Tabulka 2 Kombinace alel krevně-skupinového systému ABO

 Při důkladném prostudování tabulky 2 můžeme dojít k následujícím klíčovým zjištěním:
- Krevní skupina není „fenotypový" projev, který lze zkoumat pouhým okem, ale musí se stanovit laboratorně (např. v krevní bance).
- Jedinci s krevní skupinou A nebo B představují směs dvou různých genotypů. Jeden představuje homozygoty pro dominantní alelu (I^A I^A nebo I^B I^B) druhý heterozygoti (I^A i nebo I^B i), u kterého dominantní alela potlačí projev alely i.
- Jedinci s krevní skupinou AB jsou výlučně heterozygoti.
-  Jedinci s krevní skupinou 0 jsou výlučně recesivní homozygoti.

Uvedený příklad krevních skupin je názornou ukázkou důsledků pohlavního rozmnožování. Jak bylo uvedeno v kapitole 4.1, pohlavní rozmnožování využívá meiózu. Při ní dochází k rozdělení - segregaci obou chromosomů homologického páru v gametách jedince. Po splynutí jeho gamety s gamety jedince opačného pohlaví vznikne nová kombinace alel u jejich potomka. Projevy dědičnosti byly zkoumány od nepaměti a lidé využívali empirické poznatky při šlechtění plemen užitkových a domácích zvířat. Vědecký základ však této oblasti poskytl až Johann Gregor Mendel, který publikoval výsledky svých pokusů s křížením hrachu (Pisum sativum L.) v roce 1865. Uplynulo však ještě více než třicet let než Hugo de Vries, Carl Correns a Erich von Tschermak znovuobjevili jeho práci na počátku 20. století.

Mendelův přínos spočívá v tom, že se pokusil empiricky pozorované projevy dědičnosti znaků definovat matematicky. Jeho zjištění, známé jako "Mendelova pravidla", jsou platné dodnes. Dříve, než si je vysvětlíme, musíme si definovat podmínky, za kterých platí. První podmínkou je, aby byly námi sledované geny lokalizovány na různých chromosomech. Kromě toho, všechny geny by měly být umístěny na somatických, nepohlavních chromosomech - autozomech. Znaky, podmíněné sledovanými alelami genů by měly být identifikovatelné a neměly by na jedince působit letálně. Pro lepší matematickou výpovědní hodnotu se dají Mendelova pravidla elegantně ověřit na živých organismech s kratší reprodukční dobou a dostatečným počtem potomstva, které vzniklo pohlavním rozmnožováním.

Dříve než se budeme věnovat Mendelovým pravidlům, je nutno uvést specifické symboly, které se při genetickém zápisu používají:

P         rodičovská (parentální) generace

F₁        potomstvo křížení rodičů (první filiální generace)

F₂        potomstvo křížení generace F₁ (druhá filiální generace, vnuci generace P)

G_P       gamety parentální generace (spermie, vajíčka)

G_F1      gamety generace F₁

B         zpětné křížení potomků s jedincem identického genotypu, jaký měl jeden z rodičů v parentální generaci

♀         označení ženského pohlaví v zápise genetického křížení

♂         označení mužského pohlaví v zápise genetického křížení

x          symbol křížení

R         dominantní alely se obecně označují velkými písmeny

r           recesivní alely se obecně označují malými písmeny

Rh-faktor u člověka je kódován geny, lokalizovanými na chromosomu č. 1 (lokace 1p34-36). Nejdůležitější z nich je gen, který kóduje antigen D. Má dvě alely, přičemž dominantní alela R je zodpovědná za tvorbu antigenu. Recesivní alela r nepodmiňuje tvorbu antigenu D v důsledku delečních změn, kterými se liší od dominantní alely R.

