Факторы, определяющие цвет глаз у человека

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждения

«Средняя общеобразовательная школа №2» г. Меленки

Владимирской области.

ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ ПО БИОЛОГИИ

Тема: «Факторы, определяющие цвет глаз у человека».

Автор работы: Курочкина Ксения

ученица 9 класса МБОУ

«Средней образовательной школы №2»

г. Меленки 2021г.

Куратор: Романова Татьяна Сергеевна

Учитель биологии, химии МБОУ

«Средней образовательной школы №2»

Меленки 2021

Содержание

Введение……………………………………………………………………3

Строение глаза человека…………………………………………………4

Факторы, определяющие цвет глаз………………………………………6

Вероятный цвет глаз у ребёнка………………………………………….9

Практическая часть……………………………………………………….11

Выводы…………………………………………………………………….13

Заключение………………………………………………………………..14

Список литературы………………………………………………………15

Приложение 1…………………………………………………………….16

Введение

Актуальность выбранной темы: Данную тему я решила выбрать, так как меня заинтересовала генетика как наука, закономерности наследования многих признаков. Одним из таких признаков является цвет глаз. Цвет глаз - это уникальная черта каждого человека. Почему у одного человека голубые глаза, у другого - зелёные, а еще глаза могут быть карими, а кто-то из людей может похвастаться глазами разных цветов? Эти закономерности наследования цвета глаз хотелось бы выяснить в ходе работы.

Цель работы: Изучить факторы, определяющие цвет глаз у человека.

Задачи:

1.Изучить закономерности наследования (особенности передачи наследственных признаков) цвета глаз.

2.Изучить факторы, которые влияют на цвет глаз человека.

3.Определить генотипы представителей родословной на основе изученных закономерностей наследования этого признака.

4.Определить частоту встречаемости генов светлой и темной окраски глаз в рассматриваемой выборке.

5.Определить количество случаев гетерохромии в рассматриваемой выборке.

Объект исследования: человек

Предмет исследования: закономерности наследования цвета глаз у человека

Методы исследования: анализ информации, обобщение, генеалогический, опрос.

Гипотеза: Можно предположить, что светлый цвет глаз у человека связан с присутствием у него гомозиготного генотипа по рецессивному признаку, а темный цвет глаз определяется гомозиготой по доминантному признаку или гетерозиготой.

Продукт работы: презентация

Строение глаз человека

Строение глаза человека – достаточно сложно и многогранно, ведь, на самом деле, глаз представляет собой огромный комплекс, состоящий из множества элементов. Глаз человека - это парный сенсорный орган (орган зрительной системы) человека, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения.[3]

Радужка (радужная оболочка)- это передняя часть глазного яблока, определяющая его цвет. Радужная оболочка имеет форму диска, в центре которого находится отверстие. Цвет глаз человека зависит от плотности стромы и количества пигмента. У голубоглазых пигмент содержится в малом количестве, ткань рыхлая. У зеленоглазых пигмента намного больше, но ткань тоже рыхлая. У сероглазых ткань плотная, но пигмента мало, а у кареглазых тоже плотная ткань и много пигмента. [1]

В большинстве случаев до старости цвет радужки не меняется. Но бывают такие патологические состояния, при которых один глаз свой цвет меняет, что называется гетерохромией.

Гетерохромия  — различный цвет радужной оболочки правого и левого глаза или разная окраска различных участков радужной оболочки одного глаза [6].

При гетерохромии принцип равномерного распределения меланина нарушен. Наблюдается повышенная концентрация меланина – либо в одной из радужек, что приводит к глазам разного цвета, либо на определенном участке радужки, тогда глаз будет двухцветным [5].

Гетерохромия бывает врожденной и приобретенной. Врожденное (или генетическое) различие в цвете глаз, как правило, вызвано наследственными особенностями. Также гетерохромия может свидетельствовать о наличии каких-либо сопутствующих заболеваний или быть следствием врожденных аномалий. Так, например, разницу в цвете глаз может провоцировать поражение шейного симпатического нерва, в медицине известное как синдром Горнера.

Еще одно заболевание, приводящее к разному цвету глаз, – синдром Фукса. При этом заболевании гетерохромия считается осложненной и протекает с рядом сопутствующих симптомов. При этом поражается только один глаз, который часто имеет «крапчатый» окрас. При синдроме Фукса может наблюдаться скачкообразное падение зрения, развитие катаракты и глаукомы. В конечном счете пораженный глаз постепенно слепнет [5].

Приобретенная гетерохромия появляется как результат травмы, вследствие возникновения опухоли или воспаления. Также на изменение цвета могут влиять некоторые глазные капли. В этом случае следует проконсультироваться со специалистом.

