Основы генетики и селекции

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка

Лаборатория «Основы генетики и селекции» позволяет выявлять закономерности наследственности и изменчивости, создавая и скрещивая особей, обладающих определенным набором аллелей генов. В качестве таких особей выступают виртуальные представители домашней кошки. Таким образом, с помощью созданных в данной лаборатории экспериментальных установок можно изучать генетику домашней кошки.

Компоненты интерактивных моделей

• «Вольер» – участок территории, на котором размещены виртуальные животные. Вольер разделен на три отсека – «Производители», «Потомки» и отсек для проведения скрещиваний.
• Виртуальные животные, иллюстрирующие различные варианты фенотипов домашней кошки. Животных можно скрещивать и получать от них потомство.
• Кнопки для проведения скрещиваний виртуальных животных, расположенные в нижней части вольера.
• Гистограммы, отображающие численность самцов и самок разных фенотипов в потомстве. Под гистограммами расположены поля ввода, с помощью которых можно проводить статистический анализ результатов скрещивания (с помощью критерия хи-квадрат).

Генотип особей

Все виртуальные кошки несут определенный набор аллелей 16-ти генов, полностью определяющий внешние признаки животных: окраску, наличие шерсти и ее длину, форму хвоста, лап и ушей. В большинстве предложенных задач животные-производители отличаются по одному – трем генам. Проведение скрещиваний животных позволяет установить правила, по которым наследуются те или иные признаки у домашней кошки. На примере домашней кошки можно исследовать полное и неполное доминирование аллелей, комплементарность и эпистаз, летальные мутации, сцепленное с полом наследование генов.

Размещение особей

В правой части виртуального вольера размещены самки, в левой – самцы. В отсеке «Производители» одну ячейку всегда занимает только одно животное. В отсеке «Потомки» в одной ячейке может находиться целая группа особей, если они имеют одинаковый фенотип. Под каждой ячейкой с изображением животного отображается число находящихся в ней особей.

Проведение скрещиваний

Чтобы провести скрещивание, нужно выбрать двух особей, которых мы хотим скрестить. Предположим, что требуется скрестить кошку и кота, находящихся в отсеке «Производители». Если мы дважды щелкнем мышью по иконке каждой особи, то животные отобразятся в верхней строчке отсека для проведения скрещиваний.

Проведем однократное скрещивание между особями. Для этого нажмем на кнопку «Провести скрещивание». В нижней строчке отсека появятся котята (их обычно шесть, но может быть меньше, если какие-то потомки оказались нежизнеспособными на эмбриональной стадии). Котята-самцы отображаются слева, самки – справа.

Если мы повторно нажмем на кнопку «Провести скрещивание», то котята предыдущего скрещивания исчезнут (окажутся исключены из племенной работы), а на их месте появятся котята другого помета. Чтобы этого не происходило, можно после каждого скрещивания вручную (с помощью мышки) переносить нужных нам котят в отсек «Потомки». Можно также нажать на кнопку «Добавить результат скрещивания в отсек "Потомки"» – тогда все полученные при однократном скрещивании котята будут отсажены в отсек «Потомки».

Если котята отображаются зачеркнутыми, это значит, что они погибли вскоре после рождения из-за мутаций, не совместимых с жизнью. Однако при некоторых мутациях котята могут погибнуть и на эмбриональной стадии: в этом случае количество котят в потомстве снижено, но зачеркнутые особи в потомстве не появляются.

Для анализа расщепления гибридов первого поколения лучше воспользоваться возможностью проведения многократных скрещиваний. При нажатии на кнопку «Провести 10 скрещиваний и поместить результат в отсек "Потомки"» мгновенно происходит сразу 10 скрещиваний выбранных особей, и все полученные котята автоматически помещаются в отсек «Потомки» (и, соответственно, не отображаются в нижней строчке отсека для скрещиваний).

Если мы хотим исключить особь из племенной работы, нужно воспользоваться кнопкой «Удалить выделенную особь». Выделите животное, щелкнув по нему мышкой (выделение отобразится рамкой), и нажмите на кнопку удаления. Если в ячейке сидит группа особей, то будет удалена верхняя из них, имеющая первый порядковый номер.

Для анализа расщепления в потомстве удобно использовать гистограммы, отображающие количества особей разных фенотипов в отсеке «Потомки». Однако для адекватного анализа нужно следить, чтобы в отсеке случайно не оказались животные, имеющие разных родителей. Поэтому удобно использовать кнопку «Очистить отсек "Потомки"»: при нажатии на нее исчезают все особи в отсеке «Потомки», а особи в отсеке «Производители» остаются.

Если в ходе проведения скрещивании были допущены ошибки, используйте кнопку «Вернуться к первоначальному состоянию»: она возвращает задачу к ее исходному виду.

Статистический анализ

Столбчатые диаграммы отображают количество различающихся по фенотипу особей, сидящих в отделе «Потомки». Под диаграммой расположено поле ввода, с помощью которого можно провести статистический анализ расщепления признаков, используя критерий хи-квадрат.

Предположим, мы провели дигибридное скрещивание и получили котят четырех фенотипов (например, в количествах 333, 119, 111, 37). Мы хотим проверить, соответствует ли наблюдаемое расщепление признаков 9 к 3 к 3 к 1. Введем эти числа в правильном порядке в поля ввода, расположенные под столбцами гистограммы, и нажмем зеленую галочку – кнопку проверки ответа. Если результаты эксперимента соответствуют теоретически ожидаемому расщеплению 9 к 3 к 3 к 1, мы получим подтверждение «Соответствует». Если результаты отличаются от теоретически ожидаемых, появится надпись «Не соответствует». Если из-за малого количества потомков критерий не позволяет провести проверку, появится надпись «Неизвестно».

Для корректного проведения анализа необходимо следить за тем, чтобы в отсеке «Потомки» находились только потомки одних и тех же родителей.