После получения всех этих новых многочисленных сведений об особенностях организации и эволюции генов у человека (сходным образом обстоит дело и у других высших организмов) стало ясно, что дать строгое определение того, что же такое собой представляет ген, довольно сложно. Но даже если бы такое определение сегодня имелось, его, как и всякое другое, не следовало бы считать незыблемым. Не зря говорил Спиноза: «Всякое определение есть ограничение». Однако в целом базовое представление о гене осталось в силе. Ген — это физическая (определенный участок ДНК) и функциональная (кодирует белок или РНК) единица наследственности.
...
Весьма интересные результаты были получены, в частности, при сравнении распределения по хромосомам сходных последовательностей ДНК человека и других животных. Приведем лишь один пример. Как уже указывалось, между геномами человека и мыши имеется большое сходство. На рис. 37 на цветной вклейке изображено расположение в разных хромосомах мыши сходных сегментов отдельных хромосом человека. Глядя на этот рисунок, мы можем увидеть, что участки одних и тех же хромосом человека распределены во множестве хромосом мыши. Это справедливо и наоборот. А что это значит? Это говорит нам о тех путях, по которым шла эволюция млекопитающих (ведь мышь и человек млекопитающие). Тщательно проанализировав картину, изображенную на рис. 37, ученые установили, что на границах разных участков ДНК мыши, которые обнаруживаются в составе ДНК человека, содержатся различные подвижные генетические элементы, тандемные повторы и другие «горячие точки», по которым, вероятно, и шла перестройка (рекомбинация) в ходе многовекового процесса эволюции животных организмов.

Рис. 37. Генетическое сходство (гомология) хромосом человека и мыши. Разными цветами и номерами на хромосомах мыши отмечены нуклеотидные последовательности человеческих хромосом, содержащие сходные сегмент.

Гены построены из кусков

Успехи в изучении генома человека, а еще ранее — проведенный анализ отдельных генов других высших организмов, привели к ряду принципиально новых и совершенно неожиданных для генетиков результатов в отношении устройства генов, особенно тех, которые кодируют белки. Со времени появления центральной догмы молекулярной биологии думали, что непрерывная линейная последовательность нуклеотидов в ДНК с помощью триплетов нуклеотидов кодирует непрерывную последовательность нуклеотидов в мРНК, а последняя как посредник передает эту информацию на рибосомы, которые, считывая ее, осуществляют синтез линейных молекул белков. Это соответствовало ситуации, которую первоначально наблюдали при изучении генов у бактерий. Однако у высших организмов, включая человека, (и даже у некоторых низших) картина оказалась более сложной.

Когда сравнивали мРНК и соответствующий белок, то действительно обнаруживали непрерывность их нуклеотидных и аминокислотных последовательностей. То же наблюдали и при сопоставлении последовательностей аминокислот в белках и нуклеотидов в геномах вирусов. Однако с появлением возможности секвенировать протяженные участки ДНК (т. е. непосредственно генов) как у некоторых вирусов, так и у высших организмов получили совершенно неожиданные результаты. Внутри нуклеотидных последовательностей ДНК, кодирующих белок, были обнаружены какие-то иные, ничего не кодирующие участки. Чудеса, да и только! В чем же дело? Оказалось, что многие гены «расчленены» на отдельные куски. Одни из этих кусков, как и положено, кодируют белок (их назвали экзонами), а другие никакие белки кодировать не способны (их назвали интронами) и расположены между экзонами. Таким образом, в гене кодирующие и не кодирующие участки перемежаются друг с другом. Так устроено большинство белок-кодирующих генов. Хотя имеются и исключения. В этих случаях говорят, что ген устроен из одного экзона и интронов не содержит.
...
Во всем этом и состоит основное ноу-хау в организации генов человека и других эукариотических генов. «Лоскутное» устройство большинства генов — чрезвычайно важное эволюционное приобретение высших организмов.
...
Новые предложения из фрагментов старых текстов

Экзон-интронная организация генов способствует еще одному механизму возникновения новых генов — созданию новых ДНКовых текстов из фрагментов старых. Это осуществляется в результате «тасования» уже предсуществующих экзонов, что может приводить к появлению нового их сочетания и новых белков с новыми функциями. Чаще всего это происходит за счет процесса присоединения новых экзонов к старым.

