Rodiklių perkėlimas iš kartos į kartą dėl skirtingų genų sąveikos. Kas yra genas ir kokia yra jų tarpusavio sąveika?
Kas yra genas?
Pagal geną dabar reiškiapaveldimos informacijos perdavimo vienetas. Genai yra DNR ir sudaro struktūrinius regionus. Kiekvienas genas yra atsakingas už konkrečios baltymų molekulės sintezę, kuri sukelia tam tikro žmogaus bruožo pasireiškimą žmonėms.
Kiekvienas genas turi keletą porūšių arba alelių,kurie sukelia įvairių savybių (pavyzdžiui, ruda akių spalva yra dėl dominuojančio geno alelio, o mėlyna spalva yra recesinis požymis). Alelės yra tose pačiose homologinių chromosomų srityse, o konkrečios chromosomos perdavimas sukelia tam tikro bruožo pasireiškimą.
Visi genai sąveikauja tarpusavyje.Yra keletas jų sąveikos rūšių - aleliška ir nealelinė. Atitinkamai, skiriasi alielinių ir nealelinių genų sąveika. Koks skirtumas tarp jų ir kaip jie atsiranda?
Istorija atradimo
Prieš nustatant sąveikos tipusneleliški genai, buvo manoma, kad galima tik visiško dominavimo (jei yra dominuojantis genas, tada ženklas bus akivaizdus, o jei ne, tada ženklas nebus). Vyravo alielinės sąveikos teorija, kuri ilgą laiką buvo pagrindinė genetikos dogma. Dominavimas buvo atidžiai ištirtas, ir buvo nustatytos tokios rūšys kaip visiškas ir neišsamus dominavimas, koominansas ir dominavimas.
Visi šie principai buvo taikomi pirmajam Mendelio įstatymui, kuris kalbėjo apie pirmosios kartos hibridų vienodumą.
Tolimesni stebėjimai ir tyrimaiPažymima, kad ne visi ženklai prisitaiko prie dominavimo teorijos. Gilesnio tyrimo metu buvo įrodyta, kad ne tik identiški genai daro įtaką savybes arba savybių grupei. Taigi buvo atrasti neleidžiančių genų sąveikos formos.
Reakcijos tarp genų
Kaip jau buvo pasakyta, ilgą laiką vyrauja doktrina.dominuojančio paveldėjimo. Šiuo atveju egzistavo alelinė sąveika, kurioje bruožas pasireiškė tik heterozigotinėje būsenoje. Kai buvo rastos įvairios sąveikos su lygiaverčiais genais formos, mokslininkai turėjo galimybę paaiškinti iki šiol nepaaiškinamus paveldėjimo tipus ir gauti atsakymus į daugelį klausimų.
Buvo nustatyta, kad genų reguliavimas tiesiogiaipriklausė nuo fermentų. Šie fermentai leido genams reaguoti įvairiai. Šiuo atveju alelinių ir nealelinių genų sąveika vyko pagal tuos pačius principus ir schemas. Tai leido daryti išvadą, kad paveldėjimas nepriklauso nuo genų sąveikos sąlygų, o netipinio požymių perdavimo priežastis slypi pačiuose genuose.
Nelelinė sąveika yra unikali, o tai leidžia įgyti naujų savybių derinių, lemiančių naują organizmų išgyvenimo ir vystymosi laipsnį.
Nealeliniai genai
Nealeliniai genai yra tie, kurie yra lokalizuotiskirtingos nehomologinių chromosomų dalys. Jie turi tą pačią sintezės funkciją, tačiau koduoja įvairių baltymų, kurie lemia skirtingas savybes, susidarymą. Tokie genai, reaguodami tarpusavyje, gali sukelti bruožų vystymąsi keliais deriniais:
- Vienas bruožas bus dėl kelių visiškai skirtingų struktūrų genų sąveikos.
- Keletas bruožų priklausys nuo vieno geno.
Reakcijos tarp šių genų yra šiek tiek sudėtingesnės nei su aleline sąveika. Tačiau kiekviena iš šių reakcijų rūšių turi savo ypatybes ir ypatybes.
Kokios yra nealelinių genų sąveikos rūšys?
- Epistazė.
- Polimerizmas.
- Papildomumas.
- Modifikuojančių genų veikimas.
- Pleiotropinė sąveika.
Kiekvienas iš šių sąveikos tipų turi savo unikalias savybes ir pasireiškia savaip.
Būtina išsamiau apsvarstyti kiekvieną iš jų.
Epistazė
Ši nealelinių genų sąveika - epistazė- pastebimas tuo atveju, kai vienas genas slopina kito aktyvumą (slopinantis genas vadinamas epistatiniu genu, o slopinamas genas vadinamas hipostatiniu genu).
Reakcija tarp šių genų gali būtidominuojantis ir recesyvus. Dominuojanti epistazė atsiranda, kai epistatinis genas (paprastai žymimas I raide, jei jis neturi išorinės, fenotipinės apraiškos) slopina hipostatinį geną (paprastai žymimą kaip B arba b). Recesinė epistazė atsiranda, kai epistatinio geno recesyvinis alelis slopina bet kurio hipostatinio geno alelio ekspresiją.
Fenotipinis skilimas, sukiekviena iš šių sąveikos rūšių taip pat yra skirtinga. Esant dominuojančiai epistazei, dažniau pastebimas toks vaizdas: antrosios kartos pagal fenotipus skirstymas bus toks - 13: 3, 7: 6: 3 arba 12: 3: 1. Viskas priklauso nuo to, kurie genai susilieja.
Pasikartojančios epistazės atveju suskirstymas yra toks: 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.
