Схемы скрещивания при полигенном наследовании цвета кожи у человека

Задача 729.
Женщина-мулатка вышла замуж за мужчину-мулата и у них родился белый ребенок. Может ли такое быть? Если да, то составьте схему скрещивания и напишите генотипы ребенка и родителей.
Решение:
Цвет кожи человека определяется несколькими генами (не менее четырех), ответственными за выработку пигмента меланина. (Кумулятивная, накопительная, суммирующая, адитивная полимерия¹). Для удобства мы будем обозначать генотипы по цвету кожи дувя буквами: "А₁А₁А₂А₂" - негр и "а₁а₁а₂а₂" - белый человек. При различных сочетаниях этих двух пар аллелей, определяющих цвет кожи у человека, получаются следующие комбинации проявления фенотипа по цвету кожи:
А₁А₁А₂А₂ - черная кожа;
А₁А₁А₂а₂ - темная кожа; 
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (мулат);
А₁а₁а₂а₂ - светлая кожа; 
а₁а₁а₂а₂ - белая кожа.
Возможные генотипы по цвету кожи:
А₁А₁А₂А₂ - дигомозигота - негр;
а1а1а2а2 - дигомозигота - белый человек;
А₁А₁А₂а₂, А₁а₁А₂А₂- темный мулат;
A₁A₁а₂а₂, А₁а₁А₂а₂, a₁a₁А₂А₂ - средний мулат (мулат);
a₁a₁А₂а₂, A₁a₁а₂а₂ - светлый мулат. 

Так как оба родителя мулаты, то их возможные генотипы могут иметь следующие виды: A₁A₁а₂а₂, A₁a₁А₂а₂, a₁a₁А₂А₂. Исходя из этих трех видов генотипа можно предположить следующие возможные комбинации скрещиваний:

(A₁a₁A₂a₂ х A₁a₁A₂a₂), (A₁a₁A₂a₂ х A₁А₁а₂a₂),
(A₁a₁A₂a₂ х а₁а₁А₂А₂), (A₁A₁а₂а₂ х a₁a₁А₂А₂).

Составим схемы этих скрещиваний:
 
1. Оба родителя мулаты, гетерозиготы по обеим парам генов признака окраски кожи человека - A₁a₁A₂a₂

Схема скрещивания
Р: A₁a₁A₂a₂         х       A₁a₁A₂a₂
Г: А₁А₂; А₁а₂;              А₁А₂; А₁а₂; 
     а₁А₂; а₁а₂               а₁А₂; а₁а₂
F₁: 
А₁А₁А₂А₂ - 6,25%; А₁А₁А₂а₂ - 12,5%; А₁а₁А₂А₂ - 12,5%;
А₁а₁А₂а₂ - 25%; А₁А₁а₂а₂ - 6,25%; А₁а₁а₂а₂ - 12,5%;
а₁а₁А₂А₂ - 6,25%; а₁а₁А₂а₂ - 12,5%; а₁а₁а₂а₂ - 6,25%.
Наблюдается 9 типов генотипа.
Расщепление по генотипу -  1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1.
Фенотип:
А₁А₁А₂А₂ - черная кожа (негр) - 6,25%; 
А₁А₁А₂а₂ - темная кожа (темный мулат) - 12,5%; 
А₁а₁А₂А₂ - темная кожа (темный мулат) - 12,5%; 
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (мулат) (средний мулат) - 25%; 
А₁А₁а₂а₂ - смуглая кожа (мулат) (средний мулат) - 6,25%; 
А₁а₁а₂а₂ - светлая кожа (светлый мулат) - 12,5%; 
а₁а₁А₂А₂ - смуглая кожа (мулат) (средний мулат) - 6,25%; 
а₁а₁А₂а₂ - светлая кожа (светлый мулат) - 12,5%; 
а₁а₁а₂а₂ - белая кожа (белый человек) - 6,25%.
Наблюдаемый фенотип:
черная кожа (негр) - 6,25%; 
темная кожа (темный мулат) - 25%;
смуглая кожа (мулат) (средний мулат) - 37,5%;
светлая кожа (светлый мулат) - 25%;
белая кожа (белый человек) - 6,25%.
Наблюдается 5 типов фенотипа. Расщепление по фенотипу - 6,25%:25%:37,5%:25%:6,25% = 1:4:6:4:1.   