Představme si manželský pár. Žena je genotypově dominantní homozygot s oběma dominantními alelami RR, proto je fenotypově Rh⁺. Muž je recesivní homozygot rr, proto je při hematologickém vyšetření určený jako Rh^-. Z obrázku 2 je patrno, že z obou kopií genů (alel) se při gametogenezi může dostat do gamety (spermie, vajíčka) pouze jedna alela, proto vajíčka ženy obsahují pouze jednu z obou dominantních alel R. Spermie muže nesou také pouze jednu z obou recesivních alel r. Bez ohledu na to, kolik bude mít uvedený pár dětí, všechny děti budou z hlediska Rh-faktoru identické. Fenotypově budou při vyšetření Rh⁺ a z hlediska genotypu se bude jednat o heterozygoty Rr, kteří obsahují jednu dominantní alelu R od matky a jednu recesivní alelu r od otce.

                         ♀                    ♂

P:                    RR      x          rr

G_P:                  R                     r

F₁:                              Rr

Uvedený genetický zápis je příkladem prvního Mendelova pravidla uniformity a reciprocity: Při křížení rodičů homozygotních ve sledovaném znaku (generace P) jsou všichni jejich potomci stejní - uniformní genotypově (Rr) i fenotypově (hematologické vyšetření prokáže Rh⁺). Zároveň je jedno, který z obou rodičů byl dominantní homozygot a který recesivní homozygot, protože se jedná o gen na somatickém chromosomu (autozomu). Všimněte si, že při genotypu ženy rr a genotypu muže RR bychom pozorovali stejné potomstvo. Jedná se tedy o vzájemnou zaměnitelnost – reciprocitu genotypů.

Poznámka: Při genetickém zápisu se vždy píše jako první dominantní alela. Alely jednotlivých genů se musí psát vždy spolu (správně: Rr, RrBB; špatně: rRBb, RbrB)!

Pokud by si dítě uvedeného páru našlo genotypově shodného partnera (heterozygota Rr, označený červeně), můžeme uvažovat o zplození další generace, druhé filiální generaci F₂. V tomto případě však rodiče tvoří dva typy gamet. Polovina z nich obsahuje dominantní alelu R a druhá polovina má recesivní alelu r.

                         ♀                                ♂

F₁                    Rr            x                 Rr

G_F1                  R ; r                            R ; r

                       ½ ; ½                          ½ ; ½    Pravděpodobnost vzniku gamet

F₂                    RR  :   Rr + Rr   :      rr

                        ¼              ½                ¼         Pravděpodobnost vzniku potomků

                         1      :       2       :       1           Genotypový štěpný poměr

                       3 Rh⁺                 :        1 Rh^-    Fenotypový štěpný poměr

Na generaci F₂ můžeme sledovat druhé Mendelovo pravidlo štěpení znaků: V případě křížení heterozygotní generace F₁ se v jejím potomstvu F₂ znovu objeví kombinace, jaké měla rodičovská generace P. Na základě pravděpodobnosti vzniku jednotlivých gamet si můžeme vysvětlit genotypové a fenotypové štěpné poměry F₂ generace potomků. Oba rodiče tvoří gamety nesoucí alelu R s pravděpodobností ½ a gamety s recesivní alelou r s pravděpodobností ½. Proto pravděpodobnost, že dítě v F₂ generaci bude dominantní homozygot RR, činí ¼ (½R · ½R = ¼RR) a pravděpodobnost recesivního homozygota rr představuje rovněž ¼  (½r · ½r = ¼rr). Pravděpodobnost vzniku heterozygota Rr bude ½ ((½R · ½r) + (½R· ½r) = ½Rr). Fenotypový štěpný poměr je jiný, protože v případě heterozygotů Rr překryje dominantní alela R projev recesivní alely r, proto dítě bude vyšetřeno jako Rh⁺. S pravděpodobností ¾ bude generace F₂ vykazovat Rh⁺ a pouze ¼ dětí bude Rh^-.

V případě gamet obou generací je vidět princip třetího Mendelova pravidla o čistotě gamet. Gameta může z daného páru chromosomů jedince obsahovat pouze jeden chromosom.

