Rakstu nodošana no paaudzes paaudzē dažādu gēnu mijiedarbības dēļ. Kas ir gēns un kāda veida mijiedarbība pastāv starp viņiem?
Kas ir gēns?
Под геном в настоящее время, подразумевают iedzimtas informācijas nodošanas vienība. Gēni atrodas DNS un veido strukturālos reģionus. Katrs gēns ir atbildīgs par konkrētas olbaltumvielu molekulas sintēzi, kas izraisa konkrētas īpašības izpausmi cilvēkiem.
Katram gēnam ir vairākas apakšsugas vai alēles,kas izraisa dažādas pazīmes (piemēram, acu brūna krāsa ir saistīta ar gēna dominējošo aleli, bet zilā krāsa ir recesīvā iezīme). Alēles atrodas tajās pašās homologo hromosomu zonās, un konkrētas hromosomas pārnešana izraisa noteiktas iezīmes izpausmi.
Все гены взаимодействуют между собой.Ir vairāki to mijiedarbības veidi - alēlija un nevienmērīgs. Attiecīgi atšķiras alēlija un nevalstisko gēnu mijiedarbība. Kāda ir atšķirība starp tām un kā tās parādās?
Discovery vēsture
До того как были открыты типы взаимодействия netradicionālie gēni, tika pieņemts, ka ir iespējama tikai pilnīga dominēšana (ja ir dominējošs gēns, tad zīme parādīsies, ja tā nav, tad nebūs zīmes). Tika dominē alēlija mijiedarbības teorija, kas ilgu laiku bija galvenā ģenētikas dogma. Dominance tika rūpīgi izpētīta, un tika atklāti tā veidi, piemēram, pilnīga un nepilnīga dominēšana, kodifikācija un pārspīlējums.
Visi šie principi paklausīja pirmajam Mendela likumam, kas noteica pirmās paaudzes hibrīdu vienveidību.
Ar turpmāku novērošanu un izpēti tas bijatika pamanīts, ka ne visas pazīmes tika pielāgotas dominējošās varas teorijai. Ar dziļāku izpēti tika pierādīts, ka ne tikai vieni un tie paši gēni ietekmē kādas pazīmes vai īpašību grupas izpausmi. Tādējādi tika atklātas neallelisko gēnu mijiedarbības formas.
Reakcijas starp gēniem
Kā tika teikts, ilgu laiku doktrīna ņēma virsroku.par dominējošo mantojumu. Šajā gadījumā notika alēliska mijiedarbība, kurā iezīme izpaudās tikai heterozigotā stāvoklī. Pēc tam, kad tika atklāti dažādi nealēlisko gēnu mijiedarbības veidi, zinātnieki varēja izskaidrot līdz šim neizskaidrojamos mantojuma veidus un iegūt atbildes uz daudziem jautājumiem.
Tika konstatēts, ka gēnu regulēšana tiešiatkarīgs no fermentiem. Šie fermenti ļāva gēniem reaģēt dažādos veidos. Šajā gadījumā alēlisko un nealēlisko gēnu mijiedarbība noritēja saskaņā ar tiem pašiem principiem un shēmām. Tas ļāva mums secināt, ka mantojums nav atkarīgs no apstākļiem, kādos gēni mijiedarbojas, un iezīmju netipiskas pārnešanas iemesls ir pašos gēnos.
Nealēliskā mijiedarbība ir unikāla, kas ļauj iegūt jaunas pazīmju kombinācijas, kas nosaka jaunu organismu izdzīvošanas un attīstības pakāpi.
Nealēliskie gēni
Nealēliskie gēni ir tie, kas ir lokalizētinehomoloģisko hromosomu dažādās daļās. Viņiem ir tāda pati sintēzes funkcija, taču tie kodē dažādu proteīnu veidošanos, kas nosaka dažādas īpašības. Šādi gēni, reaģējot viens ar otru, var izraisīt iezīmju attīstību vairākās kombinācijās:
- Viena iezīme būs saistīta ar vairāku dažādu struktūru gēnu mijiedarbību.