Ответ: если оба родителя мулаты гетерозиготные по обеим парам генов, то вероятность рождения белого ребенка в этой семье составляет 6,25% (1/16); генотип отца и матери - А₁а₁А₂а₂; генотип белого ребенка - а₁а₁а₂а₂.

2. Один из родителей-мулатов имеет генотип A₁a₁A₂a₂, а другой - A₁А₁а₂a₂

Схема скрещивания
Р: A₁a₁A₂a₂     х       A₁А₁а₂a₂
Г: А₁А₂; А₁а₂;          А₁а₂; 
     а₁А₂; а₁а₂          
F₁:
А₁А₁А₂а₂ - 25%; А₁А₁а₂а₂ - 25%;
А₁а₁А₂а₂ - 25%; А₁а₁а₂а₂ - 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу -  1 : 1 : 1 : 1.
Фенотип:
А₁А₁А₂а₂ - темная кожа (темный мулат) - 25%; 
А₁А₁а₂а₂ - смуглая кожа (средний мулат) (мулат) - 25%; 
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (средний мулат) (мулат) - 25%; 
А₁а₁а₂а₂ - светлая кожа (светлый мулат) - 25%.
Наблюдаемый фенотип:
темная кожа (темный мулат) - 25%; 
смуглая кожа (средний мулат) (мулат) - 50%; 
светлая кожа (светлый мулат) - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу -  1 : 2 : 1.

Ответ: если оба родителя мулаты, один из которых гетерозиготен по обеим парам аллелей генов, другой имеет генотип - А₁А₁а₂а₂, то вероятность рождения белого ребенка в этой семье составляет 0,00%.
 

3. Один из родителей-мулатов имеет генотип A₁a₁A₂a₂, а другой - а₁а₁А₂А₂

Схема скрещивания
Р: A₁a₁A₂a₂     х      а₁а₁А₂А₂
Г: А₁А₂; А₁а₂;         а₁А₂; 
    а₁А₂; а₁а₂          
F₁: А₁а₁А₂А₂ - 25%; А₁а₁А₂а₂ - 25%;
а₁а₁А₂А₂ - 25%; а₁а₁А₂а₂ - 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу -  1 : 1 : 1 : 1.
Фенотип:
А₁а₁А₂А₂ - темная кожа (темный мулат) - 25%; 
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (средний мулат) (мулат) - 25%; 
а₁а₁А₂А₂ - смуглая кожа (средний мулат) (мулат) - 25%; 
а₁а₁А₂а₂ - светлая кожа (светлый мулат) - 25%.
Наблюдаемый фенотип:
темная кожа (темный мулат) - 25%; 
смуглая кожа (средний мулат) (мулат) - 50%; 
светлая кожа (светлый мулат) - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу -  1 : 2 : 1.

Ответ: если оба родителя мулаты с генотипами А₁а₁А₂а₂ и а₁а₁А₂А₂, то у них вероятность рождения белого ребенка равнв 0,00%.

4. Один из родителей-мулатов имеет генотип A₁A₁а₂а₂, а другой - а₁а₁А₂А₂

Схема скрещивания
Р: A₁A₁а₂а₂     х      a₁a₁А₂А₂
Г: А₁а₂                    а₁А₂
F₁: А₁а₁А₂а₂ - 100%.
Фенотип:
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (средний мулат) (мулат) - 100%.
Наблюдается единообразие поколения F₁.

Ответ: если оба родителя мулаты с генотипами A₁A₁а₂а₂ и а₁а₁А₂А₂, то у них вероятность рождения белого ребенка равнв 0,00%, все дети у них будут рождаться мулатами.

Выводы:
1) вероятность рождения белого ребенка в семье составляет 6,25%, где оба родителя мулаты, только при условии, что они дигетерозиготы по обеим парам аллельных генов признака окраски кожи;
2) генотип матери и отца - А₁а₁А₂а₂; 
3) генотип белого ребенка - а₁а₁а₂а₂.

