Кошки и гены - Павел Бородин

Павел Михайлович?

Да, - говорю, - это я и есть.

Здравствуйте, Павел Михайлович, - говорит строгий мужской голос. - Это вас из Тюменской областной прокуратуры беспокоят. Старший следователь по особо опасным преступлениям Сидоров Иван Петрович.

Очень приятно, - говорю я. А что я еще могу сказать, хотя внутри у меня все холодеет и куда-то падает. Я судорожно вспоминаю, чем я мог провиниться перед тюменским законом.

Да вы не волнуйтесь, П.М., - очень вовремя говорит следователь. - Ничего страшного. Мне вас рекомендовали, как специалиста в области генетики кошки.

Тут у меня сразу отлегло от сердца. Я особо поблагодарил следователя по особо важным делам за душевную тонкость, и мы перешли к делу. А дело было в том, что на вещественном доказательстве были обнаружены следы крови. Прокуратура полагала, что человеческой, а подозреваемый утверждал, что кошечьей. Следователя интересовало, может ли наука решить этот вопрос.

Я объяснил следователю, что наука может не только отличить кошачью ДНК от человеческой, но и идентифицировать конкретную кошку. Это можно сделать не только по крови, но по единственному кошачьему волоску. Этим пунктом следователь особенно заинтересовался. Он пояснил мне, что в практику современного следствия входит сбор всех волосков на месте преступления. При этом обычно обращают внимание на человеческие волосы и мельчайшие шерстинки тканей - ковра, по которому ходил преступник, шарфа, которым он прикрывал лицо. Но в наше время массового производства и ковров одинаковых много, и шарфов. Каждая кошка уникальна, и ее волосок, прилипший к штанам хозяина, а потом отвалившийся на месте преступления, однозначно укажет на преступника.

Следователю эти перспективы так понравились, что он решил немедленно лететь ко мне с вещественными доказательствами. Но тут я ему объяснил, что сам я этими делами не занимаюсь, и переадресовал его на своего бывшего студента, который одно время разрабатывал методы идентификации личности по образцам ДНК, а потом возглавил фирму по производству молекулярно-биологических реактивов. Я дал следователю его телефон и, надо признаться, с удовольствием представлял, как мой бывший студент, а ныне топ-менеджер среагирует на телефонный звонок из прокуратуры.

Глава 3 ЕСЛИ БЫ МЕНДЕЛЬ РАЗВОДИЛ КОШЕК

Увы, Мендель разводил горох. Я думаю, что именно эта роковая ошибка в выборе объекта исследования сделала его судьбу такой печальной: только через 30 лет после того, как он опубликовал свои представления о законах наследственности, уже после его смерти, к нему пришло признание. Кто что ни говори о признании благодарных потомков, но прижизненная слава гораздо приятнее и полезнее во всех отношениях.

Есть все основания полагать, что, займись Грегор Мендель не горохом, а кошкой, к его посмертной великой славе непременно присовокупился бы прижизненный почет. Все дело тут в эмоциональном отношении читающей публики к объекту исследований (и ученые читатели тут не исключение). А что горох!..

Как бы там ни было, но Мендель совершил великое открытие. Он установил вечные, незыблемые и справедливые для всех живых организмов законы наследственности.

Справедливость их не надо понимать только в юридическом смысле слова, хотя и то понимание вполне обоснованно, но в том смысле, что они справедливы для всех живущих на Земле животных и растений.

В юриспруденции есть одно довольно важное положение: незнание закона не освобождает от ответственности за его нарушение. С законами Менделя ситуация вовсе пикантная: большинство организмов, обитающих на Земле, включая и почти все человечество, не знают этих законов, но строго при этом их соблюдает.

Впрочем, тут возникает философский вопрос: как они могут законы соблюдать, не зная об их существовании? Это я называю парадоксом Б. И. Токарева. Этот мой однокурсник много лет назад в ответ на обоснованные претензии преподавателя биохимии относительно слабого знания цикла трикарбоновых кислот, не сходя с места, сформулировал этот великий парадокс.

- Как же так получается, - сказал он потрясенно, - каждая клетка моего организма знает и осуществляет метаболизм в цикле трикарбоновых кислот, а я — совокупность этих клеток — я его не знаю?!

