На одном прекрасном канале Хвоя на ветвях моей души был затронут очень непростой вопрос - почему сеянцы хост чаще всего проявляют обычную зеленую окраску, хотя их родители вполне себе полосатые и вариегатные.
Автор предлагает очень остроумную систему получения интересных гибридов, надеясь на проявление скрытых, рецессивных генов, полученных от вариегатных "бабушек". Всё это очень интересно и здорово, если бы с этой пестролистностью было бы всё так же просто, так с менделевским горохом.
Но с ней всё совсем не просто. Совсем.
С другими, кстати, признаками в реальной жизни тоже не все так же просто, как с менделевским горохом. Далеко не все гены - менделевские)). Менделевские - это такие, у которых признак зависит от одного гена, носители имеют одинаковую жизненность (то есть, нет летали или другого негативного влияния на выживание), признак имеет 100% пенетрантность (то есть, признак всегда проявляется, если по скрещиванию должен). И признак имеет полное доминирование, то есть доминантная гомозигота АА и гетерозигота Аа внешне не отличаются. И да, признак не должен быть сцепленным с полом.
В общем, этих менделевских генов в природе не так и много, на самом деле. Даже в школьной генетике 90% задачек - не про них. А уж в реальной-то жизни...
Ну а с пестролистностью (я имею в виду белые и желтые участки на листьях) всё еще сложнее.
Давайте, я вам кое-что расскажу и даже нарисую. Хотя я и не умею этого делать. Но постараюсь.
Что такое пестролистность? У растений есть один-единственный зеленый пигмент, и это хлорофилл (на самом деле хлорофиллов разных аж 4 штуки, а в каждом зеленом растении их по два варианта - но все равно же это хлорофилл). Если в какой-то клетке хлорофилла мало или нет совсем, то тогда эта клетка будет белая или желтая. Иногда эта пестролистность легко передается семенами. Например, у подорожника или у настурции. А иногда - нет. Например, у дерена или хост.
У наземных растений хлорофилл упакован в хлоропласты. А эти хлоропласты - это не такие уж и простые штуки. Они полуавтономные.
Вы знаете, что в клетке есть разные органоиды. Это такие маленькие органы для разных клеточных функций. Есть, например, рибосомы или аппарат Гольджи. клетка умеет их делать, если надо. Информация, как делать органоиды, хранится в ДНК, а ДНК в хромосомах, а хромосомы в ядре. Это как огромная книга рецептов. Когда клетка делится, то бывает так, что одной из клеток достался, скажем, аппарат Гольджи, а второй нет. Так эта клетка возьмет из ядра рецепт и быстренько сделает себе недостающий аппарат.
Не так только с полуавтономными органоидами. Во всех клетках, например, есть митохондрии - это наши энергетические станции. А в клетках растений есть еще и хлоропласты. Это их химические заводы. Так вот, это не вполне наши органоиды. Они когда-то были свободными микроорганизмами - микоплазмами и цианобактериями. А потом клетка их захватила, но не стала переваривать. Как-то они договорились, и теперь живут внутри, в симбиозе и в полном согласии. (Спойлер: Хаха, как бы не так!).
Но фишка в том, что у митохондрий и хлоропластов есть своя книга рецептов (своя ДНК). То есть у клетки нет рецепта, как сделать митохондрии или хлоропласты. Они размножаются в клетке, как бактерии. Деление пополам. А это значит, что если в клетке их мало, то ничего - они размножатся, и станет много. Но если же их нет совсем - то всё. Их и не будет никогда.
На самом деле клетка вовсю эксплуатирует эти самые митохондрии и хлоропласты. В них идут очень серьёзные процессы, связанные с образованием радикалов, почти что ядерные реакции. Эти реакции запросто могут повредить клетку и самое дорогое, что у нее есть, ее ДНК (Большую книгу рецептов). поэтому клетка такая - не-не-не, вы там давайте своими делами занимайтесь внутри, а я вас еще заборчиком огорожу, чтобы из вас всякая гадость не лезла. И сделал им дополнительную мембрану. Поэтому эти органоиды двумембранные.
Полуавтономные органоиды говорят: "Ну клетка, ну ты что, у нас же тоже ДНК! Она же тоже может повредиться!"
А клетка такая: "Осспидя, да вас же как грязи! В клетке печени, например, этих митохондрий две тысячи с половиной! Ну повредится ДНК у одного, или у сотни, и что? Новых наплодите. Вы же размножаетесь? Вот и размножайтесь!"
А потом клетка подумала - а правда, вдруг? Мало ли. И такая: "Ну ладно, ладно. Давайте ваши самые важные гены, сохраню у себя в ядре. Надо будет - приходите, спишу вам рецептик".
И отдали они самые важные свои гены в ядро. В случае хлоропластов это некоторые гены синтеза хлорофилла.
И все равно им трудно приходится, этим полуавтономным органоидам. Работай на износ, а тебе никакого почёту! Они еще грозились уйти из клетки - вроде как живи сама, как знаешь, а мы от тебя отделимся. А клетка ручки потирает: Ха-ха, мол, давайте-давайте, паспорта-то ваши у меня! Гены то есть главные, вы ж мне их сами отдали".
А вы говорите - симбиоз.
Ну ладно, драмы драмами, а что же с нашей пестролистностью?
А вот что.
Давайте уже пока про митохондрии забудем, поговорим про хлоропласты только.