Задача 730.
У человека цвет кожи определяется двумя парами аллельных генов, отвественных за выработку пигмента меланина, наследуемых по типу полимерии. При этом, чем больше доминантных аллелей в генотипе, тем интенсивнее выработка пигмента меланина. Человек с четырьма доминантными аллелями имеет черную кожу (негр), с тремя доминантными аллелями - тёмную (темный мулат), с двумя доминантными аллелями - смуглую (мулат), с одним доминантным аллелем - светлую (светлый мулат), а наличие только рецессивных аллелей дает белую кожу (белый человек). В семье, где отец негр, а мать мулатка может родиться ребенок-негр. 
Решение:
А₁А₁А₂А₂ - черная кожа;
А₁А₁А₂а₂ - темная кожа; 
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (мулат);
А₁а₁а₂а₂ - светлая кожа; 
а₁а₁а₂а₂ - белая кожа.
Возможные генотипы по цвету кожи:
А₁А₁А₂А₂ - дигомозигота - негр;
а1а1а2а2 - дигомозигота - белый человек;
А₁А₁А₂а₂, А₁а₁А₂А₂- темный мулат;
A₁A₁а₂а₂, А₁а₁А₂а₂, a₁a₁А₂А₂ - средний мулат (мулат);
a₁a₁А₂а₂, A₁a₁а₂а₂ - светлый мулат;
 а₁а₁а₂а₂ - белый человек.

Так как отец-негр, то он дигомозигота по обеим парам аллелей генов - А₁А₁А₂А₂, а мать-мулатка может иметь генотипы - A₁A₁а₂а₂, A₁a₁А₂а₂, a₁a₁А₂А₂. Исходя из этих видов генотипа можно предположить следующие возможные комбинации скрещиваний:

(A₁a1A₂a₂ х А₁А₁А₂А₂), (A₁А₁а₂a₂ х  А₁А₁А₂А₂), (а₁а₁А₂А₂ х А₁А₁А₂А₂).

Составим схемы этих скрещивани:

Схема скрещивания (1)
Р: A₁a₁A₂a₂    х     А₁А₁А₂А₂
Г: А₁А₂, А₁а₂         А₁А₂
    а₁А₂, а₁а₂
F₁:
А₁А₁А₂А₂ - 25%; А₁А₁А₂а₂ - 25%;
А₁а₁А₂А₂ - 25%; А₁а₁А₂а₂ - 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа.
Расщепление по генотипу -  25% : 25% : 25% : 25% = 1 : 1 : 1 : 1.
Фенотип:
А₁А₁А₂А₂ - черная кожа (негр) - 25%; 
А₁А₁А₂а₂ - темная кожа (темный мулат) - 25%; 
А₁а₁А₂А₂ - темная кожа (темный мулат) - 25%; 
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (мулат) - 25%.
Наблюдаемый фенотип:
черная кожа (негр) - 25%;  
темная кожа (темный мулат) - 50%; 
смуглая кожа (мулат) - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипа.
Расщепление по фенотипу -  25% : 50% : 25% = 1 : 2 : 1.

Схема скрещивания (2)
Р: A₁А₁а₂a₂    х     А₁А₁А₂А₂
Г: А₁а₂                  А₁А₂
F₁: А₁А₁А₂а₂ - 100%.
Фенотип:
А₁А₁А₂а₂ - темная кожа (темный мулат) - 100%.
Наблюдается единообразие поколения F₁, все дети рождаются темными мулатами.
Схема скрещивания (3)
Р: а₁а₁А₂А₂       х        А₁А₁А₂А₂
Г: а₁А₂                        А₁А₂
F₁: А₁а₁А₂А₂ - 100%.
Фенотип:
А₁а₁А₂А₂ - темная кожа (темный мулат) - 100%.
Наблюдается единообразие поколения F₁, все дети рождаются темными мулатами.

Ответ: в этой семье если мать-мулатка дигетерозиготна по обеим парам аллельных генов (А₁а₁А₂а₂), то среди детей могут рождаться негры (вероятность 25%), темные мулаты и средние мулаты; если мать-мулатка имеет генотип A₁А₁а₂a₂ или а₁а₁А₂А₂, то все дети рождаются темными мулатами.