- Vairākas pazīmes būs atkarīgas no viena gēna.
Reakcijas starp šiem gēniem ir nedaudz sarežģītākas nekā ar alēlisko mijiedarbību. Tomēr katram šāda veida reakcijai ir savas iezīmes un iezīmes.
Kādi ir neallelisko gēnu mijiedarbības veidi?
- Epistāze.
- Polimērisms.
- Papildināmība.
- Modificējošo gēnu darbība.
- Pleiotropā mijiedarbība.
Katram no šiem mijiedarbības veidiem ir savas unikālas īpašības un tas izpaužas savā veidā.
Ir nepieciešams sīkāk pakavēties pie katra no tiem.
Epistāze
Šī neallelisko gēnu mijiedarbība - epistaze- tiek novērots, kad viens gēns nomāc cita aktivitāti (nomācošo gēnu sauc par epistatisko gēnu, bet nomākto gēnu - par hipostatisko gēnu).
Reakcija starp šiem gēniem var būtdominējošs un recesīvs. Dominējošā epistaze rodas, ja epistatisks gēns (parasti apzīmēts ar burtu I, ja tam nav ārējas, fenotipiskas izpausmes) nomāc hipostatisku gēnu (parasti apzīmēts kā B vai b). Recesīvā epistaze rodas, ja epistatiskā gēna recesīvā alēle kavē jebkuras hipostatiskā gēna alēles ekspresiju.
Fenotipiska šķelšanās, ararī katrs no šiem mijiedarbības veidiem ir atšķirīgs. Ar dominējošo epistāzi biežāk tiek novērots šāds attēls: otrajā paaudzē pēc fenotipiem sadalījums būs šāds - 13: 3, 7: 6: 3 vai 12: 3: 1. Tas viss ir atkarīgs no tā, kuri gēni saplūst.
Ar atkārtotu epistāzi sadalījums ir šāds: 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.
Papildināmība
Nelelelo gēnu mijiedarbība, kurā, apvienojot vairāku pazīmju dominējošās alēles, veidojas jauns, līdz šim neapmierināts fenotips, un to sauc par komplementaritāti.
Piemēram, šāda veida reakcija starp gēniem visbiežāk sastopama augos (īpaši ķirbjos).
Ja auga genotipam ir dominējošā alēle A vai B, tad dārzeņi iegūst sfērisku formu. Ja genotips atkārtojas, tad augļa forma parasti ir izstiepta.
Divu klātbūtnē genotipā vienlaikusdominējošās alēles (A un B), ķirbis kļūst diska formas. Ja mēs turpinām šķērsot (ti, turpināt šo neallelisko gēnu mijiedarbību ar tīras līnijas ķirbjiem), tad otrajā paaudzē ir iespējams iegūt 9 indivīdus ar diska formu, 6 ar sfērisku formu un vienu ķirbi ar iegarenu formu.
Šāda šķērsošana ļauj iegūt jaunas, hibrīdas augu formas ar unikālām īpašībām.
Cilvēkiem šāda veida mijiedarbība nosaka normālu dzirdes attīstību (viens gēns - gliemežnīcas attīstība, otrs - dzirdes nervs), un tikai vienas dominējošas pazīmes klātbūtnē parādās kurlums.
Polimērisms
Bieži vien pazīmes izpausmes pamatā nav gēna dominējošās vai recesīvās alēles klātbūtne, bet gan to skaits. Nealēlisko gēnu mijiedarbība - polimerizācija - ir šādas izpausmes piemērs.
Gēnu polimēru darbība var notikt arkumulatīvo efektu vai bez tā. Ar kumulāciju iezīmes izpausmes pakāpe ir atkarīga no vispārējās gēnu mijiedarbības (jo vairāk gēnu, jo izteiktāka iezīme). Pēcnācēji ar līdzīgu iedarbību tiek sadalīti šādi - 1: 4: 6: 4: 1 (pazīmes izpausmes pakāpe samazinās, tas ir, vienam indivīdam iezīme ir visizteiktākā, citiem - tās izzušana tiek novērota līdz tas pilnībā pazūd).
