Наибольшие успехи в этом направлении были достигнуты школой американского генетика Т.Г. Моргана (1866-1945), сформулировавшего хромосомную теорию наследственности (1911). Школа Моргана доказала, что гены находятся в хромосомах и расположены в них в линейном порядке. Успехи этой школы (как и всего noследующего изучения явлений наследственности) в известной мере обусловлены введением нового объекта генетических исследований - плодовой мушки дрозофилы. Для нее,характерны интенсивное размножение, быстрая смена поколений (до 30 в год), наличие четко обозначенных альтернативных признаков: цвет тела, величина и форма крыльев, цвет глаз и т. п. К достоинствам этого объекта относятся также простота содержания и разведения, относительно несложный кариотип (4 пары хромосом). |Как выяснилось в дальнейшем, клетки |слюнных желез у дрозофилы содержат особые гигантские хромосомы (политенные). Перечисленные особенности сделали дрозофилу излюбленным объектом для исследований ряда важнейших вопросов генетики.
В начале XX в. господствовало представление о стабильности и неизменяемости генов (А. Вейсман, У. Бэтсон). Считалось также, что если изменение генов возможно, то происходит оно независимо от влияния среды, т. е. самопроизвольно (Г. де Фриз).
В последующие годы благодаря открытию возможности получать наследственные изменения (мутации) в лабораторных условиях действием определенных факторов были опровергнуты ошибочные представления об автономности и неизменности генов. Первые индуцированные мутации получили Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов (1925) в СССР на грибах, Г. Меллер (1927) в США - на дрозофиле, И.Л. Стадлер (1928) - на кукурузе.
В 30-х годах XX в. определение гена только как части хромосомы уже перестало удовлетворять исследователей. Успехи развития биохимии позволили более точно охарактеризовать материальный субстрат наследственности.
Советский исследователь Н. К. Кольцов (1872-1940) еще в 1928 г. высказал мысль о связи генов с определенным химическим веществом. Он предполагал, что хромосома представляет собой крупную белковую молекулу, отдельные радикалы которой выполняют функцию генов. Н.К. Кольцов считал, что белковые мицеллы способны к самовоспроизведению. Эта теория оказалась ошибочной, но в ней впервые в науке была сделана попытка рассмотреть закономерности наследственности на молекулярном уровне и впервые выдвинута идея об авторепродукции единиц наследственной информации (матричный принцип синтеза макромолекул). В последние десятилетия удалось более глубоко проникнуть в изучение материальных основ наследственности и перейти к выяснению их химической природы.
В 40-х годах Г. Бидл и Е. Татум выяснили, что гены обусловливают образование ферментов, которые, направляя определенным образом клеточный метаболизм, влияют на развитие структур и физиологических свойств организмов (один ген - один фермент).
В 1944 г. О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти на микроорганизмах установили, что передача наследственной информации связана с нуклеиновой кислотой (ДНК). Важную роль в изучении ДНК сыграли исследования советского биохимика А. Н. Белозерского (1905-1972). Еще в 30-е годы он представил данные о том, что ДНК - обязательный компонент хромосом клеток растений и животных, и изучил нуклеотидный состав ДНК многих видов. Дальнейшие исследования явлений наследственности должны были перейти на молекулярный уровень. К началу 40-х годов были предложены принципиально новые методы, позволившие заложить основу молекулярной генетики: электронная микроскопия, метод меченых атомов, рентгено-структурный анализ и др. Молекулярная биология возникла на стыке генетики, микробиологии, биохимии и физики. Исследования физиков сыграли важнейшую роль; так, в начале 50-х годов в лаборатории, руководимой английским физиком М. Уилкинсон, с помощью рентгеновских лучей и математических расчетов были получены рентгенограммы нити ДНК. Американский биохимик Э. Чаргафф открыл правило комплементарности пуриновых и пиримидиновых оснований. На основе сопоставления и анализов этих данных генетики Дж. Уотсон и Ф. Крик в 1953 г. предложили модель макромолекулярной структуры ДНК, имеющей вид двойной спирали. Началось углубленное изучение наследственности на молекулярном уровне, что потребовало привлечения новых объектов исследования. Бактерии, низшие грибы и вирусы стали классическими объектами молекулярной генетики. Благодаря интенсивности размножения и быстроте смены поколений микроорганизмы очень удобны для изучения закономерностей наследственности. Клетка бактерии не является частью организма (как у многоклеточных), а представляет собой особь. Понятие признака и биохимического свойства часто совпадают, т. е. путь от гена к признаку более прямой и прослеживается значительно легче. У прокариот имеется одна хромосома, т. е. любая мутация проявляется фенотипически.