В процессе эволюции из общего предшественника образовались гены дрозофилы trx и ген человека alr. Ген человека hrx возник в результате присоединения к гену trx четырех новых экзонов. Это приводит к появлению в белке, кодируемом этим геном, четырех новых функциональных доменов, что существенно меняет его свойства по сравнению с предшественником. Такая ситуация вообще-то характерна для всех высших организмов, но у человека она встречается в 2–5 раз чаще, чем, например, у дрозофилы или червя.

Гены, расположенные на одной хромосоме, определяют как сцепленные (связанные) гены. Если гены расположены на разных хромосомах, они наследуются независимо (независимая сегрегация). Когда же гены находятся на одной и той же хромосоме (т. е. сцеплены), они неспособны к независимой сегрегации. Изредка в половых клетках могут происходить различные изменения хромосом в результате рекомбинационных процессов между гомологичными хромосомами. Один из таких процессов получил название кроссинговера. Из-за кроссинговера сцепление между генами одной группы никогда не бывает полным. Чем ближе расположены друг к другу сцепленные гены, тем меньше вероятность изменения расположения таких генов у детей по сравнению с родителями. Измерение частоты рекомбинаций (кроссинговера) используется для установления линейного порядка генов на хромосоме внутри группы сцепления. Таким образом, при картировании хромосом первоначально устанавливают, находятся ли данные гены в одной и той же хромосоме, без уточнения, в какой именно. После того, как хотя бы один из генов данной группы сцепления локализуют в определенной хромосоме (например, с помощью гибридизации in situ), становится ясным, что все другие гены этой группы сцепления находятся в той же самой хромосоме.

Первым примером связи генов с определенными хромосомами может служить обнаружение сцепления определенных наследуемых признаков с половыми хромосомами. Чтобы доказать локализацию гена в мужской половой Y-хромосоме, достаточно показать, что данный признак всегда встречается только у мужчин и никогда не обнаруживается у женщин. Группа сцепления женской X-хромосомы однозначно характеризуется отсутствием наследуемых признаков, передающихся от отца к сыну, и наследованием признаков матери.
...
«Жи, ши — пиши через и»

После секвенирования генома человека и ряда других организмов был проведен детальный компьютерный анализ нуклеотидных последовательностей. Подсчитано, например, сколько в ДНК может идти подряд букв А, или как часто Г встречается после Ц. И тут выяснилось, что в генах эти сочетания подчиняются определенным правилам, тогда как в промежутках между генами, там, где ничего существенного в ДНК не записано, частота сочетаний разных нуклеотидов близка к случайной. Где много генов, там много букв Г и Ц, а где генов нет, там много букв А и Т. Здесь опять можно провести параллель с обычным текстом. По правилам грамматики русского языка, которые мы учили в школе, «жи, ши — пиши через и», в словах после букв ж и ш буква ы не встречается. Нечто подобное характерно и для генетических текстов — в кодирующих участках некоторые сочетания нуклеотидов практически не встречаются, а распределение других сочетаний сильно отличается от случайного. Это был один из первых, но далеко не единственный результат анализа ДНК.

Знаки препинания (Генетическая пунктуация)

Как в письменном языке пунктуация (точки, запятые, тире и т.д.) используется для членения и графической организации текста, так и в ДНКовом тексте существуют всевозможные знаки-сигналы, обозначающие границы отдельных функциональных элементов. Без таких сигналов генетическая информация не может быть правильно считана с носителя. Классический пример из лингвистики — предложение «Убить нельзя помиловать». Если не поставить запятую, то остается непонятным, то ли убить, то ли помиловать. Так и в гене. Знаки препинания, в отличие от генетического кода, не так универсальны в живом мире. Часть из них у низших организмов (прокариот) существенно отличаются по сравнению с высшими (эукариотами), включая человека.

Ни одна из этих схем окончательно не доказана, однако полуконсервативная схема репликации ДНК представляется нам пока наиболее аргументированной, так как лучше других согласуется с моделью структуры ДНК, разработанной Уотсоном и Криком.
...