Растения, как мы знаем, легко могут размножаться вегетативно. Просто из куска растения начинает расти новое, и все. Тут никакого полового процесса, никакой рекомбинации генов, ничего такого. Если по-умному, то при таком размножении клетки делятся митозом. Это значит, что получившиеся после деления клетки похожи на родительские на 100%. Полная копия. Ген-в-ген. Все хромосомы у них одинаковые. То есть все книги рецептов совпадают буква-в-букву.
Это залог того, что на месте руки у нас не вырастет, например, апельсин. А в случае вегетативного размножения растений, например, все признаки, какие были у родителя, передаются детям.
Если же идет в ход половое размножение, то получается примерно вот что.
Когда папочка с мамочкой решат сделать ребеночка, то они дают ему своё самое дорогое - геном (Большую книгу рецептов). Эти геномы упакованы в половые клетки - гаметы. Папочкины и мамочкины книги рецептов пересобираются. Так-то они одинаковые, по большому-то счету. Но небольшие различия все-таки есть. Например, и там, и там, во втором разделе, в 13 главе есть рецепт сырников. Но у мамы написано, что их надо делать из одного яйца и стакана муки и жарить в масле, а у папы - что из двух, и муки побольше, и запекать на противне. В итоге так и так получатся сырники, но немного разные. Папа и мама, пока собирали книгу для ребеночка, давай спорить - чей же рецепт верный? Разругались, разорвали свои книжки, раскидали по углам. Потом помирились, конечно. Собрали снова. Но страницы попутали. В итоге часть рецептов получились от папы, часть от мамы. Вот примерно так она и работает, комбинативная изменчивость)))
Это с обычными генами. Но у нас-то не обычные. У нас-то в хлоропластах. А тут еще вот что. Папочкина гамета мелкая, туда только хромосомы (книга рецептов), считай, и входят. А как будущему ребеночку расти-развиваться? Всё мы, мамочки. Мамочкина гамета содержит полное приданое - тут и рибосомы, и ЭПС, и аппарат Гольджи кухонный комбайн, и стиралка, и посудомойка, и холодильник, и запас питательных веществ, и - самое главное! митохондрии и хлоропласты.
Потому что, как мы помним, их-то мы никак сделать не можем. То есть все хлоропласты, которые отныне и вовек будут у растения-деточки, передает ему мама. И если они будут все нормальные - то и у ребеночка все листики будут зелененькие. А если не все нормальные - то е ребеночка на листиках, в тех местах, где попались ненормальные хлоропластики, будут появляться полосочки. Беленькие и желтенькие.
И казалось бы, все хоть и сложно, но путь виден. Давайте будем брать пестролистную маму, и она передаст свои хлоропласты деточкам.
Но нет! Потому что опять всё не так. Это у людей, или там у других животных, делается половая клетка, сливается со второй половой клеткой, и вот уже новый ребеночек. У растений всё куда мудрёнее!!! Помните анекдот, как папа рассказывал сыну эти дела на примере пестиков и тычинок? Не верьте! Если бы у нас было так, как у растений, это был бы сущий кошмар. Сущий. Кошмар. Будете плохо себя вести - расскажу.
Но если отбросить эти тонкости, и ладно уж, решить, что всё так и будет, то важно, из какой именно клетки растение-мама сделает яйцеклетку. Ведь не все клетки несут дефектные хлоропласты. Так бы растение совсем не выжило. И если попадется клетка нормальная, то и никаких полосочек не будет. Представляется даже, что у растений есть какой-то механизм отбора нормальных клеток для зародышевого пути. Потому что пестролистность сильно снижает жизненность, а это им не выгодно совсем. Не заботятся растения о наших с вами эстетических устремлениях.
А как же тогда вообще получаются пестрые сеянцы? А вот как. Вы же помните про те важные гены? Которые все-таки наивные хлоропласты отдали на хранение в ядро? Возможно, мутации именно в этих генах и передаются через семена. И дают тот ничтожный процент пестролистности у сеянцев.
вот тут собственно самое важное))
Но тут мне еще одна фишка в голову пришла. Если мы делаем ставку на цитоплазматическую передачу пестролистности хост по материнской линии, то даже если в цитоплазме есть дефектные хлоропласты, проявятся они далеко не сразу. Чтобы это произошло, растение должно наделать много-много хлоропластов, чтобы потомки этих переданных мамой дефективных стали сколько-нибудь многочисленными. А это значит, если мы взяли пестролистное растение, опылили хоть какой пыльцой и получили сеянцы, нам надо их повыращивать подольше! И вполне возможно, что они и дадут нам в конце концов розеточку с невероятно интересными полосочками. И это как раз про страйки, когда разные полосочки в разные местах.
Ну или нет.
Потому что, как говаривал мой шеф, природа - это не посудная лавка!
Что же касается других признаков - ширины листа, волнистости, жатости, цвета черешков, цветков и прочего - тут, как мне кажется, обычная наследственность, доминанты-рецессивы. Хотя может быть и количественное наследоввание, и неполное доминирование, и что угодно - но скорее всего это обычная ядерная ДНК. И тут надо только настойчивость и правильный отбор родителей.
Хотя это не точно)))
Уф. Пришли бы ко мне, мы бы с вами посидели за чайком, я бы вам рассказала всего. А то писать, да еще и рисовать - бррр! Долго. Но ничего. Мы еще порисуем! Так что приходите. Будет познавательно.
Дальше тут:
ПС: Если кто-то хочет еще более подробных подробностей, то вот, можно почитать статью в журнале ВАВИЛОВСКИЙ ЖУРНАЛ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ, 2014, ТОМ 18, № 1. Статья так и называется - Цитоплазматическая наследственность. Автор И.А. Захаров-Гезехус. Она в свободном доступе. И написана совсем не сложно.