Часто используют в экспериментах кишечную палочку (Escherichia coli), которая входит в состав флоры кишок здорового человека. Она имеет длину 2 мкм и диаметр 1 мкм. Кроме бактерий в молекулярной генетике используют вирусы, в том числе и паразитирующие в клетках бактерий (фаги).
Таким образом, в истории генетики можно выделить три этапа: первый - изучение явлений наследственности на организменном уровне, второй - на клеточном, третий - на молекулярном. Естественно, что и в настоящее время изучение свойств наследственности на всех уровнях не потеряло своего значения. На изучении генетических закономерностей основана селекция, т.е. создание новых и улучшение прежних пород домашних животных, сортов культурных растений, а также микроорганизмов, используемых в фармацевтической промышленности, медицине, народном хозяйстве.
В нашей стране первая кафедра генетики была создана при Петроградском университете в 1919 г.. Ю. А. Филипченко (1882-1930), им же написан первый отечественный учебник генетики.
Генетика тесно связана с медициной. В настоящее время известно более двух тысяч наследственных болезней и аномалий развития. Они изучаются на молекулярном, клеточном, организменном я популяционном уровнях. Генетикой получены важные сведения о том, что наследственные болезни в определенных условиях могут не проявляться; в ряде случаев могут быть даны ценные рекомендации по их предупреждению. Ближайшие задачи медицинской генетики - дальнейшее изучение этих болезней, разработка мероприятий по предупреждению пороков развития, наследственных болезней и злокачественных новообразований.
Основные понятия и термины современней генетики. Наследственностью называется свойство организмов повторять в ряде поколений сходные признаки и обеспечивать специфический характер индивидуального развития в определенных условиях среды. Благодаря наследственности родители и потомки имеют сходный тип биосинтеза, определяющий сходство в химическом составе тканей, характере обмена веществ, физиологических отправлениях, морфологических признаках и других особенностях. Вследствие этого каждый вид организмов воспроизводит себя из поколения в поколение.
Изменчивость- это явление, противоположное наследственности. Она заключается в изменении наследственных задатков, а также в вариабельности их проявлений в процессе развития организмов при взаимодействии с внешней средой.
Наследственность и изменчивость тесно связаны с эволюцией. В процессе филогенеза органического мира эти два противоположных свойства находятся в неразрывном диалектическом единстве. Новые свойства организмов появляются только благодаря изменчивости, но она лишь тогда может играть роль в эволюции, когда появившиеся изменения сохраняются в последующих поколениях, т. е. наследуются.
Передача наследственных свойств осуществляется в процессе размножения. Размножение, в свою очередь, обусловлено делением клеток. При половом размножении передача свойств наследственности осуществляется через половые клетки (гаметы) - яйцеклетки и сперматозооны. При размножении спорообразованием единственным носителем наследственных свойств является спора, при вегетативном размножении - соматические клетки.
Элементарными дискретными единицами наследственности являются гены. С химической точки зрения они представляют собой отрезки молекулы ДНК. Каждый ген определяет последовательность аминокислот в одном из белков, что в конечном счете приводит к реализации тех или иных признаков в онтогенезе особи. Под признаками понимаются морфологические, физиологические, биохимические, патологические и иные свойства организмов, по которым одни из них отличаются от других.
