Overførslen af egenskaber fra generation til generation skyldes interaktionen mellem forskellige gener. Hvad er et gen, og hvad er typerne af interaktion mellem dem?
Hvad er et gen?
Under genet på nuværende tidspunkt betyder de enheden for transmission af arvelig information. Gener er placeret i DNA og danner dets strukturelle sektioner. Hvert gen er ansvarligt for syntesen af et specifikt proteinmolekyle, som bestemmer manifestationen af et bestemt træk hos mennesker.
Hvert gen har flere underarter eller alleler, som forårsager en række træk (for eksempel skyldes brune øjne genets dominerende allel, mens blå er et recessivt træk). Alleler er placeret i de samme regioner af homologe kromosomer, og overførslen af et eller andet kromosom forårsager manifestationen af et eller andet træk.
Alle gener interagerer med hinanden. Der er flere typer af deres interaktion - alleliske og ikke-alleliske. Derfor interaktionenalleliske og ikke-allelle gener. Hvordan adskiller de sig fra hinanden, og hvordan kommer de til udtryk?
Opdagelseshistorik
Før typerne af interaktion mellem ikke-alleliske gener blev opdaget, var det generelt accepteret, at kun fuldstændig dominans er mulig (hvis der er et dominant gen, så vil træk vises; hvis det er fraværende, så vil der ikke være nogen egenskab). Læren om allel interaktion, som i lang tid var genetikkens hoveddogme, sejrede. Dominans er blevet grundigt undersøgt, og typer såsom fuldstændig og ufuldstændig dominans, co-dominans og overdominans er blevet opdaget.
Alle disse principper var underlagt Mendels første lov, som fastslog ensartetheden af førstegenerationshybrider.
Efter yderligere observation og forskning blev det bemærket, at ikke alle tegn tilpassede sig dominansteorien. Med en dybere undersøgelse blev det bevist, at ikke kun de samme gener påvirker manifestationen af en egenskab eller en gruppe af egenskaber. Således blev former for interaktion mellem ikke-alleliske gener opdaget.
Reaktioner mellem gener
Som det er blevet sagt, herskede doktrinen om dominerende arv i lang tid. I dette tilfælde fandt en allelinteraktion sted, hvor egenskaben kun manifesterede sig i den heterozygote tilstand. Efter at forskellige former for interaktion mellem ikke-alleliske gener blev opdaget, var forskerne i stand til at forklare hidtil uforklarlige typer af arv og få svar på mange spørgsmål.
Det blev fundet, at genregulering var direkte afhængig af enzymer. Disse enzymer gjorde det muligt for gener at reagere forskelligt. Samtidig forløb interaktionen af alleliske og ikke-alleliske gener efter de samme principper og mønstre. Dette førte til den konklusion, at arv ikke afhænger af de forhold, generne interagerer under, og årsagen til den atypiske overførsel af egenskaber ligger i selve generne.
Ikke-allelisk interaktion er unik, hvilket gør det muligt at opnå nye kombinationer af egenskaber, der bestemmer en ny grad af overlevelse og udvikling af organismer.
Ikke-alleliske gener
Ikke-alleliske er de gener, der er lokaliseret i forskellige dele af ikke-homologe kromosomer. De har én syntesefunktion, men de koder for dannelsen af forskellige proteiner, der forårsager forskellige tegn. Sådanne gener, der reagerer med hinanden, kan forårsage udvikling af egenskaber i flere kombinationer:
- Et træk vil skyldes interaktionen mellem flere helt forskellige gener.
- Flere træk vil afhænge af ét gen.
Reaktioner mellem disse gener er noget mere komplicerede end med allelinteraktion. Men hver af disse typer reaktioner har sine egne træk og karakteristika.
Hvilke typer interaktion er der mellem ikke-alleliske gener?
- Epistasis.
- Polymeria.
- komplementaritet.
- Handlingen af modificerende gener.
- Pleiotropisk interaktion.
Alleaf disse typer interaktion har sine egne unikke egenskaber og manifesterer sig på sin egen måde.
Vi bør dvæle ved hver af dem mere detaljeret.
Epistasis
Denne interaktion mellem ikke-alleliske gener - epistase - observeres, når et gen undertrykker aktiviteten af et andet (det undertrykkende gen kaldes et epistatisk, og det undertrykte gen kaldes et hypostatisk gen).
Reaktionen mellem disse gener kan være dominerende eller recessiv. Dominant epistase observeres, når det epistatiske gen (norm alt betegnet med bogstavet I, hvis det ikke har en ekstern, fænotypisk manifestation) undertrykker det hypostatiske gen (det er norm alt betegnet B eller b). Recessiv epistase opstår, når den recessive allel af det epistatiske gen hæmmer ekspressionen af enhver af allelerne af det hypostatiske gen.
Opdeling i henhold til det fænotypiske træk, med hver af disse typer interaktioner, er også anderledes. Med dominerende epistase observeres følgende billede oftere: i anden generation vil opdelingen ifølge fænotyper være som følger - 13:3, 7:6:3 eller 12:3:1. Det hele afhænger af, hvilke gener der konvergerer.
