De overdracht van eigenschappen van generatie op generatie is te wijten aan de interactie van verschillende genen met elkaar. Wat is een gen en wat zijn de soorten interacties daartussen?
Wat is een gen?
Op dit moment betekent het genoom:eenheid van overdracht van erfelijke informatie. Genen worden gevonden in DNA en vormen de structurele regio's. Elk gen is verantwoordelijk voor de synthese van een bepaald eiwitmolecuul, dat de manifestatie van een bepaalde eigenschap bij de mens bepaalt.
Elk gen heeft verschillende ondersoorten of allelen,die een verscheidenheid aan eigenschappen bepalen (bruine oogkleur is bijvoorbeeld te wijten aan het dominante allel van het gen, terwijl blauw een recessieve eigenschap is). Allelen bevinden zich in dezelfde regio's van homologe chromosomen, en de overdracht van een of ander chromosoom bepaalt de manifestatie van een of andere eigenschap.
Alle genen interageren met elkaar.Er zijn verschillende soorten van hun interactie - allelisch en niet-allelisch. Dienovereenkomstig wordt de interactie van allelische en niet-allelische genen onderscheiden. Waarin verschillen ze van elkaar en hoe manifesteren ze zich?
Ontdekkingsgeschiedenis
Voordat interactietypes werden ontdektniet-allele genen, werd aangenomen dat alleen volledige dominantie mogelijk is (als er een dominant gen is, dan zal de eigenschap verschijnen; als het er niet is, dan zal de eigenschap niet zijn). De doctrine van allelische interactie heerste, wat lange tijd het belangrijkste dogma van de genetica was. Dominantie werd zorgvuldig onderzocht en de typen werden ontdekt, zoals volledige en onvolledige dominantie, codominantie en overdominantie.
Al deze principes gehoorzaamden aan de eerste wet van Mendel, die de uniformiteit van de eerste generatie hybriden aangaf.
Met verdere observatie en onderzoek was het:het viel op dat niet alle kenmerken waren aangepast aan de dominantietheorie. Met een diepere studie werd bewezen dat niet alleen dezelfde genen de manifestatie van een eigenschap of een groep eigenschappen beïnvloeden. Zo werden de vormen van interactie van niet-allele genen ontdekt.
Reacties tussen genen
Zoals gezegd had de leer lange tijd de overhand.over dominante overerving. In dit geval vond een allelische interactie plaats, waarbij de eigenschap zich alleen in een heterozygote toestand manifesteerde. Nadat de verschillende vormen van interactie van niet-allele genen waren ontdekt, konden wetenschappers de tot nu toe onverklaarde soorten overerving verklaren en antwoorden op veel vragen krijgen.
Het bleek dat genregulatie directafhankelijk van enzymen. Door deze enzymen konden genen op verschillende manieren reageren. In dit geval verliep de interactie van allelische en niet-allelische genen volgens dezelfde principes en schema's. Hierdoor konden we concluderen dat overerving niet afhangt van de omstandigheden waarin genen op elkaar inwerken, en dat de reden voor de atypische overdracht van eigenschappen in de genen zelf ligt.
Niet-allele interactie is uniek, waardoor men nieuwe combinaties van eigenschappen kan verkrijgen die een nieuwe mate van overleving en ontwikkeling van organismen bepalen.
Niet-allele genen
Niet-allele genen zijn genen die gelokaliseerd zijn inverschillende delen van niet-homologe chromosomen. Ze hebben dezelfde synthesefunctie, maar ze coderen voor de vorming van verschillende eiwitten die verschillende eigenschappen bepalen. Dergelijke genen, die met elkaar reageren, kunnen de ontwikkeling van eigenschappen in verschillende combinaties veroorzaken:
- Eén eigenschap zal te wijten zijn aan de interactie van verschillende genen die totaal verschillend van structuur zijn.
- Verschillende eigenschappen zullen afhangen van een enkel gen.
De reacties tussen deze genen zijn iets gecompliceerder dan bij allelische interacties. Elk van deze soorten reacties heeft echter zijn eigen kenmerken en kenmerken.
Wat zijn de soorten interactie van niet-allele genen?
- Epistase.
- Polymerisme.
- complementariteit.
- Actie van modificerende genen.
- Pleiotrope interactie.
Elk van deze soorten interactie heeft zijn eigen unieke eigenschappen en manifesteert zich op zijn eigen manier.
Het is noodzakelijk om op elk van hen nader in te gaan.
Epistase
Deze interactie van niet-allele genen - epistasie- wordt waargenomen wanneer een gen de activiteit van een ander onderdrukt (het onderdrukkende gen wordt het epistatische gen genoemd en het onderdrukte gen wordt het hypostatische gen genoemd).
