СЗ. Воробьи, имеющие длинные крылья и серую окраску тела, скрестили с воробьями (самцами), имеющими черную окраску тела и короткие крылья. В первом поколении все воробьи были серые и длиннокрылые. При скрещивании гибридов первого поколения с самцом из первого скрещивания, во втором поколении получили 18 с серым телом и длинными крыльями, 1 с черным телом и длинными крыльями, а коротких: 21 с черным телом и 2 с серым телом. Написать схему скрещивания. Какое взаимодействие генов и какие законы использовали при решении задачи?

Решение:

1. Определение признаков и их доминантности:

• Длинные крылья (Д) доминируют над короткими (д).
• Серая окраска тела (С) доминирует над черной (с).

2. Анализ первого поколения (F1):

Все воробьи в F1 были серые и длиннокрылые. Это означает, что родительские особи имели генотипы, которые привели к проявлению доминантных признаков. Если предположить, что один родитель был гомозиготен по обоим доминантным признакам, а другой - по обоим рецессивным, то:

Родители (P):

• Длинные крылья (ДД), серая окраска (СС)
• Короткие крылья (дд), черная окраска (сс)

Скрещивание:

\( P: ДДСС × ДДсс \)

Гаметы:

От первого родителя: ДС

От второго родителя: дс

Генотип F1:

\( F1: ДдСс \) (все серые, длиннокрылые)

3. Анализ второго поколения (F2):

Скрещивание гибридов F1 с самцом из первого скрещивания. Здесь возможны два варианта: либо самец - это один из родителей, либо это представитель F1. Условие «с самцом из первого скрещивания» означает, что берется один из исходных родительских генотипов. Учитывая, что в F1 все особи были серые и длиннокрылые, это означает, что исходный самец имел доминантные признаки. То есть, это особь с генотипом ДДСС (если брать по условию, что серые и длинные крылья - это доминантные признаки). Однако, если мы предположим, что самец из F1 (гетерозиготный), то полученные результаты F2 не сходятся с дигибридным скрещиванием (9:3:3:1).

Рассмотрим вариант, где происходит анализирующее скрещивание, т.е. скрещивание F1 с рецессивным гомозиготным родителем (ддсс).

\( P: ДдСс × ДдСс \) (скрещивание гибридов F1 между собой, так как если бы скрещивали с родителем, то результаты были бы другими)

Гаметы F1: ДС, Дс, дС, дс (по 1/4 каждая)

Результаты F2:

• 18 с серым телом (С_) и длинными крыльями (Д_)
• 1 с черным телом (сс) и длинными крыльями (Д_)
• 21 с черным телом (сс) и короткими крыльями (дд)
• 2 с серым телом (С_) и короткими крыльями (дд)

Проблема: Полученные соотношения не соответствуют ожидаемым при независимом наследовании (9:3:3:1). Это указывает на сцепленное наследование генов или неполное доминирование, либо взаимодействие генов, которое приводит к отклонениям.

Давайте перечитаем условие: «При скрещивании гибридов первого поколения с самцом из первого скрещивания». Это может означать скрещивание F1 с одним из родителей, или скрещивание F1 между собой, где самец является представителем F1. Если брать скрещивание F1 с родителем, то с каким именно? Предположим, с рецессивным родителем (ддсс) для анализа, но результаты тогда не сходятся. Если же скрещивание F1 с F1, то мы получим 9:3:3:1. Полученные числа (18, 1, 21, 2) сильно отклоняются.

Давайте предположим, что «самец из первого скрещивания» означает, что он является представителем F1 (то есть, самцем с генотипом ДдСс).

Скрещивание:

\( F1: ДдСс × ДдСс \)

Возможные генотипы и фенотипы F2 при независимом наследовании:

• 9 Д_С_ (серые, длинные)
• 3 Д_сс (черные, длинные)
• 3 ддС_ (серые, короткие)
• 1 ддсс (черные, короткие)

Сравниваем с полученными данными:

• Серые, длинные (Д_С_): 18
• Черные, длинные (Д_сс): 1
• Серые, короткие (ддС_): 2
• Черные, короткие (ддсс): 21

Наблюдаемые результаты:

• Серые, длинные: 18
• Черные, длинные: 1
• Серые, короткие: 2
• Черные, короткие: 21

Есть явное несоответствие! Количество черных длиннокрылых (1) и серых короткокрылых (2) очень мало. Количество черных короткокрылых (21) и серых длиннокрылых (18) очень велико.

Это может указывать на сцепленное наследование генов, когда гены, находящиеся на одной хромосоме, наследуются вместе. Или на взаимодействие генов.

Рассмотрим вариант сцепленного наследования:

Если гены длинных крыльев (Д) и серых тела (С) сцеплены, и гены коротких крыльев (д) и черных тела (с) сцеплены (т.е. ДС и дс – блоки генов).

Генотип F1: ДС/дс

Гаметы F1: ДС, дс (родительские типы) и Дс, дС (кроссоверные типы).

Если бы кроссинговер был очень редким, то преобладали бы родительские типы. Предположим, что гены Д и С сцеплены, и Д и с также сцеплены (т.е. гены находятся в разных хромосомах, но наследуются вместе, что противоречит независимому наследованию).

Наиболее вероятное объяснение - это сцепленное наследование с кроссинговером, где гены Д и С находятся на одной хромосоме, а гены д и с на другой, или наоборот. Или же, что гены, отвечающие за длину крыла и окраску тела, находятся на разных хромосомах, но из-за особенностей скрещивания (или взаимодействия генов) мы получаем такие результаты.

Возможный вывод:

Взаимодействие генов: Вероятно, сцепленное наследование генов, отвечающих за длину крыльев и окраску тела, или взаимодействие генов (например, комплементарность или эпистаз), которое приводит к такому распределению фенотипов.

Законы:

• Закон единообразия гибридов первого поколения (Закон Менделя): подтверждается, так как все гибриды F1 имели доминантные признаки.
• Закон расщепления (Закон Менделя): ожидался бы при независимом наследовании.
• Закон сцепленного наследования (Морган): наиболее вероятно применим в данном случае, учитывая отклонение от Менделевских соотношений.

Схема скрещивания (предполагая сцепленное наследование ДС/дс и кроссинговер):

\( P: ДдСс × ДдСс \)

Гаметы:

С частотой кроссинговера (допустим, 10%): ДС (0.45), дс (0.45), Дс (0.05), дС (0.05).

Фенотипы F2 (приближенно, из-за неточных чисел):

• Серые, длинные (ДС/ДС, ДС/дс, ДС/Дс, ДС/дС): преобладают.
• Черные, короткие (дс/дс): преобладают (21 особь).
• Черные, длинные (Дс/Дс, Дс/дс, Дс/Дс): мало (1 особь).
• Серые, короткие (дС/дС, дС/дс, дС/дС): мало (2 особи).

Вывод:

Взаимодействие генов: Сцепленное наследование генов, отвечающих за длину крыльев и окраску тела.

Законы: Закон Менделя (единообразие гибридов F1), Закон сцепленного наследования (Морган).

Схема скрещивания:

\( P: ДдСс × ДдСс \)

Фенотипы F1: Серые, длинные крылья.

Фенотипы F2:

• Серые, длинные: 18
• Черные, длинные: 1
• Серые, короткие: 2
• Черные, короткие: 21

Ответ: В данном случае наблюдается сцепленное наследование генов. Законы: Закон единообразия гибридов первого поколения, Закон сцепленного наследования (Морган).