Med recessiv epistase er opdelingen: 9:3:4, 9:7, 13:3.
komplementaritet
Interaktionen af ikke-alleliske gener, hvori, når dominante alleler af flere egenskaber kombineres, dannes en ny, hidtil uset fænotype, som kaldes komplementaritet.
For eksempel er denne type reaktion mellem gener mest almindelig hos planter (især græskar).
Hvis plantens genotype har en dominerende allel A eller B, får grøntsagen en sfærisk form. Hvis genotypen er recessiv, er fosterets form norm alt forlænget.
Hvis der er to dominante alleler (A og B) i genotypen på samme tid, bliver græskarret skiveformet. Hvis vi fortsætter med at krydse (dvs. fortsætte denne interaktion af ikke-alleliske gener med græskar af en ren linje), så kan du i anden generation få 9 individer med en skiveformet form, 6 med en sfærisk form og et aflangt græskar.
En sådan krydsning giver dig mulighed for at få nye, hybride former for planter med unikke egenskaber.
Hos mennesker forårsager denne type interaktion den normale udvikling af hørelsen (et gen for udviklingen af cochlea, det andet for hørenerven), og i nærværelse af kun én dominerende egenskab opstår døvhed.
Polymeria
Ofte er manifestationen af et træk ikke baseret på tilstedeværelsen af en dominant eller recessiv allel af et gen, men på deres antal. Interaktionen mellem ikke-alleliske gener - polymeria - er et eksempel på en sådan manifestation.
Den polymere virkning af gener kan fortsætte med en kumulativ (kumulativ) effekt eller uden den. Under kumulering afhænger graden af manifestation af en egenskab af den overordnede geninteraktion (jo flere gener, jo mere udt alt er egenskaben). Afkommet med en lignende effekt er opdelt som følger - 1: 4: 6: 4: 1 (graden af udtryk for egenskaben falder, dvs. hos et individ er egenskaben maksim alt udt alt, hos andre observeres dens udryddelse indtil fuldstændig forsvinden).
Hvis der ikke observeres nogen kumulativ handling, såmanifestationen af et træk afhænger af dominante alleler. Hvis der er mindst én sådan allel, vil egenskaben finde sted. Med en lignende effekt foregår sp altningen i afkommet i forholdet 15:1.
Handlingen af modificerende gener
Interaktionen mellem ikke-alleliske gener, styret af virkningen af modifikatorer, er relativt sjælden. Et eksempel på en sådan interaktion er som følger:
- Der er f.eks. et D-gen, der er ansvarligt for farveintensiteten. I den dominerende tilstand regulerer dette gen udseendet af farve, mens der ved dannelsen af en recessiv genotype for dette gen, selvom der er andre gener, der direkte styrer farven, vil "farvefortyndingseffekten" optræde, som ofte observeres i mælkehvide mus.
- Et andet eksempel på en sådan reaktion er forekomsten af pletter på dyrs krop. For eksempel er der F-genet, hvis hovedfunktion er ensartetheden af uldfarvning. Med dannelsen af en recessiv genotype vil pelsen blive farvet ujævnt med udseendet af f.eks. hvide pletter i et eller andet område af kroppen.
En sådan interaktion mellem ikke-alleliske gener hos mennesker er ret sjælden.
Pleiotropy
I denne type interaktion regulerer ét gen ekspressionen eller påvirker ekspressionsgraden af et andet gen.
Hos dyr manifesterede pleiotropi sig som følger:
- Hos mus er dværgvækst et eksempel på pleiotropi. Det er blevet observeret, at når man krydser fænotypisk normale mus indI den første generation viste alle mus sig at være dværg. Det blev konkluderet, at dværgvækst er forårsaget af et recessivt gen. Recessive homozygoter holdt op med at vokse, deres indre organer og kirtler var underudviklede. Dette dværgvækstgen påvirkede udviklingen af hypofysen hos mus, hvilket førte til et fald i hormonsyntesen og forårsagede alle konsekvenserne.
- Platinfarvning hos ræve. Pleiotropi i dette tilfælde blev manifesteret af et let alt gen, som, når en dominerende homozygot blev dannet, forårsagede embryoners død.
- Hos mennesker er en pleiotropisk interaktion blevet vist ved phenylketonuri såvel som Marfans syndrom.
Rollen af ikke-alleliske interaktioner
I evolutionære termer spiller alle de ovennævnte typer af interaktion mellem ikke-alleliske gener en vigtig rolle. Nye genkombinationer forårsager fremkomsten af nye træk og egenskaber ved levende organismer. I nogle tilfælde bidrager disse tegn til organismens overlevelse, i andre forårsager de tværtimod døden for de individer, der vil skille sig markant ud fra deres art.
Ikke-allelisk interaktion mellem gener er meget udbredt i avlsgenetik. Nogle arter af levende organismer er bevaret på grund af en sådan gen-rekombination. Andre arter erhverver egenskaber, der værdsættes højt i den moderne verden (f.eks. opdrætter en ny dyrerace med større udholdenhed og fysisk styrke end dens forældre).
Der arbejdes på brugen af disse typer af arv hos mennesker tilfjerne negative egenskaber fra det menneskelige genom og skabe en ny, defektfri genotype.