Ваш организм, дорогой читатель, знает законы Менделя. Я не уверен, что вы, носитель этого организма, их осознаете. Поэтому я позволю себе кратко изложить их здесь в применении к предмету

нашего разговора — к кошке. Если же вы, против моих ожиданий, эти законы знаете, не торопитесь, тем не менее, пролистывать, не читая, эту главу. Ведь вы их знаете вообще, а я расскажу здесь, как они применяются к кошке. Да и не только о законах Менделя пойдет здесь речь. В генетике есть еще несколько важных принципов, которые обязан знать каждый культурный человек, и уж конечно, всякий уважающий себя и своего кота кошковладелец.

Первый закон Менделя гласит:

Скрещивание особей, гомозиготных по разным аллелям, дает генетически однородное потомство, все особи которого гетерозиготны по этим аллелям.

Скрестим кота из породы, для которой характерна серая окраска, с кошкой из черной породы.

Вы помните, что доминантные аллели обозначают прописными буквами, а рецессивные — строчными. Как мы знаем из предыдущей главы, агути-окраска контролируется доминантным аллелем А, а черная не-агути — рецессивным а. Следовательно, генотипы родителей мы можем записать как АА для серого кота и аа — для черной кошки.

В процессе образования половых клеток хромосомы, несущие эти аллели, расходятся, и каждая из них попадает в отдельную гамету. Таким образом, кот дает гаметы с аллелем А, а кошка — с аллелем а.

Все зиготы, которые возникают при оплодотворении яйцеклеток, несущих аллель а, спермиями с аллелем А, имеют генотип Аа. Поскольку А доминирует над а, то все потомки первого поколения от скрещивания двух чистых пород будут одинаковыми и все будут иметь серую агути-окраску.

Первый закон Менделя: закон единообразия гибридов первого поколения.

Это скрещивание служит иллюстрацией первому закону Менделя — закону единообразия гибридов первого поколения.

Второй закон Менделя таков:

При скрещивании гетерозигот первого поколения между собой в их потомстве выщепляются разные генотипы: половина из них снова оказывается гетерозиготами, а гомозиготы по каждому из родительских аллелей составляют по одной четверти.

Скрестим серых кошек, полученных от первого скрещивания, с их братьями. Каждая такая кошка, равно как и каждый ее брат, — гетерозиготы Аа. При формировании гамет хромосомы, несущие тот или другой аллель, будут расходиться в разные дочерние гаметы. Таким образом, и у кота, и кошки будет два типа гамет: в одних будет хромосома, несущая аллель А, в других — а. Количество гамет каждого типа будет одинаково.

Существуют четыре равновероятных возможности объединения этих гамет: АА, аа, Аа и аА.

Более наглядное представление о расщеплении дает так называемая решетка Пеннета. Это весьма полезное изобретение. Я рекомендую вам использовать его при решении любых генетических задач.

Запишем по строкам и столбцам все возможные гаметы. Пересечение строк со столбцами даст нам генотипы зигот, которые возникают при объединении гамет.

В потомстве от скрещивания двух гетерозигот половина потомков — опять гетерозиготы и по четверти потомков принадлежит к одному или другому гомозиготному классу. Расщепление по генотипам во втором поколении будет

1 АА : 2Аа : 1пп

Второй закон Менделя называют законом расщепления.

Второй закон Менделя: закон расщепления.

В конечном счете важно даже не количество особей того или другого класса. Важно то, что при скрещивании одинаковых по фенотипу особей в потомстве обнаруживается особь, не похожая ни на одного из родителей. От серых кота и кошки рождается черный потомок.

Вернее, он может родиться. А может и не родиться. Второй закон Менделя позволяет предсказать вероятность его рождения. Она равна 25%. Но это не значит, что при скрещивании двух гетерозигот в потомстве из четырех котят один обязательно должен быть черным. Вспомните, в первой главе мы говорили: все вероятностные предсказания сбываются при большом числе испытаний. Из 1000 котят от скрещиваний такого типа около 250 будут гомозиготами по рецессивному аллелю. Но, взяв наугад 10 потомков, мы можем не обнаружить ни одного черного котенка.

Расщепление по фенотипам зависит от правил доминирования. В рассматриваемом нами примере А доминирует над а, и поэтому серыми будут как АА, гак и Аа. Следовательно, в данном случае расщепление по фенотипу будет в отношении 3 серых к 1 черному. Налицо несовпадение расщеплений по генотипу и по фенотипу.