Krzyżówki genetyczne w biologii: genetyka dziedziczenia w praktyce

Krzyżówka genetyczna to schemat pokazujący, jakie kombinacje alleli mogą otrzymać potomkowie dwóch osobników o znanym genotypie. Rozwiązuje się ją, rozpisując gamety każdego rodzica i łącząc je w tabeli zwanej szachownicą Punnetta. Przy krzyżówce dwóch heterozygot w dziedziczeniu jednogenowym otrzymujemy klasyczny stosunek fenotypów 3 do 1. Ten jeden wynik odpowiada za większość punktów w zadaniach maturalnych z tego działu.

Zacznijmy od liczby, która powinna dać do myślenia: w arkuszach maturalnych z biologii zadania genetyczne od lat mają jedną z najniższych średnich zdawalności w całym egzaminie. Nie dlatego, że są trudne pojęciowo. Dlatego, że większość osób zapisuje krzyżówkę, otrzymuje poprawny wynik liczbowy i przegrywa punkty na interpretacji, bo myli genotyp z fenotypem albo zapomina o pytaniu o prawdopodobieństwo.

Cztery pojęcia, bez których nic nie zadziała

Zanim narysujesz cokolwiek, musisz mieć w głowie ostry podział między tymi terminami. Genetyka jest tu bezlitosna, bo różnica jednej litery zmienia całą odpowiedź.

PojęcieCo oznaczaPrzykład
Allelwariant genuA lub a
Genotypzestaw alleli osobnikaAA, Aa, aa
Fenotypcecha widocznakwiat czerwony
Homozygotadwa jednakowe alleleAA lub aa
Heterozygotadwa różne alleleAa

Allel dominujący zapisujemy wielką literą i wystarczy jedna jego kopia, żeby cecha się ujawniła. Allel recesywny warunkuje cechę tylko w układzie podwójnym. Dlatego heterozygota Aa wygląda tak samo jak homozygota dominująca AA, choć dziedziczy zupełnie inaczej. Cała diagnostyka nosicielstwa chorób opiera się właśnie na tej różnicy.

Jak rozwiązać krzyżówkę genetyczną krok po kroku

Krok 1. Wypisz genotypy rodziców i sprawdź, czy dane w treści zadania pozwalają je jednoznacznie ustalić. Jeśli w zadaniu pojawia się osobnik o cesze recesywnej, jego genotyp jest pewny, bo może być tylko aa.

Krok 2. Rozpisz gamety. Każdy rodzic przekazuje jeden allel z pary, więc heterozygota Aa daje dwa typy gamet, A oraz a, w równych proporcjach. Homozygota daje jeden typ.

Krok 3. Zbuduj szachownicę: gamety jednego rodzica w kolumnach, drugiego w wierszach. W każdą kratkę wpisz połączenie.

Krok 4. Policz osobno stosunek genotypów i osobno stosunek fenotypów. Przy krzyżówce Aa × Aa genotypy dają 1:2:1, a fenotypy 3:1. To dwie różne odpowiedzi na dwa różne pytania.

Krok 5. Przelicz na procenty, jeśli zadanie pyta o prawdopodobieństwo. Trzy kratki na cztery to 75 procent.

Przypadek z poradni genetycznej

Para zgłasza się przed planowaną ciążą, bo oboje mają w rodzinie mukowiscydozę, choć sami są zdrowi. Choroba jest warunkowana przez allel recesywny. Skoro rodzice są zdrowi, ale w rodzinie choroba wystąpiła, oboje mogą być heterozygotami, czyli nosicielami.

Krzyżówka Aa × Aa daje potomstwo o rozkładzie: 25 procent AA, 50 procent Aa, 25 procent aa. Dziecko chore to wyłącznie aa, czyli ryzyko wynosi 25 procent w każdej ciąży niezależnie od poprzednich. Zdrowych dzieci będzie 75 procent, ale dwie trzecie z nich będzie nosicielami. Ta ostatnia informacja jest w praktyce klinicznej ważniejsza niż sam wynik, bo dotyczy następnego pokolenia.

Warto zauważyć, że krzyżówka nie przewiduje, co się stanie. Podaje prawdopodobieństwo dla pojedynczego zdarzenia. Rodzina z czwórką chorych dzieci nie obala reguły 3:1, tak samo jak cztery orły pod rząd nie obalają uczciwości monety.

Kiedy klasyczny schemat przestaje wystarczać

Reguły Mendla opisują sytuację, w której jeden gen warunkuje jedną cechę, a allele dzielą się na dominujący i recesywny. Rzeczywistość bywa bardziej złożona i alternatywne modele też pojawiają się w zadaniach.

Przy dominowaniu niepełnym heterozygota ma cechę pośrednią, więc czerwony kwiat skrzyżowany z białym daje różowy, a stosunek fenotypów wynosi 1:2:1, nie 3:1. Przy allelach wielokrotnych, jak w grupach krwi, jeden gen ma trzy warianty: IA, IB oraz i, przy czym dwa pierwsze są względem siebie równorzędne. Przy dziedziczeniu sprzężonym z płcią gen leży na chromosomie X, przez co daltonizm i hemofilia występują znacznie częściej u mężczyzn, bo mają tylko jeden taki chromosom.

Najczęściej zadawane pytania o krzyżówki genetyczne

Co to są krzyżówki genetyczne?

To graficzne schematy przedstawiające możliwe połączenia gamet dwóch osobników i wynikające z nich genotypy potomstwa. Opracował je Reginald Punnett na początku XX wieku jako narzędzie do zapisywania praw Mendla. Biologia szkolna używa ich do przewidywania proporcji cech, a genetyka kliniczna do szacowania ryzyka chorób dziedzicznych.

Jak się robi krzyżówki genetyczne?

Zapisz genotypy rodziców, rozpisz gamety każdego z nich, umieść je na osiach tabeli i uzupełnij kratki połączeniami. Liczba kratek to iloczyn liczby typów gamet, więc krzyżówka jednogenowa dwóch heterozygot ma cztery pola, a dwugenowa aż szesnaście. Na końcu policz oddzielnie stosunek genotypów i fenotypów.

Jakie są przykłady krzyżówek genetycznych?

Aa × aa daje 50 procent osobników z cechą dominującą i 50 procent z recesywną, co wykorzystuje się w krzyżówce testowej do sprawdzenia genotypu nieznanego osobnika. AA × aa daje w pierwszym pokoleniu wyłącznie heterozygoty. Klasyczny eksperyment Mendla na grochu, gdzie z 8023 nasion drugiego pokolenia 6022 były żółte, a 2001 zielone, dał stosunek 3,01 do 1.

Jakie są rodzaje dziedziczenia?

Dominujące pełne, dominowanie niepełne, kodominacja oraz dziedziczenie sprzężone z płcią. Osobną kategorię stanowi dziedziczenie wielogenowe, w którym cechę, na przykład wzrost lub barwę skóry, warunkuje kilkanaście genów naraz i nie da się jej zapisać prostą krzyżówką.


Na koniec pytanie, które warto sobie zadać przed sprawdzianem: jeśli oboje rodzice mają grupę krwi AB, jakie grupy mogą mieć ich dzieci i dlaczego żadne z nich nie odziedziczy grupy 0?