При изучении закономерностей наследования обычно скрещивают организмы. отличающиеся друг от друга альтернативными (взаимоисключающими) признаками. Например, можно взять горох (как это сделал Мендель) с семенами желтыми и зелеными, морщинистыми и гладкими, окраской цветков пурпурной и белой и т. д. Примеры альтернативных признаков у человека:
положительный и отрицательный резус-фактор, наличие веснушек и их отсутствие, свободная и приросшая мочка уха и т. д.
Взаимоисключающие признаки являются моногенными, т. е. обычно определяются каким-либо одним геном.
Гены, определяющие развитие альтернативных признаков, принято называть аллельными, или аллеломорфными, парами, (гр. allelon - друг с другом, morpha - форма), они расположены в одних и тех же локусах гомологичных хромосом.
Если в обеих гомологичных хромосомах находятся одинаковые аллельные (изоаллельные) гены, такой организм называется гомозиготным и дает только один тип гамет. Если же аллельные гены различны, то такой организм носит название гетерозиготного по данному признаку, он образует два типа гамет.
Совокупность всех наследственных факторов получила название генотипа. Термин «генотип» используется и в более узком смысле для обозначения тех генов, наследование которых составляет предмет изучения.
Совокупность всех признаков и свойств организма называется фенотипом. Фенотип развивается на генетической основе в результате взаимодействия организма с условиями внешней среды. Поэтому организмы, имеющие одинаковый генотип, могут отличаться друг от друга в зависимости от условий развития и существования. Пределы, в которых в зависимости от условий среды изменяются фенотипические проявления генотипа, называются нормой реакции.
Процесс передачи наследственной информации от одного поколения к другому получил название наследования. М.Е. Лобашев отмечал, что термины «наследственность» и «наследование» не равнозначны и должны быть четко дифференцированы.
Наследственность - общее свойство живого, которое одинаково проявляется у всех организмов, обусловливает хранение и репродукцию наследственной информации, обеспечивает преемственность между поколениями. Так, наследственность - есть свойство живой материи, которое заключено в ее материальности, дискретности и целостности.
Наследование - способ передачи наследственной информации, который может изменяться в зависимости от форм размножения. При бесполом размножении наследование осуществляется через вегетативные клетки и споры, чем обеспечивается большое сходство между материнскими и дочерними поколениями. При половом размножении наследование осуществляется через половые клетки. Сходство между родителями и детьми в этом случае меньше, чем в предыдущем, но зато имеет место большая изменчивость, а следовательно, гораздо более богатый материал для отбора и процесса эволюции.
Основные закономерности наследования. Основные закономерности наследования была открыты Менделем. По уровню развития науки своего времени Мендель не мог еще связать наследственные факторы с определенными структурами клетки. Впоследствии было установлено; что гены находятся в хромосомах, поэтому при объяснении закономерностей, полученных Менделем, мы будем исходить из современных представлений на клеточном уровне. Мендель достиг успеха в своих исследованиях благодаря совершенно новому, разработанному им методу, получившему название гибридологического анализа. Основные положения этого метода следующие:
1. Учитывается не весь многообразный комплекс признаков у родителей и гибридов, а анализируется наследованиепо отдельным альтернативным признакам.
2. Проводится точный количественный учет наследования каждого альтернативного признака в ряду последовательных поколений: прослеживается не только первое поколение от скрещивания, но и характер потомства каждого гибрида в отдельности. Гибридологический метод нашел широкое применение в. науке и практике.
Скрещивание, в котором родительские особи анализируются по одной альтернативной паре признаков, называется моногибридным, по двум - дигибридным, по многим альтернативным парам - полигибридным. Прежде всего следует ознакомиться со способом наследования на примере моногибридного скрещивания.
Моногибридное скрещивание. Правило единообразия гибридов первого поколения. В опытах Менделя при скрещивании сортов гороха, имеющих желтые и зеленые семена, все потомство (т. е. гибриды первого поколения) оказалось с желтыми семенами.