В конце 60-х годов XX века был осуществлен важный прорыв в исследовании хромосом. Обусловлен он был всего лишь тем, что для их окраски стали использовать специальное контрастное вещество — акрихин-иприт, а затем и другие сходные с ним соединения. Такая окраска позволила выявить внутри хромосом большое число разных субструктур, которые не обнаруживались под микроскопом без окрашивания. После окрашивания хромосом специфическим красителем Гимза-Романовского они выглядят как зебры: вдоль всей длины видны поперечные светлые и темные полосы, имеющие окраску разной интенсивности.
Эти полосы получили название хромосомных G-сегментов или полос (рис. 9). Картина сегментации сильно отличается у разных хромосом, но расположение хромосомных сегментов постоянно у каждой из хромосом во всех типах клеток человека.
Природа полос, выявляемых при окраске, до конца еще не ясна. Сейчас установлено только, что участки хромосом, соответствующие темным полосам (названные R-полосами), реплицируются раньше, чем светлые участки (названные G-полосами). Таким образом, полосатость хромосом скорее всего все же имеет некий до конца еще не понятый смысл.
Окрашивание хромосом очень облегчило их идентификацию, а в дальнейшем способствовало определению расположения на них генов (картированию генов).

Рис. 9. Специфические хромосомные G-сегменты, выявляемые при окраске хромосом человека, и система их обозначения согласно решению международной конференции в Париже в 1971 году. Цифрами под хромосомами указаны их номера. X и Y — половые хромосомы, p — короткое плечо, q — длинное плечо хромосом
Хотя детальные процессы, происходящие при окрашивании, еще не до конца ясны, очевидно, что картина окраски зависит от такого параметра, как увеличенное или уменьшенное содержание в отдельных полосах хромосом АТ или ГЦ-пар. И это еще одно общее сведение о геноме — он не однороден, в нем есть районы, обогащенные определенными парами нуклеотидов.

Это, в частности, может быть связано с повторяемостью некоторых типов нуклеотидных последовательностей ДНК в определенных районах.

В 20-х годах минувшего столетия известный американский генетик Сьюэл Райт вывел математическую формулу, с помощью которой можно рассчитать степень увеличения гомозиготности в популяции под влиянием близкородственного спаривания. Позже русский генетик Д.А. Кисловский слегка подкорректировал формулу и теперь мы знаем ее как формулу Райта-Кисловского.
(Есть варианты формулы со степенью n+n_i+1 и n+n_i-1, это в зависимости от того как считать количество рядов в родословной — до самого пробанда (–1), или до его родителей (+1), математически это равноценные варианты)
Не скажу, что формула плоха. Но! (и это очень большое НО) она совершенно не годится в той области, где ее сейчас применяют. Дело в том, что в те времена, никто не знал точно, что же именно является физическим носителем наследственной информации и каким образом происходит передача этой информации от родителей потомству. До открытия ДНК оставалось еще 3 десятилетия. Возможно, и, скорее всего, что Райт считал гены дискретными, не связанными друг с другом частицами, присутствующими в клетке и потому они равномерно перемешиваются при слиянии двух половых клеток.
Потому как его формула замечательно описывает процессы смешивания мелких сыпучих веществ и жидкостей.

При этом широко применяют массовый отбор, когда из стада отбирают большую группу особей в больших стадах мясного скота, в больших отарах овец, когда невозможно установить происхождение животных и произвести комплексную оценку. Массовый отбор прост по форме, но малоэффективен, так как продуктивность растет медленно, племенные качества животных не улучшаются.
Особое значение имеет метод отбора животных по качеству потомства. Давно известно, что одинаковые по внешнему виду матки, выращенные в одних и тех же условиях, дают разное по качеству потомство. Отбор лучших маток для воспроизводства имеет большое значение для совершенствования стад. Еще большее значение имеет отбор лучших производителей, от которых за год получают сотни и даже тысячи потомков. Поэтому их проверяют по качеству потомства более тщательно.
Все существующие методы оценки производителей по качеству потомства можно разделить на 5 групп.
1. Оценка дочерей сравниванием с качествами их матерей. Разница в продуктивности матерей и дочерей при одинаковых условиях кормления и содержания позволяет судить о производителе — улучшатель он или ухудшатель.
2. Метод сравнивания потомков нескольких производителей между собой.
3. Сравнивание показателей потомства оцениваемого производителя с показателями сверстниц стада и средними показателями по стаду.
4. Оценка нескольких производителей по качеству их потомства при подборе для этих целей выравненых групп маток.
5. Метод сопоставления продуктивности дочерей от произ­водителей, отнесенных к 1 классу.

