Квадрат Паннета · Домінантно-рецесивне спадкування · Дигібридні схрещування · Рівновага Гарді–Вайнберга
Цей симулятор будує таблиці Пеннета, щоб передбачити, як успадковуються алелі. Він моделює моногібридні схрещування (один ген, наприклад P/p — колір квітки), дигібридні схрещування (два незалежних гени, P/p і T/t) та рівновагу Харді–Вайнберга для цілих популяцій. Кожна гамета несе по одній алелі в кожному локусі; таблиця поєднує батьківські гамети і перераховує всі рівноймовірні генотипи нащадків, з яких виникають фенотипові співвідношення — класичне 3:1 та 9:3:3:1.
Оберіть вкладку типу схрещування й ознаку (колір квітки, висота рослини, колір очей, група крові АВ0 або власний ген A/a), потім задайте дві алелі кожного з батьків. «Провести схрещування» малює таблицю Пеннета та співвідношення; «Симулювати 200» випадково відбирає 200 нащадків, демонструючи, як реальні підрахунки розсіюються навколо теоретичного співвідношення. Вкладка Харді–Вайнберга використовує повзунки для частоти алелей p та розміру популяції N. Таке моделювання лежить в основі генетичного консультування, селекції рослин і охорони природи.
Що таке таблиця Пеннета?
Таблиця Пеннета — це сітка, де вздовж верхнього рядка розміщено всі можливі гамети одного з батьків, а вздовж лівого стовпця — гамети іншого. Кожна внутрішня клітинка поєднує по одній гаметі від кожного з батьків і отримує можливий генотип нащадка. Оскільки гамети рівноймовірні, частка клітинок з певним генотипом дає очікуване співвідношення нащадків.
У чому різниця між моногібридним і дигібридним схрещуванням?
Моногібридне схрещування стежить за одним геном і дає таблицю 2×2 з чотирма клітинками; схрещування гетерозигот (Pp × Pp) дає відоме співвідношення фенотипів 3:1. Дигібридне схрещування охоплює два незалежні гени одночасно, утворюючи таблицю 4×4 із шістнадцятьма клітинками; PpTt × PpTt дає співвідношення 9:3:3:1, якщо два гени розходяться незалежно.
Що означають домінантна та рецесивна алелі в цьому симуляторі?
Домінантна алель (позначається великою літерою, наприклад P або T) маскує ефект рецесивної алелі (малою літерою, наприклад p або t) у гетерозиготи. Тому Pp і PP виглядають однаково фіолетовими, тоді як лише pp виявляє білий рецесивний фенотип. Симулятор розфарбовує кожну клітинку відповідно до фенотипу, тож відразу видно, які генотипи мають однаковий зовнішній вигляд.
Оберіть вкладку типу схрещування (Моногібридне, Дигібридне або Харді–Вайнберг) і ознаку зі спадного меню. Для моно- і дигібридних схрещувань скористайтеся списками алелей, щоб задати по дві алелі кожному з батьків, а потім натисніть «Провести схрещування». Таблиця, кольори фенотипів і співвідношення нащадків оновлюються автоматично щоразу, як ви змінюєте алелю.
Вона виконує стохастичний відбір: для кожного з 200 нащадків випадково обирає по одній алелі від кожного з батьків (50/50 для кожного) і фіксує отриманий фенотип. Стовпчаста діаграма цих підрахунків показує, як спостережувані частоти групуються навколо теоретичного співвідношення 3:1, але рідко точно збігаються з ним, — ілюструючи статистичну мінливість у реальних сім'ях і селекційних дослідах.
Для одного гена з двома алелями з частотами p і q (де p + q = 1) рівноважні частоти генотипів такі: p² — для гомозиготних домінантів, 2pq — для гетерозигот, q² — для гомозиготних рецесивів, і їхня сума дорівнює 1. Вкладка Харді–Вайнберг відображає ці три частоти залежно від p та перераховує їх в орієнтовну кількість особин для обраного розміру популяції N.
Рівновага виконується лише для ідеалізованої популяції з випадковим схрещуванням, без мутацій, без природного добору, без міграції та нескінченно великого розміру (без генетичного дрейфу). Реальні популяції порушують ці умови тією чи іншою мірою, тому відхилення від p², 2pq і q² використовують як свідчення дії однієї з еволюційних сил на певний ген.
Ознака АВ0 використовує три алелі: IA і IB кодомінантні між собою, тоді як i рецесивна щодо обох. Отже, IAIA та IAi дають групу A, IBIB та IBi — групу B, IAIB — групу AB (бо обидві алелі експресуються), а ii — групу O. Це показує, що не кожен ген відповідає простій схемі з двома алелями — домінантною та рецесивною.
Рослинні ознаки (колір квітки і висота рослини) близько відповідають оригінальним дослідам Менделя з горохом і є справді однолокусними. Приклад кольору очей людини свідомо спрощений: реальний колір очей полігенний і визначається кількома генами, тому чиста модель «карі домінують над блакитними» є навчальним прикладом, а не вичерпним описом.
Таблиця Пеннета дає очікувані ймовірності, а не гарантовані результати. Оскільки запліднення є випадковим, скінченна вибірка з 200 нащадків демонструватиме статистичний розкид навколо ідеального співвідношення. Більші вибірки ближчі до передбачених пропорцій — ось чому генетики покладаються на великі підрахунки та статистичні тести, а не на поодинокі особини.