Рисунок 1

Строение глаза человека

Таким образом, глаза человека имеют сложное строение, изучив его, можно сказать, что цвет глаз зависит от количества пигмента меланина в радужке и его распределения в ней. Также на цвет глаз могут оказывать влияние сопутствующие заболевания человека.

Факторы, определяющие цвет глаз человека

Принято считать, что за голубой цвет глаз отвечает рецессивный ген а, а за карий доминантный ген А. При их совместном присутствии цвет глаз у человека карий, если присутствуют только гены а, формируя генотип аа, то цвет глаз – голубой, в оставшемся варианте генотипа АА, цвет глаз карий. Однако, наследование цвета глаз не относится к числу строго передаваемых признаков, но определённые закономерности всё-таки есть.

Морфологически цвет глаз определяется содержанием пигмента меланина в радужке (см. выше, в главе «Строение глаз человека»).

В настоящее время наследование цвета глаз у человека не вызывает сомнений у генетиков. Установлено, что возникновение цвета глаз связано с генными мутациями.

Светлый цвет образуется вследствие мутации гена ОСА2.

Синий и зеленый — гена EYCL1 19 хромосомы.

Коричневый — EYCL2.

Синий — EYCL3 15 хромосомы.

И также в образовании участвуют гены SLC24A4, TYR.

По классической трактовке, наследственность цвета глаз происходит следующим образом: доминирующие - «темные» гены, а «светлые» — рецессивные. Но это упрощенный подход — на практике вероятность наследования довольно широкая. От комбинации генов зависит цвет глаз, но генетика может преподнести неожиданные вариации.

Наиболее распространённым цветом глаз является голубой, синий.
Волокна радужки неплотные и содержат минимум меланина. В оболочках нет пигмента, отраженный рассеянный свет создает впечатление синевы. Чем разрежение строма, тем ярче лазурь. С небесными глазами рождаются почти все люди, это общий для всех младенцев цвет глаз. Генетика у человека проявляется к завершению первого года жизни. У голубоглазых беловатые коллагеновые волокна в строме расположены более плотно.

Серый цвет глаз: при высокой плотности коллагена во внешнем слое оболочки радужка серая или серо-голубая. Меланин и другие вещества могут добавить желтые и коричневые примеси в окраску радужки.

Зелёный цвет глаз: зеленые глаза характеризуются небольшим количеством меланина, и такой цвет появляется при смешении желтого или светло-коричневого пигмента и рассеянного синего или голубого. При такой окраске возможно множество оттенков и неравномерного распределения по радужке. Так же следует заметить, что в чистом виде зелёный цвет глаз, удаётся встретить не так часто.

Карий цвет глаз: если в радужной оболочке много пигмента, образуется коричневая окраска разной интенсивности. Так как много меланина, то на нём происходит поглощение как высокочастотного, так и низкочастотного света, а отражённый свет в сумме даёт коричневый. Чем больше меланина, тем темнее и насыщеннее цвет глаз [7]. Люди с такими глазами принадлежат ко всем расам и национальностям, кареглазые составляют большинство человечества.

Черный цвет глаз по своей сути является темно-коричневым, но концентрация меланина в радужной оболочке настолько велика, что падающий на неё свет практически полностью поглощается [7].

Янтарный: желто-коричневая радужка может быть с зеленоватым или медным оттенком. Встречаются очень светлые и темные разновидности. Их цвет также может быть близок к болотному или золотистому, что обусловлено наличием пигмента липофусцина.

Оливковый (ореховый, зелено-карий): оттенок зависит от освещения. Образуется при смешении меланина и синего. Бывают оттенки зеленого, желтого, коричневого. Окраска радужки не такая однородная, как янтарная. 

Желтый: очень редкое явление, встречается обычно у людей, страдающих заболеваниями почек.

Красный или розоватый цвет глаз встречается только у альбиносов. Такой цвет связан с отсутствием в радужной оболочке меланина, поэтому цвет формируется на основе крови, циркулирующей в сосудах радужной оболочки. В некоторых редких случаях красный цвет крови, смешиваясь с синим, дает легкий фиолетовый оттенок [7].

Почти все человеческие детеныши рождаются голубоглазыми. Проявляется наследование цвета глаз у детей примерно через полгода после рождения, когда радужка приобретает более выраженную окраску. К концу первого года радужка наполняется цветом, но окончательное формирование завершается позже. У одних малышей цвет глаз, заложенный генетикой, устанавливается к трем-четырем годам, у других оформляется только к десяти. Наследование цвета глаз у человека проявляется в детстве, но с возрастом глаза могут побледнеть. У стариков пигменты утрачивают насыщенность из-за дистрофических процессов в организме. На цвет глаз также влияют некоторые болезни.