В зоотехнической литературе и практике животноводства можно встретить немало противоречивых фактов и наблюдений по влиянию родственного спаривания на качество получаемого потомства. Наряду с отрицательными результатами родственного спаривания известны примеры и безвредного и даже положительного его влияния. В зависимости от результатов такого спаривания специалисты-исследователи и практики относятся к нему по-разному. Одни считают его весьма ценным и незаменимым методом совершенствования пород, другие — нетерпимым злом, которого следует всячески избегать; некоторые указывают на закрепляющее наследственность действие родственного спаривания, иные же — на расчленяющее его действие. Следует заметить, что судить о биологической сущности и последствиях родственного, спаривания, вообще, без учета конкретных условий, нельзя. В каждом случае его применения в а лаю учитывать многие факторы, и в первую очередь степень родства спариваемых животных.

Учет степени родства (масштаб для измерения степени инбридинга). Первая попытка привести в систему разнообразные случаи инбредного спаривания животных принадлежит упомянутому выше Лендорфу. Он предложил характеризовать степень родственного спаривания числом «свободных поколений» (величина, показывающая, через сколько поколений должна как бы пройти кровь предка с повторяющейся в разных местах родословной кличкой, чтобы встретиться вновь при спаривании родителей пробанда, степень инбридинга, которого желают определить). При этом безразлично, повторяется ли кличка общего предка в одной стороне родословной (материнской или отцовской) или в обеих (и в материнской и в отцовской). Чтобы выяснить, является данное животное продуктом родственного спаривания или нет, необходимо иметь родословную этого животного.

Понятия кровности в зоотехнию введено задолго до появления работ Г. Менделя и развития генетики вообще; но оно может быть понято и с генетической точки зрения. Возьмем простейший случай моногибридного скрещивания доминантной формы (SS) с рецессивной (ss). В первом поколении получим: SS×ss= Ss — потомство, на 50% унаследовавшее фактор данного признака от одной родительской формы (ss) и на 50% от другой, т.е, оно «полукровно», во втором поколении при спаривании Ss×SS получим SS и Ss, т.е. в общем числе помесей второго поколения отношение между доминантным и рецессивным факторами будет 3S и 1s или ¾S от одной формы и ¼s от другой. Следующее спаривание животных ¾ крови (с генотипами SS и Ss) с исходной формой SS даст:
1) SS×SS=SS+SS
2) Ss×SS=SS+Ss
_________________
∑=SS+SS+SS+Ss
Из общего числа 8 наследственных факторов у помесей третьего поколения поглотительного скрещивания 7, или ⅞, будет от улучшенной породы SS и 1, или ⅛, — от улучшаемой ss и т.д.
Скорость процесса поглощения в ряде поколений зависит от числа пар наследственных факторов, по которым различаются скрещиваемые породы. Чем меньше число таких факторов участвует в скрещивании, тем быстрее будет идти поглощение. Дж. Лаш провел расчеты расщеплений в разных поколениях (генерациях) поглотительного скрещивания, исходя из различий между скрещиваемыми порогами по 19 парам свободно менделирующих факторов, а в другом случае по 38 парам. Результаты этих расчетов для второго случая графически представлены на рисунке 122, При рассмотрении кривых можно обнаружить, что наибольшей изменчивостью отличаются помеси второго поколения (¾-кровные); далее по мере нарастания кровности изменчивость уменьшается, кривые распределения становятся все более асимметричными, а. доля животных, имеющих все наследственные факторы улучшающей породы, увеличивается. Так, среди помесей ¹⁵⁄₁₆ крови только у 0,63% животных имеются все 38 пар наследственных факторов, полученных от улучшающей породы; среди помесей ³¹⁄₃₂ крови таких животных насчитывается в среднем уже 8,61%, а среди помесей ⁶³⁄₆₄ крови — 29,93%. Полное поглощение наследственности одной породы наследственностью другой практически почти невозможно, да в этом и нет особой необходимости.

