Как определить соотношение фенотипов?

Определяют соотношение фенотипов так: считают, какая доля (или число) потомков проявляет каждый наблюдаемый признак, а затем сокращают эти числа до простых целых. Алгоритм и самые частые случаи ниже.

Универсальный алгоритм

1. Запишите генотипы родителей и тип взаимодействия аллелей для каждого гена: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, сцепление с полом, эпистаз и т.п.

2. Перечислите гаметы каждого родителя (с одинаковыми вероятностями).

3. Составьте решётку Пеннета или используйте правило произведения вероятностей для независимых генов.

4. Переведите генотипы в фенотипы (что видно наружу).

5. Сгруппируйте по фенотипам и посчитайте частоты; сократите до простого отношения (например, 3:1, 9:3:3:1).

Классические одно- и двухгенные случаи

1) Один ген, полное доминирование

• Пример: Aa × Aa

• Генотипы: 1 AA : 2 Aa : 1 aa

• Фенотипы: 3 доминантный : 1 рецессивный → 3:1

2) Один ген, неполное доминирование / кодоминирование

• Пример: A¹A² × A¹A²

• Генотипы = фенотипы: 1 A¹A¹ : 2 A¹A² : 1 A²A² → 1:2:1

3) Тест-кросс при полном доминировании

• Пример: Aa × aa → фенотипы 1:1

4) Два гена, независимое наследование (без эпистаза)

• Пример: AaBb × AaBb

• Фенотипы: 9:3:3:1
  (9 — оба доминантные, 3 — A доминантный/B рецессивный, 3 — A рецессивный/B доминантный, 1 — оба рецессивные)

5) Дигибридный тест-кросс

• Пример: AaBb × aabb → 1:1:1:1

Быстрые расчёты вероятностями (без решётки)

Для независимых генов и полного доминирования:

• Вероятность доминантного фенотипа по одному гену в скрещивании Aa × Aa = 3/4, рецессивного = 1/4.

• Для n независимых генов:

  • «Все доминантные фенотипы» = $(3/4)^n$

  • «Ровно k рецессивных фенотипов» = $\binom{n}{k}(1/4)^k(3/4)^{n-k}$

Пример (три гена AaBbCc × AaBbCc):
0 рецессивных: 27/64, 1 рецессивный: 27/64, 2 рецессивных: 9/64, 3 рецессивных: 1/64 → 27:27:9:1.

Когда классические соотношения меняются

Эпистаз (взаимодействие генов):

• Рецессивный эпистаз: 9:3:4

• Доминантный эпистаз: 12:3:1

• Дубликатные доминантные гены: 15:1

• Дубликатные рецессивные: 9:7
  (Механизм эпистаза диктует, какие генотипы «сливаются» в один фенотип; считайте по правилу произведения и объединяйте классы.)

Летальные аллели:

• Если один гомозиготный класс нежизнеспособен, ожидаемое 1:2:1 по генотипам «обрезается» до 2:1 по фенотипам среди выживших.

Сцепление с полом (X-сцепленные признаки):

• Потомки самцы и самки имеют разные вероятности фенотипов; считайте отдельно для полов, затем объединяйте.

Генные связи (сцепление генов в одной хромосоме):

• При тест-кроссе особи AB/ab × ab/ab доли фенотипов: родительские типы по $(1−r)/2$ каждый, рекомбинантные по $r/2$, где r — частота кроссинговера. Соотношение выводят из этих долей.

Неполная пенетрантность/вариабельная экспрессивность:

• Ожидаемое теоретическое соотношение может «смазываться»; в задачах обычно либо игнорируют, либо задают пенетрантность явно и умножают вероятности на неё.

Мини-пример пошагово

Задача: «Определить соотношение фенотипов при AaBb × AaBb, полное доминирование, независимое наследование».

1. Гаметы каждого родителя: AB, Ab, aB, ab (по 1/4).

2. Вероятности по каждому гену: доминантный фенотип = 3/4, рецессивный = 1/4.

3. Совмещаем:

• Оба доминантные: $(3/4)\times(3/4)=9/16$

• A доминантный, B рецессивный: $(3/4)\times(1/4)=3/16$

• A рецессивный, B доминантный: $(1/4)\times(3/4)=3/16$

• Оба рецессивные: $(1/4)\times(1/4)=1/16$

4. Переводим в отношение: 9:3:3:1.

Проверка на практике

Если у вас есть реальные подсчёты потомков, сравните наблюдаемое с ожидаемым с помощью критерия χ²:
$\chi^2=\sum \frac{(O-E)^2}{E}$, где O — наблюдаемое, E — ожидаемое число особей каждого фенотипического класса. Совпадение/расхождение подскажет, верна ли выбранная модель наследования.

Это и есть рабочий путь: определить модель, посчитать вероятности/решётку, объединить в фенотипы и сократить до простого отношения.