Обнаруженная закономерность получила название правила единообразия гибридов первого поколения. Признак, проявляющийся в первом поколении, получил название доминантного (лат. dominans - господствовать), не проявляющийся, подавленный - рецессивного (лат. гесеssus - отступление).
«Наследственные факторы» (по современной терминологии - гены) Мендель предложил обозначать буквами латинского алфавита. Гены, относящиеся к одной паре, принято обозначать одной и той же буквой, но доминантный аллель прописной, а рецессивный - строчной. Исходя из сказанного, аллель пурпурной окраски цветов следует обозначать, например, А, аллель белой окраски цветов - а, аллель желтой окраски семян - В, а аллель зеленой окраски семян - b и т. д.
Вспомним, что каждая клетка тела имеет диплоидный набор хромосом. Все хромосомы парны, аллельные же гены находятся в гомологичных хромосомах. Следовательно, в зиготе всегда имеются два аллеля, и генотипическую формулу по любому признаку необходимо записывать двумя буквами.
Особь, гомозиготную по доминантному аллелю, следует записывать как АА, рецессивную - аа, гетерозиготную - Аа. Опыты показали, что рецессивный аллель проявляется только в гомозиготном состоянии, а доминантный - как в гомозиготном, так и в гетерозиготном.
Гены расположены в хромосомах. Следовательно, в результате мейоза гомологичные хромосомы (а с ними аллельные гены) расходятся в различные гаметы. Но так как у гомозиготы оба аллеля одинаковы, все гаметы несут один и тот же ген. Таким образом, гомозиготная особь дает один тип гамет.
Опыты по скрещиванию предложено записывать в виде схем. Условились родителей обозначать буквой Р (лат. parentes-родители), особей первого поколения-F1(лат. filii-дети), особей второго поколения - F2 и т. д. Скрещивание обозначают знаком умножения (X), генотипическую формулу материнской особи записывают первой, а отцовскую - второй. В первой строке выписывают генотипические формулы родителей, во второй - типы их гамет, в третьей - генотипы первого поколения и т. д.
Рассмотрим пример записи при моногибридном скрещивании. Из наблюдений известно, что у человека способность лучше владеть правой рукой доминирует над способностью лучше владеть левой. Если допустим, что в брак вступили гомозиготные правша и левша, то генотипы родителей и. детей в этой семье следует записать так:
Р АА х аа
Гаметы А a
F1 Аа 100 %
Поскольку у первого родителя только один тип гамет (А) и у второго родителя также один тип гамет (а), возможно лишь одно сочетание - Аа. Все гибриды первого поколения оказываются однородными: гетерозиготными по генотипу и доминантными по фенотипу.
Следовательно, первый закон Менделя, или закон единообразия гибридов первого поколения, в общем виде можно сформулировать так: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.
Правило расщепления. При скрещивании однородных гибридов первого поколения между собой (самоопыление или родственное скрещивание) во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными признаками, т. е. наблюдается расщепление.
Обобщая фактический материал, Мендель пришел к выводу, что во втором поколении происходит расщепление признаков в определенных частотных соотношениях, а именно: 75% особей имеют доминантные признаки, а 25% - рецессивные. Эта закономерность получила название второго правила Менделя, или правила расщепления.
Согласно второму правилу Менделя, используя современные термины, можно сделать вывод, что: 1) аллельные гены, находясь в гетерозиготном состоянии, не изменяют друг друга; 2) при созревании гамет у гибридов образуется.приблизительно равное число гамет с доминантными и рецессивными аллелями; 3) при оплодотворениимужские и женские гаметы, несущие доминантные и рецессивные аллели, свободно комбинируются.
