылығы бар особьтарды будандастыру нәтижесінде алынатын организмдер. Ата-енелік ұрпақты шартты түрде латынша Р әрпімен (латынша: раrеntаlе- ана-енелік), гибридтердің бірінші ұрпағын F1 екінші ұрпағын F2 (лат.  filial - жас ұрпақ), т. б. деп белгілейді.

Мендельдің бірінші заңы. Гибридтердің бірінші ұрпақтарынан алынған ұрпақта (екінші ұрпақта –F2) белгілердің ажырауы байқалады: мұнда белгілі сандық қатынаста ата-енесінің екеуінің де белгілері бар өсімдіктер пайда болады. Сары түсті тұқым жасыл тұқымнан шамамен үш есе көп болып шығады. Доминантты және рецессивті белгілері бар асбұршағы тұқымының арақатынасы 3:1 қатынасына жуық. Мендель тәжірибесінде мынадай сандық қатынас алынған: сары тұқым - 6022, жасыл тұқым - 2001. Басқа белгілер жұбын зерттегендегі тәжірибелер нәтижесі де осыған ұқсас болды. Гүл күлтесінің күрең қызыл реңі ақ реңге доминанттық көрсетіп, гибридтердің екінші ұрпағында белгілердің 3:1 арақатынасымен ажырайтынын; тұқымның тегіс формасы бұдыр формаға доминанттық көрсететінін білдіреді. Гибридтердің бірінші ұрпағында рецессивті белгі көрінбей қалады. Бұдан ажырау заңы деп аталатын Мендельдің бірінші заңы келіп шығады, онда: гибридтердің бірінші ұрпағы F1 одан әрі көбейгенде ажырайды: олардың екінші ұрпағында F2 тағы да иламамен барлың ұрпақтар санының төрттен бір бөлігіндей рецессивті белгілері бар особьтар пайда болады делінген.

Гибридгердің үшінші, төртінші және келесі ұрпақтарында белгілері қалай білінеді? Мендель бұл сұраққа жауап беру үшін үшінші және төртінші ұрпақтарды өздігінен тозаңдандырып, ұрпақ алды.

Рецессивті белгісі бар өсімдіктердің бұдан әрі кез келген мөлшердегі ұрпақтарында ажырамайтыны суретте көрсетілген. Олардың ұрпақтарында доминантты белгісі бар өсімдіктер еш уақытта пайда болған жоқ. Доминантты белгісі бар гибридтердің екінші ұрпағы басқаша жолмен жүзеге асады. Тозаңдандыру арқылы алынған ұрпақтарға анализ жасағанда олардың арасында екі топ табылады. Оның бірі доминантты белгілері бар өсімдіктердің жалпы санының 1/3-ін құрады және одан әрі ол белгілер ажырамайды. Олардың келесі ұрпақтарында тек қана доминантты белгі болады. Доминантты белгілері бар өсімдіктердің жалпы санының 2/3-сін құратын екінші ұрпақ өсімдіктері мүлде басқаша жолмен жүзеге асады. Олардың ұрпақтарында белгілердің ажырау арақатынасы екінші ұрпак будандарының 3:1 арақатынасындай (3/4-і доминантты, 1/4-і рецессивті белгілер). Келесі ұрпақтарын зерттеуде осындай нәтиже берді. Рецессивті белгісі бар өсімдіктердің ұрпақтарында белгілер ажырамайды.

Cурет - Моногибридті будандастыру барысы

Боялмаған дөңгелектер - доминантты белгісі бар организмдер, боялған дөңгелектер - рецессивті белгісі барлар.

Сурет - Намазшамгүлдің моногибридті будандасуы

Барлық өсімдіктер мен жануарлар организмі жыныстық көбейген кезде гибридтер ұрпағында белгілер ажырайды. Сыртқы көрінісі ұқсас особьтардың тұқым қуалау қасиеттері әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, гибридтердің екінші ұрпағында алынған сары тұқымды асбұршақ өсімдіктері өздігінен тозаңданғанда, олардың бір особьтарының ұрпағында белгілер ажырайтыны, екіншілерінде белгілердің ажырамайтыны байқалады. Ұрпақтарында белгілердің ажырауы байқалмайтын және өз белгілерін «таза» түрде сақтайтын особьтар осы белгілері бойынша гомозиготалы (латынша: «гомо» - тең, бірдей) особьтар деп аталады. Ұрпақтарында белгілердің ажырау құбылысы байқалатын (яғни тұқым қуалау бастамасы жөнінен гибрид болып табылатын) особьтар гетерозиготалы (латынша: «гетеро» - әртүрлі) особьтар деп аталады.

Тұқым қуалаудың аралық сипаты. Жоғарыда қаралып өткен мысалдардағы гибридтердің бірінші ұрпағының біркелкілік ережесінің мәні барлық гибридтердің сыртқы көрінісі ата-енесінің біреуіне ғана ұқсауы, яғни доминанттық көрсетуімен тұжырымдалады. Бұл әрқашан байқала бермейді. Көбінесе гетерозиготалы формалар аралық сипатта болады, яғни толық доминанттық көрсете алмауы мүмкін. Суретте намазшамгүл өсімдігінің екі формасын будандастырудың нәтижесі берілген. Олардың бірі - қызыл гүлді де, екіншісі - ақ гүлді. Бірінші ұрпақ гибридтерінің барлығы қызғылт гүлді, яғни олардың бәрі аралық сипатта болады.

Гибридтерді өзара будандастырған кезде екініпі ұрпақта мынадай арақатынаста: белгілері бір қызыл, екі қызғылт жәнебір ак гүлге (1:2:1) ажырайды. Мұндай жағдайда гетерозиготалы (гибридті) өсімдіктердің сырттай гомозиготалы (қызыл және ақ) өсімдіктерден өзгеше болуы да ықтимал.

Әдебиет: Жалпы биология. Алматы, 1991. -Б.146-153.