Мистер Томпкинс внутри самого себя - [42]
При мейозе каждая из дочерних клеток получает половину хромосом
Нити растягивают два набора по 23 хромосомы в противоположным концам клетки, клетка делится, и вы получаете в результате клетку с половинным числом хромосом. Вряд ли нужно говорить о том, что после мейоза в клетке остается только по одной хромосоме каждого типа.
Мы называем это гаплоидным, или половинным числом. Такая клетка содержит лишь по одной копии гена каждого типа. Нетрудно понять, что происходит дальше. Когда сперматозоид и яйцеклетка сливаются, каждый привносит по 23 хромосомы, и у ребенка снова образуется полный набор из 46 хромосом — по половине от каждого из родителей.
— Если я не ошибаюсь, — задумчиво проговорил мистер Томпкинс, — то это означает, что от бабушки и дедушки внук (или внучка) наследует четверть генов.
— Только в среднем, — поправил его отец Мендельморганштерн. — Дело в том, что при мейозе хромосомы распределяются случайным образом. Иначе говоря, дело обстоит совсем не так, будто все хромосомы, полученные вами от отца, достаются одному из ваших сперматозоидов, а все хромосомы, доставшиеся вам от матери, — другому сперматозоиду. Какая из хромосом любой пары достанется сперматозоиду, а какая — яйцеклетке, зависит от игры случая, важно лишь, что в сперматозоиде и яйцеклетке должны быть представлены по одной хромосоме каждого типа. Это означает, что если у вашего сына есть дочка, то вы можете не быть дедом вашей внучки.
— Как? — воскликнул мистер Томпкинс, несколько озадаченный и обеспокоенный таким заявлением.
— Очень просто, если, конечно, подумать. Так могло бы случиться, если сперматозоид вашего сына совершенно случайно получил бы только те хромосомы, которые ваш сын унаследовал от матери, и не получил бы ни одной хромосомы, унаследованной от вас. В этом случае ваша внучка не унаследовала бы от вас никаких хромосом.
— И часто такое случается?
— Это нетрудно подсчитать. Первая хромосома сперматозоида имеет равные шансы быть вашей или вашей жены, т. е. вероятность того и другого варианта равна 1/2. Следующая хромосома имеет такую же вероятность быть как вашей, так и вашей жены, поэтому вероятность того, что и первая, и вторая хромосомы, достались в наследство от вашей жены составляет 1/2 х 1/2 = 1/4. Вероятность того, что все 23 хромосомы унаследованы от вашей жены составляет одну на 223, или, что то же, одну 8388608-ю.
Мистер Томпкинс вздохнул с явным облегчением. Заметив это, отец Мендельморганштерн решил еще больше обрадовать его:
— В действительности вероятность того, что ваша внучка не унаследует от вас ни одного гена, еще меньше. Это объясняется явлением, получившим название кроссинговера, или, попросту перекреста хромосом. Когда две хромосомы выстраиваются в пару при мейозе, некоторые из карточек с наследственной информацией, или генов, часто переходят из одного ящичка, где они хранятся, в другой. Какие из карточек меняются местами, а какие остаются на прежних местах, также определяется игрой случая. Однако ясно одно: если обмен происходит, то хромосомы перестают быть чисто отцовскими или чисто материнскими, а становятся смешанными — отцовско-материнскими (или материнско-отцовскими). Выглядит кроссинговер следующим образом. Когда хромосомы выстраиваются парами, прилегая друг к другу в каком-то одном и том же месте, у обоих хромосом, может произойти поломка, которая затем «залечивается», или рекомбинируется деталями хромосомы-партнера. Поэтому в сперматозоиде вашего сына хромосома, которую он унаследовал от своей матери, может содержать участки хромосомы, унаследованной им от вас. Поэтому вероятность того, что ваша внучка не унаследует от вас ни одного гена, ничтожно мала ... Однако она вполне может унаследовать от вас меньше генов, чем в среднем, составляющем 1/2. Если же взять не внучку, а ваших более отдаленных потомков, то вероятность того, что они не унаследуют от вас ни одного гена, становится довольно большой. Например, многие законные наследники Христофора Колумба вполне вероятно не являются его наследниками в биологическом смысле.
— Одно мне не совсем ясно, — прервал отца Мендельморганштерна мистер Томпкинс. — Вы живете здесь среди генов и знаете о них все.
Но как узнали о них так много биологи, написавшие о генах книги для людей, вроде меня? Они же заведомо не расхаживали, разглядывая гены в лупу, как я?
— Биологи использовали непрямые, или косвенные методы, чем-то напоминающие методы химиков. Хотя химики до недавнего времени не видели атомов, им все же удалось придти к правильным заключениям о структуре многих молекул, анализируя умозрительно, какие химические реакции возможны, а какие не возможны. Биологи сумели собрать огромную информацию, составляя карты хромосом, т. е. устанавливая, в каком порядке гены расположены в хромосоме. Хотя осуществить такую картографическую съемку на практике не всегда легко, теоретически это очень простая процедура.
Первые и наиболее подробные карты хромосом были сняты на плодовых мушках, поэтому и мы выберем их в качестве примера. Рассмотрим только одну пару хромосом. Одна из этих хромосом нормальная, а ее партнер несет шесть генов-мутантов, которых мы обозначим А, В, С, D, Е и F. Наша задача заключается в том, чтобы определить, в каком порядке эти гены располагаются в хромосоме.