При скрещивании двух гетерозигот (Аа), у каждой из которых образуется два типа гамет - половина с доминантным аллелем (А), половина с рецессивным аллелем (а), следует ожидать четыре возможных сочетания. Яйцеклетка с аллелем А может быть оплодотворена с одинаковой долей вероятности как сперматозооном с аллелем А, так и сперматоэооном с аллелем а. Точно так же яйцеклетка с аллелем а может быть оплодотворена сперматозоонами тех же двух типов либо с аллелем А, либо с аллелем а. Получаются зиготы: АА, Аа, Аа, аа. По внешнему облику (фенотипу) особи АА и Аа не отличимы, поэтому расщепление получается в отношении 3:1. Однако по генотипу соотношение остается 1АА: 2Аа: 1аа.
Таким, образом, второе правило Менделя формулируется так: при скрещивании двух гетерозиготных особей, т.е. гибридов, анализируемых по одной альтернативной паре признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу 1: 2: 1.
Нужно иметь в виду, что при анализе расщепления в потомстве гибридов фактические числа, полученные из опыта, не всегда соответствуют ожидаемым. Ведь генетические соотношения выражают лишь вероятность появления у потомства определенного признака, а именно вероятность того, что при моногибридном скрещивании во втором поколении должно быть 3/4 особей с доминантными признаками и 1/4 с рецессивными. При малом числе потомков фактические числа могут сильно уклоняться от ожидаемых. Но, как следует из теории вероятности, чем больше фактический материал, тем он точнее выражает истинные соотношения.
Гипотеза «чистоты гамет» Правило расщепления показывает, что хотя у гетерозигот проявляются лишь доминантные признаки, однако рецессивный ген не утрачен, более того, он не изменился. Следовательно, аллельные гены, находясь в гетерозиготном состоянии, не сливаются, не разбавляются, не изменяют друг друга. Эту закономерность Мендель назвал гипотезой «чистоты гамет». В дальнейшем эта гипотеза получила цитологическое обоснование. Вспомним, что в соматических клетках диплоидный набор хромосом. В одинаковых местах (локусах) гомологичных хромосом находятся аллельные гены. Если это гетерозиготная особь, то в одной из гомологичных хромосом расположен доминантный аллель, в другой.- рецессивный. При образовании половых клеток происходит мейоз и в каждую из гамет попадает лишь одна из гомологичных хромосом. В гамете может быть лишь один из аллельных генов. Гаметы остаются «чистыми», они несут только какой-то один из аллелей, определяющий развитие одного из альтернативных признаков.
Доминантные и рецессивные признака в наследственности человека. В генетике человека известно много как доминантных, так и рецессивных признаков. Одни из них имеют нейтральный характер и обеспечивают полиморфизм в человеческих популяциях, другие приводят к различным патологическим состояниям. Но при этом следует иметь в виду, что доминантные патологические признаки как у человека, так и у других организмов, если они заметно снижают жизнеспособность, сразу же будут отметены отбором, так как носители их не смогут оставить потомства.
Наоборот, рецессивные гены, даже заметно снижающие жизнеспособность, могут в гетерозиготном состоянии длительно сохраняться, передаваясь из поколения в поколение, и проявляются лишь у гомозигот.
Анализирующее скрещивание. Генотип организма, имеющего рецессивный признак, определяется по его фенотипу. Такой организм обязательно должен быть гомозиготным по рецессивному гену, так как в случае гетерозиготности у него был бы доминантный признак. Проявляющие доминантные признаки гомозиготная и гетерозиготная особи по фенотипу неотличимы. Для определения генотипа в опытах на растениях и животных производят анализирующие скрещивания и узнают генотип интересующей особи по потомству. Анализирующее скрещивание заключается в том, что особь, генотип которой неясен, но должен быть выяснен, скрещивается с рецессивной формой. Если от такого скрещивания все потомство окажется однородным, значит анализируемая особь гомозиготна, если же произойдет расщепление, то она гетерозиготна.
1. P AA x aa; Гаметы A и a; F1 Aa
2. P Aa x aa; Гаметы A, a и a; F1 Aa, aa
Как видно из схемы, при анализирующем скрещивании для потомства гетерозиготной особи характерно расщепление в соотношении 1:1.