Až dosud jsme sledovali jeden znak. Jedinci F₁ generace s genotypem Rr se nazývají monohybridi, protože vznikly křížením (hybridizací) rodičovských homozygotů. Pokud sledujeme dva geny, mluvíme o dihybridismu, v případě tří znaků o trihybridismu a v případě více znaků o polyhybridismu.
Pokud bychom sledovali několik genů zároveň, bude platit čtvrté pravidlo o nezávislé kombinaci genů. Alely jednoho sledovaného genu se dědí a kombinují nezávisle na alel druhého sledovaného genu. Názorným příkladem je sledování krevně-skupinového systému ABO (gen se nachází na chromosomu č. 9, lokace 9q34.1-34.2) a Rh-faktoru: Pro názornost jsou oba geny označeny jinou barvou.

Křížení parentální generace:                    ♀                                ♂

                                                       P:        RRI^AI^A          x           rrii

                                                                  Rh⁺, krevní skupina A      Rh^-, krevní skupina O

Gamety rodičovské generace:

                                                     G_P:        RI^A                              ri

                                                     F₁:                      RrI^Ai

                                                                                                           Rh⁺, krevní skupina A

Křížení generace F₁:

                                                     F₁:         RrI^Ai             x           RrI^Ai

                                                    G_F1:       RI^A ; Ri ; rI^A; ri           RI^A ; Ri ; rI^A; ri

Tabulka 3 Kombinační tabulka vzniku generace F₂ z gamet generace F₁

Legenda: Kombinací gamet generace F1 (modré pozadí) vznikne generace F2 (bílé pozadí). U každého genotypu generace F2 je uveden i fenotyp.

Důležitá poznámka: Všechny čtyři typy gamet (RI^A; Ri; rI^A; ri) se u obou pohlaví F₂ generace tvoří se stejnou pravděpodobností 1: 1: 1: 1 (čili  ¼ + ¼ + ¼ + ¼ = 1).

Genotypový štěpný poměr: 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 :2 :1

V tabulce jsou zastoupeny genotypové kategorie:

1x RRI^AI^A

2x RRI^Ai

1x RRii

2x RrI^AI^A

4x RrI^Ai

2x Rrii

1x rrI^AI^A

2x rrI^Ai

1x rrii

Fenotypový štěpný poměr: 9 : 3: 3: 1

9x Rh⁺, krevní skupina A

3x Rh⁺, krevní skupina O

3x Rh^-, krevní skupina A

1x Rh^-, krevní skupina O

Poznámka: Součet 1 + 2 + 1 + 2 + 4 + 2 + 1 + 2 + 1 = 16, což představuje kombinaci 4 typů gamet obou rodičů (kombinační tabulka 4 x 4 = 16). Součet fenotypových tříd 9 + 3 + 3 + 1 = 16.

Pravidlo o nezávislé kombinaci alel obou sledovaných genů si můžeme ověřit přímo v kombinační tabulce 3. Pokud budeme sledovat pouze gen pro Rh-faktor, v tabulce zjistíme přítomnost 4 dominantních homozygotů RR, 8 heterozygotů Rr a 4 recesivních homozygotů rr. Po vydělení čtyřmi dostaneme základní genotypový štěpný poměr platný pro monohybridismus: 1: 2: 1 (tabulka 3). Obdobně to platí i pro systém ABO.

Na závěr této kapitoly je třeba uvést několik zajímavých poznámek k tabulce 2.
- Krevně-skupinový systém ABO nám ukazuje, že i když gen má v populaci více než dvě alely, u jedince mohou být přítomny pouze dvě z nich. Např. v uvedeném příkladu matky s genotypem I^AI^A a otce s genotypem ii už není místo pro třetí alelu I^B. Naopak, jedinec s genotypem I^BI^B už nemůže mít žádnou ze zbývajících alel I^A nebo i.
- Z tabulky 2 vyplývá, že rodič s krevní skupinou AB (genotyp I^AI^B) nikdy nemůže mít dítě s krevní skupinou 0 (genotyp ii). Rodič s krevní skupinou 0 může mít dítě se shodnou krevní skupinou 0 s partnerem s krevní skupinou 0, nebo s partnerem s krevní skupinou A (v heterozygotním stavu I^Ai), případně B (v heterozygotním stavu I^Bi).
- V případě rodičů s genotypy I^Ai x I^Bi jsou u jejich dětí teoreticky možné všechny čtyři krevní skupiny (genotypy: I^AI^B; I^Ai; ii; I^Bi).