Статистичний характер законів спадковості та їхні цитологічні основи

Закон чистоти гамет в гібридного (гете­розиготного) організму гамети «чисті», кож­на з гамет такого диплоїдного організму може мати лише один алельний ген і не може нести дві алелі.

Нестатеві (соматичні) клітини, як правило, мають диплоїдний набір хромосом, тобто в кожній з них є два алельні гени. Це мо­жуть бути дві домінантні чи дві рецесивні алелі певного гена (гомозигота) або домінантна і рецесив­на алелі (гетерозигота). Коли внаслідок мейотично­го поділу утворюються статеві клітини, в кожну з них потрапляє тільки одна алель з кожної пари. Гомози­готна особина формує лише один сорт статевих клітин (домінантною або рецесивною алеллю певно­го гена), тоді як гетерозиготна - два сорти в рівних кількостях (50% з домінантною алеллю певного гена і 50% — з рецесивною).

Для спрощення припустимо, що певні особини мають лише одну пару гомологічних хромосом (тобто кількість хро­мосом у диплоїдному наборі дорівнює двом: 2n = 2), а кожна з них містить тільки один ген. Відомо, що нащадки, отримані від схрещування особин гомози­готних за домінантною та рецесивною алелями (гібри­ди першого покоління), будуть гетерозиготними (їхній генотип - Аа). Це пояснюється тим, що одну хромосо­му з домінантною алеллю вони дістають від одного з батьків, а іншу, з рецесивною, - від другого. Отже, такі рослини будуть одноманітними як за генотипом, так і за фенотипом.

Гібриди першого покоління, на відміну від батьків, утворюватимуть гамети двох сортів: половина з них нестиме хромосому з домінантною алеллю, половиназ рецесивною.

Внаслідок схрещування гібридів пер­шого покоління між собою у їхніх нащадків (гібридів другого покоління) можливі три варіанти генотипів: чверть особин матиме хромосоми лише з домінантни­ми (гомозиготи за домінантною алеллю - АА), поло­вина - одну хромосому з домінантною, другу - з рецесивною (гетерозиготи - Аа) і чверть - хромосоми лише з рецесивними (гомозиготи за рецесивною алел­лю - аа) алелями. А за фенотипом три чверті нащадків гібридів другого покоління прояылять домінантний фенотип (гомозиготи за домінантною алеллю і гетерозиго­ти), а одна чверть - рецесивний (гомозиготи за рецесивною алеллю).

Отже, якщо утворюється значна кількість гамет рівної життєздатності, то стає зрозумілим статистич­ний характер закону розщеплення. Він визначається рівною ймовірністю зустрічей гамет різних сортів.

Простіше записувати хід схрещування за допо­могою так званої решітки Пеннета. Її зображують так: по горизонталі записують гамети однієї (у роз­дільностатевих організмів - батьківської) особини, а по ветрикалі - іншої (материнської). В місцях перети­ну горизонтальної та вертикальної ліній зазначають генотипи нащадків.

Розрахунки за допомогою решітки Пеннета достатньо
прості. Однак такий метод стає занадто громіздким з збільшенням числа ознак та інших розмірностей в задачі. Тоді вдаються до елементів комбінаторики і найпростіших формул з теорії ймовірностей.
При зверненні до математичного апарату потрібно правильно відповісти на питання про те, які події слід вважати незалежними і які - різновірогідними. Досвід застосування математичних процедур здатний підказати той чи інший варіант.

Теорія ймовірностей розглядає ймовірності настання різних подій. В Генетиці подіями можуть бути: поява тієї чи іншої хромосоми, аллеля, гена, ознаки, визначеного фенотипу і т. п. При цьому поява різних фенотипів або генотипів - несумісні незалежні події, а поява певного поєднання ознак (або алелей) - сумісні незалежні події.

Нам знадобляться дві найпростіші теореми теорії ймовірності.

Теорема додавання ймовірностей. Імовірність настання двох несумісних незалежних подій (A і B) дорівнює сумі ймовірностей настання цих подій окремо одна від одної:

P (A + B) = P (A) + P (B)

Теорема добутку ймовірностей. Імовірність настання двох сумісних незалежних подій (A і B) дорівнює добутку ймовірностей настання кожної з цих подій окремо:

P (A • B) = P (A) • P (B)