Prenos lastnosti iz generacije v generacijo je posledica interakcije med različnimi geni. Kaj je gen in kakšne so vrste interakcij med njimi?
Kaj je gen?
Pod genom v tem trenutku pomenita enoto prenosa dednih informacij. Geni se nahajajo v DNK in tvorijo njene strukturne dele. Vsak gen je odgovoren za sintezo določene beljakovinske molekule, ki določa manifestacijo določene lastnosti pri človeku.
Vsak gen ima več podvrst ali alelov, ki povzročajo različne lastnosti (rjave oči so na primer posledica prevladujočega alela gena, modra pa je recesivna lastnost). Aleli se nahajajo v istih regijah homolognih kromosomov in prenos enega ali drugega kromosoma povzroči manifestacijo ene ali druge lastnosti.
Vsi geni medsebojno delujejo. Obstaja več vrst njihove interakcije - alelne in nealelne. V skladu s tem interakcijaalelni in nealelni geni. Kako se med seboj razlikujejo in kako se manifestirajo?
zgodovina odkritij
Preden so bile odkrite vrste interakcij nealelnih genov, je bilo splošno sprejeto, da je možna le popolna dominacija (če je prevladujoč gen, se bo pojavila lastnost; če je odsotna, se bo pojavila biti brez lastnosti). Prevladala je doktrina alelne interakcije, ki je bila dolgo časa glavna dogma genetike. Dominantnost je bila obsežno raziskana in odkrite so bile vrste, kot so popolna in nepopolna dominacija, sodominacija in naddominacija.
Vsa ta načela so bila predmet Mendelovega prvega zakona, ki je navajal enotnost hibridov prve generacije.
Po nadaljnjem opazovanju in raziskavah je bilo ugotovljeno, da niso vsi znaki prilagojeni teoriji prevlade. Z globljo študijo je bilo dokazano, da na manifestacijo lastnosti ali skupine lastnosti ne vplivajo samo isti geni. Tako so bile odkrite oblike interakcij nealelnih genov.
Reakcije med geni
Kot rečeno, je dolgo časa prevladovala doktrina prevladujočega dedovanja. V tem primeru je prišlo do alelne interakcije, pri kateri se je lastnost pokazala le v heterozigotnem stanju. Potem ko so odkrili različne oblike interakcij nealelnih genov, so znanstveniki lahko razložili doslej nepojasnjene vrste dedovanja in dobili odgovore na številna vprašanja.
Ugotovljeno je bilo, da je regulacija genov neposredno odvisna od encimov. Ti encimi so genom omogočili različno reakcijo. Hkrati je interakcija alelnih in nealelnih genov potekala po enakih principih in vzorcih. To je privedlo do zaključka, da dedovanje ni odvisno od pogojev, v katerih geni medsebojno delujejo, in razlog za netipičen prenos lastnosti se skriva v samih genih.
Nealelna interakcija je edinstvena, kar omogoča pridobivanje novih kombinacij lastnosti, ki določajo novo stopnjo preživetja in razvoja organizmov.
Nealelni geni
Nealelični so tisti geni, ki so lokalizirani v različnih delih nehomolognih kromosomov. Imajo eno sintezno funkcijo, vendar kodirajo tvorbo različnih beljakovin, ki povzročajo različne znake. Takšni geni, ki reagirajo drug z drugim, lahko povzročijo razvoj lastnosti v več kombinacijah:
- Ena lastnost bo posledica interakcije več popolnoma različnih genov.
- Več lastnosti bo odvisno od enega gena.
Reakcije med temi geni so nekoliko bolj zapletene kot pri alelni interakciji. Vendar ima vsaka od teh vrst reakcij svoje značilnosti in značilnosti.
Kakšne so vrste interakcij nealelnih genov?
- Epistaza.
- Polymeria.
- komplementarnost.
- Dejanje modifikacijskih genov.
- Pleiotropna interakcija.
Vsiteh vrst interakcij ima svoje edinstvene lastnosti in se kaže na svoj način.
Na vsakem od njih bi se morali podrobneje pogovoriti.
Epistaza
Ta interakcija nealelnih genov - epistaza - je opažena, ko en gen zavira aktivnost drugega (gen za zatiranje se imenuje epistatični, zatirani gen pa hipostatični gen).
Reakcija med temi geni je lahko dominantna ali recesivna. Dominantno epistazo opazimo, ko epistatični gen (običajno označen s črko I, če nima zunanje, fenotipske manifestacije) zatre hipostatski gen (običajno ga označujemo z B ali b). Recesivna epistaza se pojavi, ko recesivni alel epistatičnega gena zavira izražanje katerega koli od alelov hipostatskega gena.
Razdelitev glede na fenotipsko lastnost je pri vsaki od teh vrst interakcij tudi drugačna. Pri dominantni epistazi se pogosteje opazi naslednja slika: v drugi generaciji bo glede na fenotipe delitev naslednja - 13:3, 7:6:3 ali 12:3:1. Vse je odvisno od tega, kateri geni se zbližajo.
Z recesivno epistazo je delitev: 9:3:4, 9:7, 13:3.
komplementarnost
Interakcija nealelnih genov, pri kateri, ko se združijo dominantni aleli več lastnosti, nastane nov, doslej neviden fenotip, ki se imenuje komplementarnost.