Определение генотипов имеет большое значение при селекционной работе в животноводстве и растениеводстве. Анализ генотипов важен также для медицинской генетики. Но в отличие от селекционеров и исследователей, которые имеют дело с растениями и животными и могут ставить эксперименты по скрещиванию организмов, антропогенетик и врач прибегают к анализу родословных и по числовым соотношениям потомков вних ищут браки, которые являются анализирующими.
Поясним примером. У человека карие глаза доминируют над голубыми. Следовательно, голубоглазый человек по этому признаку может быть лишь гомозиготным по рецессивным аллелям. Если один из родителей голубоглазый, а другой кареглазый и у них родился голубоглазый ребенок, то следовательно, кареглазый родитель гетерозиготен, если же от родителей с аналогичными признаками родится большое число потомков и у всех будут лишь карие глаза, то нужно полагать, что кареглазый родитель гомозиготен по этому признаку. Второй пример: у обоих родителей полидактилия (многопалость). Ребенок имеет нормальное строение кистей рук. Следовательно, родители гетерозиготны по этому признаку.
Неполное доминирование. В своих опытах Мендель имел дело с примерами полного доминирования, поэтому гетерозиготные особи в его опытах оказались неотличимы от доминантных гомозигот. Но в природе наряду с полным доминированием часто наблюдается неполное, т.е. гетерозиготы имеют иной фенотип.
Свойством неполного доминирования обладает ряд генов, вызывающих наследственные аномалии и болезни человека. Например, так наследуются серповидноклеточная анемия (о ней подробнее будет сказано ниже), атаксия Фридрейха, характеризуемая прогрессирующей потерей координации произвольных движений. По типу неполного доминирования наследуется цистинурия. У гомозигот по рецессивным аллелям этого гена в почках образуются цистиновые камни, а у гетерозигот обнаруживается лишь повышенное содержание цистина в моче. У гомозигот по гену пильгеровой анемии отсутствует сегментация в ядрах лейкоцитов, а у гетерозигот сегментация есть, но она все же необычная.
Отклонения от ожидаемого расщепления, связанные с летальными генами. В ряде случаев расщепление во втором поколении может отличаться от ожидаемого в связи с тем, что гомозиготы по некоторым генам оказываются нежизнеспособными.
Подобный тип наследования характерен, например, для серых каракульских овец, у которых при скрещивании между собой наблюдается расщепление в соотношении 2:1. Оказалось, что ягнята, гомозиготные по доминантному аллелю серой окраски, гибнут из-за недоразвития пищеварительной системы. У человека аналогично наследуется доминантный ген брахидактилии (укороченные пальцы). Признак проявляется в гетерозиготном состоянии, а у гомозигот этот ген приводит к гибели зародышей на ранних стадиях развития.
Ген серповидно-клеточной анемии кодирует аномальный гемоглобин, проявляющийся и у гетерозигот, но они остаются жизнеспособными, а гомозиготы погибают в раннем детском возрасте. Среди народов Закавказья и Средиземноморья встречается ген талассемии, кодирующий также аномальный гемоглобин. Гомозиготы по нему в 90-95 % случаев погибают, а у гетерозигот отклонение от нормы незначительно.
Концентрация генов аномальных гемоглобинов особенно велика в районах, где прежде была распространена тропическая малярия. Эритроциты с аномальным гемоглобином обладают устойчивостью к проникновению в них малярийных плазмодиев. Носители этих генов малярией не болеют (или болеют в легкой форме). Но в то время, когда не было средств для лечения малярии, они имели преимущество в выживании по сравнению с людьми, имеющими нормальный гемоглобин.
Множественные аллели. Иногда к числу аллельных могут относиться не два, а большее число генов. Они получили название серии множественных аллелей. Возникают множественные аллели в результате многократного мутирования одного и того же локуса в хромосоме. Так, кроме основных доминантного и рецессивного аллелей гена появляются промежуточные аллели, которые по отношению к доминантному ведут себя как рецессивные, а по отношению к рецессивному - как доминантные аллели того же гена.