Ja netiek novērota kumulatīva darbība, tadiezīmes izpausme ir atkarīga no dominējošajām alēlēm. Ja ir vismaz viena šāda alēle, iezīme notiks. Ar šo efektu pēcnācēju sadalīšana notiek proporcijā 15: 1.
Modificējošo gēnu darbība
Nelelelo gēnu mijiedarbība, ko kontrolē modifikatoru darbība, tiek novērota salīdzinoši reti. Šādas mijiedarbības piemērs ir šāds:
- Piemēram, ir gēns D, kas ir atbildīgs parkrāsas intensitāte. Dominējošajā stāvoklī šis gēns regulē krāsas izskatu, savukārt, kad šim gēnam veidojas recesīvs genotips, pat ja ir citi gēni, kas tieši kontrolē krāsu, parādīsies “krāsu atšķaidīšanas efekts”, ko bieži novēro piena -baltas peles.
- Vēl viens līdzīgas reakcijas piemērs irplankumu parādīšanās uz dzīvnieku ķermeņa. Piemēram, ir gēns F, kura galvenā funkcija ir mēteļa krāsošanas vienveidība. Veidojoties recesīvam genotipam, mētelis iekrāsosies nevienmērīgi, un, piemēram, vienā vai otrā ķermeņa zonā parādīsies balti plankumi.
Šāda neallelisku gēnu mijiedarbība cilvēkiem ir diezgan reta.
Pleiotropija
Šāda veida mijiedarbībā viens gēns regulē ekspresiju vai ietekmē cita gēna smagumu.
Dzīvniekiem pleiotropija izpaudās šādi:
- Pelēm pleiotropijas piemērs irpundurisms. Tika pamanīts, ka, šķērsojot fenotipiski normālas peles pirmajā paaudzē, visas peles izrādījās punduris. Tika secināts, ka pundurismu izraisa recesīvs gēns. Recesīvi homozigoti pārstāja augt, un to iekšējie orgāni un dziedzeri bija nepietiekami attīstīti. Šis pundurisma gēns ietekmēja hipofīzes attīstību pelēm, kā rezultātā samazinājās hormonu sintēze un radās visas sekas.
- Platīna krāsa lapsām. Šajā gadījumā pleiotropija izpaudās ar nāvējošu gēnu, kas, izveidojoties dominējošai homozigotai, izraisīja embriju nāvi.
- Cilvēkiem, izmantojot fenilketonūrijas piemēru, kā arī Marfana sindromu, ir parādīta pleiotropiska mijiedarbība.
Nelelelu mijiedarbību loma
Evolūcijas ziņā visas iepriekš minētās sugasnenozīmīgu gēnu mijiedarbībai ir svarīga loma. Jaunas gēnu kombinācijas rada jaunas dzīvu organismu iezīmes un īpašības. Dažos gadījumos šīs pazīmes veicina organisma izdzīvošanu, citos, gluži pretēji, izraisa to indivīdu nāvi, kuri ievērojami izcelsies no viņu sugas.
Nelielas gēnu mijiedarbības ir plaši izplatītasizmanto vaislas ģenētikā. Ar šo gēnu rekombināciju tiek saglabāti daži dzīvo organismu veidi. Citas sugas iegūst īpašumus, kas mūsdienu pasaulē tiek augstu novērtēti (piemēram, jaunas dzīvnieku šķirnes attīstība ar lielāku izturību un fizisko izturību nekā tās vecāku indivīdi).
Notiek darbs pie šāda veida mantojuma izmantošanas cilvēkiem, lai izslēgtu negatīvās iezīmes no cilvēka genoma un izveidotu jaunu genotipu bez defektiem.