Ta vrsta reakcije med geni je na primer najpogostejša pri rastlinah (zlasti pri bučah).
Če ima genotip rastline prevladujoč alel A ali B, dobi zelenjava sferično obliko. Če je genotip recesiven, je oblika ploda običajno podolgovata.
Če sta v genotipu dva prevladujoča alela (A in B) hkrati, postane buča v obliki diska. Če nadaljujemo s križanjem (t.j. nadaljujemo to interakcijo nealelnih genov z bučami čiste linije), potem lahko v drugi generaciji dobimo 9 posameznikov v obliki diska, 6 s sferično obliko in eno podolgovato bučo.
Takšno križanje vam omogoča, da dobite nove, hibridne oblike rastlin z edinstvenimi lastnostmi.
Pri ljudeh ta vrsta interakcije povzroči normalen razvoj sluha (en gen za razvoj polža, drugi za slušni živec), ob prisotnosti samo ene dominantne lastnosti pa se pojavi gluhost.
Polymeria
Pogosto manifestacija lastnosti ne temelji na prisotnosti prevladujočega ali recesivnega alela gena, temveč na njihovem številu. Interakcija nealelnih genov - polimerija - je primer takšne manifestacije.
Polimerno delovanje genov se lahko nadaljuje s kumulativnim (kumulativnim) učinkom ali brez njega. Med kumulacijo je stopnja manifestacije lastnosti odvisna od celotne interakcije genov (več kot je genov, bolj izrazita je lastnost). Potomci s podobnim učinkom so razdeljeni na naslednji način - 1: 4: 6: 4: 1 (stopnja izražanja lastnosti se zmanjša, to pomeni, da je pri enem posamezniku lastnost maksimalno izrazita, pri drugih opazimo njeno izumrtje do popolnega izginotja).
Če ni opaziti nobenega kumulativnega delovanja, potemmanifestacija lastnosti je odvisna od prevladujočih alelov. Če obstaja vsaj en tak alel, bo lastnost potekala. S podobnim učinkom se delitev v potomcih nadaljuje v razmerju 15:1.
Dejanje modifikacijskih genov
Interakcija nealelnih genov, nadzorovana z delovanjem modifikatorjev, je relativno redka. Primer takšne interakcije je naslednji:
- Na primer, obstaja gen D, ki je odgovoren za intenzivnost barve. V dominantnem stanju ta gen uravnava videz barve, medtem ko se pri oblikovanju recesivnega genotipa za ta gen, tudi če obstajajo drugi geni, ki neposredno nadzirajo barvo, pojavi "učinek redčenja barve", ki ga pogosto opazimo pri mlečno bele miši.
- Drug primer takšne reakcije je pojav madežev na telesu živali. Na primer, obstaja gen F, katerega glavna funkcija je enakomernost obarvanja volne. Z nastankom recesivnega genotipa bo dlaka obarvana neenakomerno, s pojavom, na primer, belih lis na enem ali drugem delu telesa.
Takšna interakcija nealelnih genov pri ljudeh je precej redka.
Pleiotropy
Pri tej vrsti interakcije en gen uravnava izražanje ali vpliva na stopnjo izražanja drugega gena.
Pri živalih se je pleiotropija manifestirala na naslednji način:
- Pri miših je pritlikavost primer pleiotropije. Opazili so, da pri križanju fenotipsko normalnih miši vV prvi generaciji so se vse miši izkazale za pritlikave. Ugotovljeno je bilo, da pritlikavost povzroča recesivni gen. Recesivni homozigoti so prenehali rasti, njihovi notranji organi in žleze so bili nerazviti. Ta gen za pritlikavost je vplival na razvoj hipofize pri miših, kar je povzročilo zmanjšanje sinteze hormonov in povzročilo vse posledice.
- Platinasta obarvanost pri lisicah. Pleiotropija se je v tem primeru pokazala s smrtonosnim genom, ki je ob tvorbi dominantnega homozigota povzročil odmiranje zarodkov.
- Pri ljudeh je bila dokazana pleiotropna interakcija pri fenilketonuriji kot tudi pri Marfanovem sindromu.
Vloga nealelnih interakcij
V evolucijskem smislu imajo vse zgornje vrste interakcij nealelnih genov pomembno vlogo. Nove kombinacije genov povzročajo pojav novih lastnosti in lastnosti živih organizmov. V nekaterih primerih ti znaki prispevajo k preživetju organizma, v drugih, nasprotno, povzročijo smrt tistih osebkov, ki bodo bistveno izstopali od svoje vrste.
Nealelna interakcija genov se pogosto uporablja v plemenski genetiki. Nekatere vrste živih organizmov so ohranjene zaradi takšne rekombinacije genov. Druge vrste pridobijo lastnosti, ki so v sodobnem svetu zelo cenjene (na primer vzreja nove pasme živali z večjo vzdržljivostjo in fizično močjo kot njeni starši).
Potekajo dela na uporabi teh vrst dedovanja pri ljudeh zaodstranjevanje negativnih lastnosti iz človeškega genoma in ustvarjanje novega genotipa brez napak.