Papildomumas
Nealelinių genų sąveika, kurioje, sujungus kelių bruožų dominuojančius alelius, susidaro naujas, iki šiol nepatenkintas fenotipas ir vadinamas papildomumu.
Pavyzdžiui, tokio tipo reakcija tarp genų dažniausiai pasitaiko augaluose (ypač moliūguose).
Jei augalo genotipe yra dominuojantis alelis A arba B, tada daržovė įgauna sferinę formą. Jei genotipas kartojasi, tada vaisiaus forma paprastai būna pailga.
Esant genotipui vienu metu iš dviejųdominuojančių alelių (A ir B), moliūgas tampa disko formos. Jei mes ir toliau kryžminsimės (ty tęskime šią nealelinių genų sąveiką su grynos linijos moliūgais), tai antrosios kartos metu galima gauti 9 individus, turinčius disko formą, 6 sferinės formos ir vieną moliūgą su pailga forma.
Toks kirtimas leidžia gauti naujų, hibridinių augalų formų, turinčių unikalių savybių.
Žmonėms tokio tipo sąveika lemia normalų klausos vystymąsi (vienas genas - spenelio vystymasis, kitas - klausos nervas), o esant tik vienam dominuojančiam požymiui, atsiranda kurtumas.
Polimerizmas
Dažnai bruožo pasireiškimas grindžiamas ne dominuojančio ar recesyvinio geno alelio buvimu, bet jų skaičiumi. Nealerginių genų sąveika - polimerizacija - yra tokios apraiškos pavyzdys.
Genų polimerinis poveikis gali atsirastikaupiamasis poveikis arba be jo. Su kaupimu bruožo pasireiškimo laipsnis priklauso nuo bendros genų sąveikos (kuo daugiau genų, tuo ryškesnis bruožas). Panašaus poveikio palikuonys skirstomi taip - 1: 4: 6: 4: 1 (požymio išraiškos laipsnis mažėja, tai yra, vieno individo bruožas yra ryškiausias, kitų - jo išnykimas pastebimas iki jis visiškai išnyksta).
Jei nepastebėta jokio kaupiamojo veiksmo, tadabruožo pasireiškimas priklauso nuo dominuojančių alelių. Jei yra bent vienas toks alelis, bruožas įvyks. Dėl šio poveikio palikuonių suskaidymas įvyksta santykiu 15: 1.
Modifikuojančių genų veikimas
Nealelinių genų sąveika, valdoma modifikatorių, stebima palyginti retai. Tokios sąveikos pavyzdys yra toks:
- Pavyzdžiui, yra genas D, kuris yra atsakingas užspalvos intensyvumas. Dominuojančioje būsenoje šis genas reguliuoja spalvos išvaizdą, o kai susidaro recesyvus šio geno genotipas, net jei yra ir kitų genų, tiesiogiai kontroliuojančių spalvą, atsiras „spalvų skiedimo efektas“, kuris dažnai pastebimas pieniškame piene -baltos pelės.
- Kitas panašios reakcijos pavyzdys yradėmių atsiradimas ant gyvūnų kūno. Pavyzdžiui, yra genas F, kurio pagrindinė funkcija yra kailio dažymo vienodumas. Susidarius recesyviniam genotipui, kailis bus nudažytas netolygiai, pavyzdžiui, tam tikroje kūno vietoje pasirodys baltos dėmės.
Tokia nealelinių genų sąveika žmonėms yra gana reta.
Pleiotropija
Šio tipo sąveikoje vienas genas reguliuoja kito geno raišką arba daro įtaką jo sunkumui.
Gyvūnams pleiotropija pasireiškė taip:
- Pelėms pleiotropijos pavyzdys yranykštukė. Pastebėta, kad kryžminant fenotipiškai normalias pirmosios kartos peles, visos pelės pasirodė nykštukinės. Buvo padaryta išvada, kad nykštuką sukelia recesyvus genas. Recesyviniai homozigotai nustojo augti, o jų vidaus organai ir liaukos buvo nepakankamai išvystyti. Šis nykštukų genas turėjo įtakos pelių hipofizės vystymuisi, dėl to sumažėjo hormonų sintezė ir atsirado visos pasekmės.
- Platinos spalva lapėse. Šiuo atveju pleiotropija pasireiškė mirtinu genu, kuris, susiformavus dominuojančiai homozigotai, sukėlė embrionų mirtį.
- Žmonėms buvo įrodyta pleiotropinė sąveika, kaip pavyzdys naudojant fenilketonuriją, taip pat Marfano sindromas.
Nelelinės sąveikos vaidmuo
Evoliuciniu požiūriu visos aukščiau išvardytos rūšysnealelinių genų sąveika vaidina svarbų vaidmenį. Nauji genų deriniai sukelia naujų gyvų organizmų savybių ir savybių atsiradimą. Kai kuriais atvejais šie požymiai prisideda prie organizmo išlikimo, kitais, priešingai, sukelia tų individų mirtį, kurie žymiai išsiskirs iš jų rūšies.
Nealelinių genų sąveika yra plačiai paplitusinaudojamas veisiant genetiką. Šios genų rekombinacijos būdu išsaugomos kai kurios gyvų organizmų rūšys. Kitos rūšys įgyja savybių, kurios yra labai vertinamos šiuolaikiniame pasaulyje (pavyzdžiui, naujos veislės gyvūnų, turinčių didesnę ištvermę ir fizinę jėgą nei jų tėvai, kūrimas).
Vyksta darbas dėl šių paveldėjimo tipų naudojimo žmonėms, siekiant pašalinti neigiamus žmogaus genomo bruožus ir sukurti naują genotipą be defektų.