Задача 731.
Оба супруга имеют светлую кожу (светлые мулаты). Какова вероятность рождения у них детей со смуглой кожей (мулаты)?
Решение:
Цвет кожи человека определяется несколькими генами, ответственными за выработку пигмента меланина. (Кумулятивная полимерия). Для удобства мы будем обозначать генотипы по цвету кожи дувя буквами: "А₁А₁А₂А₂" - негр и "а₁а₁а₂а₂" - белый человек. При различных сочетаниях этих двух пар аллелей, определяющих цвет кожи у человека, получаются следующие комбинации проявления фенотипа по цвету кожи:
А₁А₁А₂А₂ - черная кожа;
А₁А₁А₂а₂ - темная кожа; 
А₁а₁А₂а₂ - смуглая кожа (мулат);
А₁а₁а₂а₂ - светлая кожа; 
а₁а₁а₂а₂ - белая кожа.
Возможные генотипы по цвету кожи:
А₁А₁А₂А₂ - дигомозигота - негр;
а1а1а2а2 - дигомозигота - белый человек;
А₁А₁А₂а₂, А₁а₁А₂А₂- темный мулат;
A₁A₁а₂а₂, А₁а₁А₂а₂, a₁a₁А₂А₂ - средний мулат (мулат);
a₁a₁А₂а₂, A₁a₁а₂а₂ - светлый мулат;
 а₁а₁а₂а₂ - белый человек.

Так как оба родителя светлые мулаты, то их возможные генотипы могут иметь следующие виды: a₁a₁А₂а₂, A₁a₁а₂а₂. Исходя из этих двух видов генотипа можно предположить три возможные комбинации скрещиваний:

(A₁a₁а₂а₂ х A₁a₁а₂а₂), (a₁a₁А₂а₂ х a₁a₁А₂а₂), (a₁a₁А₂а₂ х A₁a₁а₂а₂).

Составим схемы этих скрещиваний.

Схема скрещивания (1)
Р: A₁a₁а₂а₂       х       A₁a₁а₂а₂
Г: А₁а₂, а₁а₂              А₁а₂, а₁а₂
F₁: А₁А₁а₂а₂ - 25%; А₁а₁а₂а₂ - 50%; а₁а₁а₂а₂ - 25%.
Наблюдается 3 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1 : 2 : 1.
Фенотип:
А₁А₁а₂а₂ - мулат - 25%; 
А₁а₁а₂а₂ - светлый мулат - 50%; 
а₁а₁а₂а₂ - белая кожа - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1 : 2 : 1.

Схема скрещивания (2)
Р: a₁a₁А₂а₂     х      a₁a₁А₂а₂
Г: а₁А₂, а₁а₂           а₁А₂, а₁а₂
F₁: а₁а₁А₂А₂ - 25%; а₁а₁А₂а₂ - 50%; а₁а₁а₂а₂ - 25%.
Наблюдается 3 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1 : 2 : 1.
Фенотип:
а₁а₁А₂А₂ - мулат - 25%; 
а₁а₁А₂а₂ - светлый мулат - 50%; 
а₁а₁а₂а₂ - белая кожа - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1 : 2 : 1.

Схема скрещивания (3)
Р: a₁a₁А₂а₂       х       A₁a₁а₂а₂
Г: а₁А₂, а₁а₂              А₁а₂, а₁а₂
F₁: А₁а₁А₂а₂ - 25%; А₁а₁а₂а₂ - 50%; а₁а₁а₂а₂ - 25%.
Наблюдается 3 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1 : 2 : 1.
Фенотип:
А₁а₁А₂а₂ - мулат - 25%; 
А₁а₁а₂а₂ - светлый мулат - 50%; 
а₁а₁а₂а₂ - белая кожа - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1 : 2 : 1.

Ответ: в семье светлых мулатов вероятность рождения у них детей со смуглой кожей (мулаты) срставляет 25%.
 

Комментарии:
¹Кумулятивная полимерия - это тип полимерного наследования признака, при котором степень проявления признака зависит от количества доминантных полимерных генов, так как их действие суммируется. Некумулятивная полимерия, при которой достаточно одной доминантной аллели любого из генов, чтобы вызвать развитие признака.