На 90% вероятность цвета глаз определяет наследственный фактор, но 10% следует отдать на волю случая. Цвет глаз (генетика) у человека определяется не только цветом радужки у родителей, но и геномом предков до пятого колена. 

Таким образом, цвет глаз у человека может зависеть от:

1)Количества меланина в радужке и его распределения в ней.

2)Высокого содержания коллагена во внешнем слое оболочки.

3)Смешения пигментов.

4)Влияния освещения.

5)Различных заболеваний.

6)От произошедших генных мутаций

Вероятный цвет глаз у ребёнка

С большой долей уверенности можно предвидеть, что дитя родится голубоглазым, но радужная оболочка изменится с возрастом.

Делать выводы при рождении точно не стоит, так как наследование цвета глаз у детей проявляется не сразу. Генетики много лет не могли прийти к общему мнению, как наследуется цвет глаз у детей. Наиболее убедительной стала гипотеза австрийского биолога и ботаника Грегора Иоганна Менделя, жившего в XIX веке. Аббат в своем учении на примере наследования окраски волос предположил, что темные гены всегда доминируют над светлыми. Впоследствии Дарвин и Ламарк развили теорию, и пришли к выводу о том, как наследуется цвет глаз. Схематично закономерности наследования цвета глаз детьми можно описать так:

У кареглазых или черноглазых родителей дети будут темноглазыми.

Если родители светлоглазые, их цвет глаз по наследству получит и дитя.

Ребенок, которому дали жизнь родители с темными и светлыми глазами, унаследует темную (доминантную) или среднюю окраску радужки

Как наследуется цвет глаз у детей?

Стопроцентной уверенности в одном результате быть не может, но вероятное наследование ребенком цвета глаз можно предвидеть достаточно точно.

Цвет глаз (генетика) у ребенка:

У двоих кареглазых родителей ребенок в 75% случаев наследует их цвет глаз, вероятность получить зеленые —18%, голубые — 7%.

Зеленые и карие глаза у папы и мамы определяют наследование цвета глаз ребенком: карие — 50%, зеленые — 37%, голубые — 13%.

Голубые и карие глаза у папы и мамы означают, что зеленых глаз у ребенка быть не должно. Чадо может быть кареглазым (50%) или голубоглазым (50%).

У зеленоглазой пары вероятность рождения малыша с карими глазами очень мала (1%). Глаза будут зелеными (75%) или голубыми (24%).

Коричневых глаз не может быть у ребенка, рожденного от союза зеленоглазого и голубоглазого партнеров. С одинаковой вероятностью цвет глаз (генетика) будет зеленым или голубым.

И также не может родиться кареглазый ребенок у голубоглазых родителей. С точностью в 99% он унаследует глаза родителей и есть небольшой шанс, что радужка у него будет зеленой (1%).

Таким образом, доминируют «темные» гены, а «светлые» являются рецессивными.

Рисунок 2

Вероятность цвета глаз у ребёнка

Таким образом, цвет глаз ребёнка зависит от того, какой цвет глаз у родителей, а так же какой цвет наиболее преобладает в родословной.

Практическая часть

Если в простейшем случае наследования цвета глаз: а – голубой цвет глаз, А – карий, то можно построить родословную и рассмотреть, как происходит наследование цвета глаз по этому механизму.

1)Чтобы рассмотреть наследование цвета глаз была построена родословная (см. приложение 1) наследования признака окраски глаз в моей семье. Для её изучения был использован генеалогический метод.

Генеалогический метод – это метод изучения характера наследования определенного признака или оценки вероятности его появления в будущем у членов изучаемой семьи, основанный на выяснении родственных связей (родословной) и прослеживании признака среди всех родственников.[2]

Анализируя полученные данные, можно сказать, что в нашей семье преобладающим цветом глаз является карий, в меньшей степени встречается цвет глаз, образованный смешением пигментов, зелёный и голубой. Мой цвет глаз зелёный, это связано с присутствием рецессивных генов (а) в генотипе у меня и у моих родителей.

2)В дальнейшем мы изучили, какой цвет глаз преобладает в выборке учащихся нашей школы. Был проведен опрос, в котором учащиеся отвечали, какого цвета у них глаза.

В опросе приняли участие учащиеся 7-11 классов (68 уч-ся).

