Наследование признаков сцепленных с Y-хромосомой: задачи

Признаки, гены которых лежат в Y-хромосоме, передаются по особому правилу: только от отца к сыну и никогда к дочери. Такое наследование называют голандрическим, и задачи на него выглядят непривычно после стандартных скрещиваний по Менделю. Чтобы уверенно решать задачи на наследование признаков сцепленных с Y-хромосомой, нужно держать в голове, что носителем гена может быть только мужской пол, а вероятность проявления признака у сыновей зависит лишь от генотипа отца. Ниже разберём схему скрещивания, типовые расчёты и подводные камни, а соседний tool поможет собрать условие вашей задачи и получить пошаговое решение.

Что значит «сцеплено с Y-хромосомой»

У человека пол определяется парой половых хромосом: $XX$ у женщин и $XY$ у мужчин. Аутосомы парны и одинаковы у обоих полов, а вот половые хромосомы различаются. Y-хромосома мала и несёт мало генов, но среди них есть такие, аллели которых отсутствуют в X-хромосоме. Признаки, контролируемые этими генами, называют голандрическими (от греческого «holos» - весь и «andros» - мужчина), то есть «полностью мужскими».

Ключевая особенность: у голандрического гена нет гомолога в X-хромосоме, поэтому у мужчины он всегда в единственном числе - состояние гемизиготности. Понятия «доминантный» и «рецессивный» здесь почти не работают: раз аллель один, он и проявляется. Поэтому задачи на наследование признаков сцепленных с Y-хромосомой сводятся к простому вопросу: есть ли нужный аллель в Y-хромосоме отца.

Рассчитать для своей задачи

Главное правило голандрического наследования

Запишем правило, на котором держится решение любой задачи: признак передаётся строго по мужской линии - от отца ко всем сыновьям и ни к одной дочери. Дочери получают от отца только X-хромосому, значит, голандрический ген им не достаётся в принципе. Сыновья же получают от отца именно Y-хромосому, а вместе с ней - и весь набор её генов.

Отсюда два следствия, которые экономят время на экзамене:

• если признак есть у отца, он будет у всех его сыновей (вероятность $100\%$) и ни у одной дочери ($0\%$);
• если у отца признака нет, ни у одного сына его тоже не будет, как бы его ни проявляла мать.

Мать в голандрическом наследовании вообще не влияет на признак: её генотип по этому гену записать невозможно, ведь Y-хромосомы у неё нет. Это резко упрощает решётку Пеннета.

Как записывать генотипы в задаче

Генотип в задачах на Y-сцепление принято обозначать через символ половых хромосом с верхним индексом гена. Пусть ген голандрического признака - $H$ (например, гипертрихоз ушной раковины). Тогда:

• мужчина с признаком - $X Y^{H}$;
• мужчина без признака - $X Y$;
• любая женщина - $XX$ (индекс не ставим, гена в её хромосомах нет).

Заметьте: у женщины генотип по этому локусу всегда одинаков и не несёт информации о признаке. Поэтому при анализе родословной женщина-«передатчик» голандрического гена невозможна в принципе - если в семье признак идёт «через дочь», это уже не Y-сцепление, а другой тип наследования. Похожий разбор для X-сцепления есть в материале про задачи на сцепленное с полом наследование дальтонизма.

Рассчитать для своей задачи

Схема скрещивания и решётка Пеннета

Разберём типовую задачу. Отец с гипертрихозом ушной раковины ($X Y^{H}$) и здоровая мать ($XX$) имеют детей. Какова вероятность рождения сына с признаком и дочери с признаком?

Запишем гаметы. Мать даёт только $X$. Отец даёт два типа гамет: $X$ и $Y^{H}$ в соотношении $1:1$. Перемножим:

$P: \; XX \times X Y^{H}$

$F_1: \; \tfrac{1}{2}\,XX \; (\text{дочь, здорова}) \; + \; \tfrac{1}{2}\,X Y^{H} \; (\text{сын с признаком})$

Вывод: все дочери здоровы, все сыновья несут признак. Если в задаче спрашивают вероятность относительно всех детей, то «сын с признаком» - это $50\%$ (половина детей - мальчики, и все они с признаком). А вот среди мальчиков доля носителей - $100\%$. Различать «среди всех детей» и «среди сыновей» критически важно: на этом теряют баллы чаще всего.

Y-сцепление против X-сцепленного и аутосомного

В задачах часто требуется определить тип наследования по родословной. Отличить Y-сцепление помогает таблица признаков. При голандрическом наследовании больны только мужчины, признак идёт непрерывно по мужской линии и никогда не проявляется у женщин и не передаётся через них. При X-сцепленном рецессивном (как дальтонизм или гемофилия) больны преимущественно мужчины, но мать-носительница передаёт ген - здесь работает анализ генотипа матери. При аутосомном наследовании признак встречается у обоих полов одинаково часто.