Поглотительное, или преобразовательное, скрещивание
Поглотительное скрещивание применяют для коренного улучшения одной породы с помощью другой в тех случаях, когда какая-либо местная порода не отвечает предъявляемым к ней требованиям, но и не может быть сразу полностью заменена другой, более совершенной. Оно используется также для увеличения поголовья плановой (в данной области) заводской породы путем получения высококровных помесей в результате спаривания производителей этой породы с матками местной (улучшаемой) породы, а в отдельных случаях и для выведения новой породы.

Разработка и широкое применение данного метода принадлежит овцеводам и относится к концу средних веков, когда шло массовое превращение грубошерстного овцеводства в тонкорунное.

Порода, которая подвергается улучшению, называется улучшаемой, а та, при помощи которой проводится улучшение,—улучшающей. Улучшение поглотительным скрещиванием одной породы с помощью другой схематически сводится к получению помесей двух пород и к последующему спариванию их в ряде поколений с производителями улучшающей породы. В результате систематического скрещивания помесей с животными улучшающей породы местная порода все более приобретает качества улучшающей породы, а также и новые качества. Помесей, полученных в результате скрещивания животных двух пород, называют полукровными (полукровками), а полученных в результате последующих скрещиваний помесей первого поколения («полукровных») с животными улучшающей породы, — обычно по «долям крови» улучшающей породы: помесей второго — ¾-кровными, третьего поколения ⅞-кровными и т. д. Если условно обозначить улучшающую породу через А, ее наследственность— через 1, улучшаемую породу — через В и ее наследственность по улучшающей породе — через 0, то помеси первого поколения будут иметь кровность: (А+В)÷2=(1+0)÷2=½ — полукровка; при спариваиии полукровки с животным улучшающей породы, во втором
поколении получим: (½А+А)÷2=(½А+1А)÷2=¾А.
Продолжая далее спаривание помесных животных с чистопородными улучшающей породы, получим:
в третьем поколении (¾А+1А)÷2=⅞А;
в четвертом поколении (⅞А+1А)÷2=¹⁵⁄₁₆А;
в пятом поколении (¹⁵⁄₁₆А+1А)÷2=³¹⁄₃₂А;
и т.д.

Ниже приводится более подробная схема классификации методов разведения сельскохозяйственных животных, вытекающих из приведен­ных выше положений
Методы разведения, в т.ч.:
— Чистое или чистопородное;
— Скрещивание:

• Поглотительное
• Вводное
• Воспроизводительное
• Промышленное
• Переменное

Некоторые зарубежные авторы (Энгелер, 1957, и др.), особенно биологй и генетики, слишком суживают понятие «чистое разведение», определяя его как спаривание животных с одинаковой наследственностью (отождествляя с родственным спариванием), они крайне расширенно трактуют скрещивание, относя к нему и спаривание животных одной породы, но с различной наследственностью, хотя бы такие различия касались лишь одного какого-нибудь признака, а также спаривание животных разных пород и даже разных видов. Такое широкое понимание скрещивания, допустимое, может быть, с узкогенетической точки зрения, не может- удовлетворить зоотехника; оно игнорирует качественные различия как между животными, так и между потомками, полученными, в результате спаривания животных, взятых в одном случае из одной породы, в другом — из разных пород, а в третьем — из разных видов.

Основные методы разведения — чистое, скрещивание и гибридизация— различны не только по форме, но и по существу (по получаемым результатам). Неодинакова и их биологическая природа. При чистом разведении получают животных, относительно сходных по типу, продуктивности, наследственным особенностям и племенной ценности с родителями. Помеси же, пЬявляющиеся в результате скрещивания, качественно отличны от исходных родительских форм; им присущи повышенные изменчивость, жизнеспособность, продуктивность и другие проявления гетерозиса. Однако из-за высокой гетерозиготности при разведении «в себе» они дают сложные расщепления и более разнообразное, разнокачественное потомство. Что касается гибридизации, то не между всякими видами она осуществима. Если же гибриды и рождаются, то часто они бывают бесплодны в одном или обоих полах; по своим биологическим свойствам они резко отличаются и от чистопородных животных и от помесей, полученных в результате скрещивания животных разных пород одного вида.