По результатам опроса были выявлены следующие результаты:

Таблица 1

Проявление признака окраска глаз в рассматриваемой выборке

У большинства учащихся рассматриваемой выборки цвет глаз светлый. Это говорит о малом содержании меланина в радужке. Повышенные уровни меланина в радужке, в волосах и коже помогают защитить людей от вредных солнечных лучей. Поэтому людей с тёмными глазами больше всего в Африке.

Голубой цвет глаз среди светлых тонов на втором месте после цвета глаз, образованного соединением цветов. Учёные утверждают, что он появился в результате генных мутаций. Голубые глаза рассеивают свет так, что больше всего отражается синий свет. В результате глаза только кажутся голубыми: такого пигмента на самом деле не существует. 

Зеленый и серый цвета глаз встречаются редко, так и получилось в рассматриваемой выборке. Характеризуются малым содержанием меланина в радужке. У 2% населения Земли зелёные глаза. Исследования, проведённые ещё в конце XX века, показали, что зелёный цвет глаз чаще встречается у женщин, чем у мужчин. Также учёные предполагают, что ген зелёных глаз связан с геном рыжих волос.

Гетерохромия встречается у 6 человек среди учащихся выборки и их ближайших родственников и она либо врождённая, либо приобретённая.

Выводы:

1)По классической упрощенной схеме: а – «светлый» цвет глаз, А – «темный» цвет глаз. Значит при решении задач с наследованием карего и голубого цвета глаз, считаем а – голубой цвет глаз, А – карий.

2) Цвет глаз у человека может зависеть от:

а)Количества меланина в радужке и его распределения в ней.

б)Высокого содержания коллагена во внешнем слое оболочки.

в)Смешения пигментов.

г)Влияния освещения.

д)Различных заболеваний.

е)От произошедших генных мутаций.

3) Генотип пробанда по родословной (с зелёным цветом глаз) – аа, генотипы родителей пробанда: аа

4)У большинства учащихся рассматриваемой выборки преобладают светлые цвета глаз, обусловленные малым содержанием меланина в радужке.

5)Выявлено 6 случаев гетерохромии у учащихся нашей школы и их ближайших родственников.

Заключение

Исходя из вышесказанного, можно сказать следующее, наследование цвета глаз – это сложный процесс. Для изучения закономерностей этого процесса недостаточно учитывать только морфологические особенности человека или только его генетические особенности.

Морфологические особенности, прежде всего, связаны с накоплением пигмента меланина в радужке и присутствием других пигментов.

Генетические особенности связаны с присутствием определённых генов и возможными мутациями в них. За светлый цвет глаз отвечают рецессивные гены, за темный – доминантные.

Также на цвет глаз могут повлиять сопутствующие заболевания, наличие других пигментов и их смешение, условия освещения и другие факторы.

И, конечно, генный состав ребенка по любому признаку связан с генами родителей.

Таким образом, на формирование цвета глаз влияют многие факторы, и чтобы с точностью определить, почему у тебя такой цвет глаз, нужно учитывать все рассмотренные факторы.

Список литературы:

1.Радужная оболочка[электронный ресурс] // URL: https://lensgo.ru/about/articles/raduzhnaya_obolochka / (дата обращения 07.03.2021)

2.Генеалогический метод [электронный ресурс] // URL: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_medicine/8021/%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%CC%81%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9 (дата обращения 09.03.2021)

3.Строение глаза человека [электронный ресурс] // URL: https://nn.excimerclinic.ru/press/stroenieglaza/ (дата обращения 08.03.2021)

4.Наследование цвета глаз у человека: формирование и закономерности [электронный ресурс] // URL: https://medana-st.ru/raznoe/nasledovanie-tsveta-glaz.html (дата обращения: 07.03.2021)

5.Гетерохромия: что это, как выглядит и почему появляется [электронный ресурс] // URL: https://happylook.ru/blog/zdorove-glaz/geterokhromiya-chto-eto-kak-vyglyadit-i-pochemu-poyavlyaetsya/#prichiny (дата обращения: 08.03.2021)

6.Гетерохромия [электронный ресурс] // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D1%8F (дата обращения: 08.03.2021)

7.От чего зависит цвет глаз человека [электронный ресурс] // URL: https://mylitta.ru/1354-eyes.html (дата обращения: 08.03.2021)

8. Наследование цвета глаз у человека: формирование и закономерности [электронный ресурс] // URL: https://vashglaz.ru/blog/nasledovanie-tsveta-glaz-u-cheloveka-formirovanie-i (дата обращения: 08.03.2021)

9. Наследование цвета глаз у человека [электронный ресурс] // URL:

https://glaz-almaz05.ru/blog/interesnye/nasledovanie-tsveta-glaz-u-cheloveka.html (дата обращения: 08.03.2021)

Приложение 1

Родословная