Если в родословной женщина проявляет признак - Y-сцепление сразу отпадает. Если больной отец не передал признак сыну - тоже отпадает. Эти два «стоп-сигнала» решают большинство задач на определение типа наследования. Подробный алгоритм разбора схем приведён в статье про анализ родословных и определение типа наследования.

Рассчитать для своей задачи

Расчёт вероятностей в разных формулировках

Чтобы не путаться, держите в уме три формулировки вопроса и три ответа для случая «отец с признаком, мать без»:

• вероятность, что случайный ребёнок имеет признак: $\tfrac{1}{2}$ (только сыновья, а их половина);
• вероятность, что сын имеет признак: $1$ (все сыновья наследуют Y-хромосому отца);
• вероятность, что дочь имеет признак: $0$ (дочери не получают Y-хромосому).

Если отец без признака, все три вероятности равны нулю независимо от матери. Никаких квадратных корней или произведений вероятностей, как в дигибридном скрещивании, тут не нужно - структура наследования предельно линейна. Именно поэтому задачи на наследование признаков сцепленных с Y-хромосомой считаются одними из самых «механических» в школьной и вузовской генетике, если не упустить логику пола.

Примеры голандрических признаков

В реальной генетике человека твёрдо установленных голандрических признаков немного, и в задачах обычно используют учебный набор:

• гипертрихоз ушной раковины (волосатость наружного края уха);
• ихтиоз кожи, сцепленный с Y (в части источников);
• гены, отвечающие за развитие семенников (фактор $SRY$) - биологически важнейший, но в задачах на потомство почти не встречается.

Важно: ген $SRY$ - это «переключатель» мужского пола, а не обычный голандрический признак для расчётов. В учебных задачах его упоминают как пример гена Y-хромосомы, но скрещивания строят вокруг условного признака типа гипертрихоза. При решении не подменяйте биологическую достоверность учебной моделью - в задаче важна логика передачи, а не клиническая точность списка.

Алгоритм решения задачи

Чтобы решать задачи на наследование признаков сцепленных с Y-хромосомой быстро, действуйте по шагам:

1. Определите пол каждого человека в условии и запишите половые хромосомы ($XX$ или $XY$).
2. У мужчин с признаком поставьте индекс гена в Y-хромосоме ($X Y^{H}$), у женщин индекс не ставьте.
3. Распишите гаметы: мать всегда даёт $X$, отец - $X$ и $Y$ (с индексом или без).
4. Постройте решётку Пеннета $2\times2$ или просто перечислите потомков.
5. Ответьте ровно на тот вопрос, что задан: среди всех детей, среди сыновей или среди дочерей.

Частые ошибки

• Приписывают признак дочери. Дочь не получает Y-хромосому, поэтому голандрический признак у неё невозможен ни при каком генотипе отца.
• Учитывают генотип матери. Мать не несёт ген Y-хромосомы; её участие в задаче ограничено выдачей $X$-гаметы.
• Путают «среди всех детей» и «среди сыновей». Вероятность $100\%$ для сыновей превращается в $50\%$, если считать от всех детей.
• Применяют доминантность и рецессивность. У гемизиготного мужчины аллель один, поэтому термины «доминантный/рецессивный» к проявлению признака почти не применимы.
• Считают Y-сцепление по женщине с признаком. Если признак есть у женщины, тип наследования - точно не голандрический.

FAQ

Может ли голандрический признак исчезнуть в роду? Да: достаточно, чтобы у мужчины-носителя родились только дочери. Признак прервётся, потому что передавать его дальше некому - он идёт строго по мужской линии.

Чем Y-сцепление отличается от X-сцепленного наследования в задаче? При Y-сцеплении ген есть только у мужчин и передаётся всем сыновьям; при X-сцеплении ген может нести женщина-носительница, и тогда в расчёт входит её генотип, а признак у сыновей появляется лишь с вероятностью $\tfrac{1}{2}$.

Как быстро отличить голандрическое наследование по родословной? Признак проявляется только у мужчин, идёт непрерывно от отца к каждому сыну и ни разу не передаётся через женщин. Любое нарушение этих условий означает другой тип наследования.

Коротко

Задачи на наследование признаков сцепленных с Y-хромосомой решаются по одному правилу: голандрический ген передаётся от отца всем сыновьям и ни одной дочери, а мать на признак не влияет. Запишите половые хромосомы, поставьте индекс гена только мужчинам, распишите гаметы и аккуратно ответьте на заданный вопрос, различая долю среди всех детей и долю среди сыновей. Тогда даже непривычная формулировка сведётся к простой решётке Пеннета без лишних вычислений.