У кроликов сплошная темная окраска обусловлена доминантным аллелем А, гомозиготные рецессивные животные (аа) - белые. Но существуют еще несколько аллельных состояний этого гена, имеющих собственный фенотип в гомозиготе - шиншилловой (ach, ach) и гималайской (ach, ah) окраски. Шиншилловые кролики имеют сплошную серую масть. У гималайских кроликов основная масть белая, но кончики ушей, хвоста, ног и носа окрашены.
При скрещивании гималайских кроликов с белыми аллель ah ведет себя по отношению к аллелю а как доминантный. Следовательно, животные с гималайской окраской могут быть двух генотипов: ah ah (гомозиготные) и ah а (гетерозиготные). Но при скрещивании гомозиготного гималайского кролика с шиншилловым аллель ah оказывается рецессивным. Точно так же аллель ach проявляет доминантность в отношении не только аллеля ah, но и аллеля а. Следовательно, шиншилловый кролик может быть трех генотипов: ach ach; ach ah; ach а. Аллель А доминирует над всеми другими аллелями этой серии множественных аллелей. Отсюда темной окраске могут соответствовать четыре генотипа: АА, Aach, Aah, Аа. Вся серия аллелей по фенотипу может быть записана в виде ряда: темный > шиншилла > гималайский > белый или в виде символов: A>ach>ah> а. Таким образом, доминирование - это относительное свойство гена.
Наследование одной из групп крови у человека связано с серией множественных аллелей.
Наследование групп крова у человека и явление кодоминированая. Система групп крови АВО (читается: А, Б, ноль) наследуется по типу множественных аллелей. В пределах этой системы имеется четыре фенотипа: группа I (0), группа II (А), группа III (В) и группа IV (АВ). Каждый из этих фенотипов отличается специфическими белками-антигенами, содержащимися в эритроцитах, и антителами - в сыворотке крови. Фенотип I (0) обусловлен.отсутствием в эритроцитах антигенов А и В и наличием в сыворотке крови антител α и β. Фенотип II (А) характеризуют эритроциты, содержащие антиген А, и сыворотка крови с антителом β. Фенотип III (В) связан с наличием в эритроцитах антигена В, а в сыворотке крови - антитела α. Фенотип IV (АВ) зависит от наличия в эритроцитах антигенов А и В и отсутствия в сыворотке крови антител α и β.
Установлено, что четыре группы крови человека обусловлены наследованием трех аллелей одного гена (IA, IB, i). При этом 1 (нулевая) группа обусловлена рецессивным аллелем (i), над которым доминируют как аллель IA, определяющий II группу, так и аллель IB, от которого зависит III группа. Аллели IA и IB в гетерозиготе определяют IV группу, т. е. имеет место кодоминирование. Таким образом, I группа крови бывает лишь при генотипе ii, II - при генотипах IAIA и IAi. III - при генотипах IBIB и IBi IV-при генотипе IAIB.
Кодоминирование имеет место и при наследовании группы крови по системе MN, открытой в 1927 г. Эта система определяется двумя аллелями: IM и IN. Оба аллеля кодоминантные, поэтому существуют люди с генотипом IMIM (в фенотипе они имеют фактор M), ININ (в фенотипе у них фактор N) IMIN (в фенотипе у них оба фактора М и N). В сыворотке крови людей с тем или иным фенотипом по этой системе групп крови нет антител к соответствующим антигенам, как это имеет место в системе AВО. Поэтому обычно при переливании крови эта система может не учитываться. Среди европейцев генотип IMIM встречается примерно в 36 %, ININ- в 16% и IMIN в 48 %.
Принцип наследования групп крови, в частности по системе АВО, используется при спорных случаях в судебной экспертизе с целью исключения отцовства. При этом необходимо помнить следующее. По группам крови нельзя установить, что данный мужчина является отцом ребенка. Можно лишь сказать, мог ли он быть отцом ребенка или отцовство исключено.