De reactie tussen deze genen kan zijn:dominant en recessief. Dominante epistasie treedt op wanneer een epistatisch gen (meestal aangeduid met de letter I, als het geen externe, fenotypische manifestatie heeft) een hypostatisch gen onderdrukt (meestal aangeduid als B of b). Recessieve epistasie treedt op wanneer het recessieve allel van het epistatische gen de expressie van een van de allelen van het hypostatische gen remt.
Fenotypische splitsing, metelk van deze soorten interacties is ook anders. Bij dominante epistasie wordt vaker het volgende beeld waargenomen: in de tweede generatie door fenotypes zal de verdeling als volgt zijn - 13: 3, 7: 6: 3 of 12: 3: 1. Het hangt allemaal af van welke genen samenkomen.
Bij terugkerende epistasie is de verdeling als volgt: 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.
complementariteit
De interactie van niet-allele genen, waarbij wanneer de dominante allelen van verschillende eigenschappen worden gecombineerd, een nieuw, tot nu toe onvervuld fenotype wordt gevormd, dat complementariteit wordt genoemd.
Dit type reactie tussen genen komt bijvoorbeeld het meest voor bij planten (vooral pompoenen).
Als het genotype van de plant een dominant allel A of B heeft, dan krijgt de groente een bolvorm. Als het genotype terugkerend is, is de vorm van de foetus meestal langwerpig.
In aanwezigheid van twee tegelijk in het genotypedominante allelen (A en B), wordt de pompoen schijfvormig. Als we doorgaan met kruisen (dat wil zeggen, doorgaan met deze interactie van niet-allele genen met pompoenen van een pure lijn), dan kun je in de tweede generatie 9 individuen krijgen met een schijfvormige vorm, 6 met een bolvorm en één langwerpige pompoen.
Een dergelijke kruising maakt het mogelijk om nieuwe, hybride vormen van planten met unieke eigenschappen te verkrijgen.
Bij mensen bepaalt dit type interactie de normale ontwikkeling van het gehoor (één gen - de ontwikkeling van het slakkenhuis, het andere - de gehoorzenuw), en in de aanwezigheid van slechts één dominant kenmerk verschijnt doofheid.
Polymerisme
Vaak is de manifestatie van een eigenschap niet gebaseerd op de aanwezigheid van een dominant of recessief allel van een gen, maar op hun aantal. De interactie van niet-allele genen - polymerisatie - is een voorbeeld van een dergelijke manifestatie.
De polymere werking van genen kan optreden metcumulatief effect of zonder. Bij cumulatie hangt de mate van manifestatie van een eigenschap af van de algemene geninteractie (hoe meer genen, hoe meer uitgesproken de eigenschap). De nakomelingen met een vergelijkbaar effect zijn als volgt verdeeld - 1: 4: 6: 4: 1 (de mate van expressie van het kenmerk neemt af, dat wil zeggen, bij één persoon is het kenmerk het meest uitgesproken, bij anderen wordt het uitsterven ervan waargenomen totdat het verdwijnt helemaal).
Als er geen cumulatieve actie wordt waargenomen, dan:de manifestatie van een eigenschap hangt af van de dominante allelen. Als er ten minste één zo'n allel is, zal de eigenschap plaatsvinden. Met een soortgelijk effect vindt splitsing in het nageslacht plaats in een verhouding van 15: 1.
Actie van modificerende genen
De interactie van niet-allele genen die worden gecontroleerd door de werking van modifiers is relatief zeldzaam. Een voorbeeld van een dergelijke interactie is als volgt:
- Er is bijvoorbeeld een gen D, dat verantwoordelijk is voorkleur intensiteit. In de dominante toestand reguleert dit gen het uiterlijk van kleur, terwijl wanneer een recessief genotype wordt gevormd voor dit gen, zelfs als er andere genen zijn die de kleur direct regelen, het "kleurverdunningseffect" zal optreden, dat vaak wordt waargenomen in melkachtig -witte muizen.
- Een ander voorbeeld van een soortgelijke reactie is:het verschijnen van vlekken op het lichaam van dieren. Er is bijvoorbeeld een gen F, waarvan de belangrijkste functie de uniformiteit van het verven van de vacht is. Met de vorming van een recessief genotype zal de vacht ongelijk gekleurd zijn, met bijvoorbeeld het verschijnen van witte vlekken in een bepaald deel van het lichaam.
Een dergelijke interactie van niet-allele genen bij mensen is vrij zeldzaam.
Pleiotropie
Bij dit type interactie reguleert het ene gen de expressie of beïnvloedt het de ernst van een ander gen.
Bij dieren manifesteerde pleiotropie zich als volgt:
- Bij muizen is een voorbeeld van pleiotropie:dwerggroei. Het viel op dat bij het kruisen van fenotypisch normale muizen in de eerste generatie, alle muizen dwergen bleken te zijn. Er werd geconcludeerd dat dwerggroei wordt veroorzaakt door een recessief gen. Recessieve homozygoten stopten met groeien en hun interne organen en klieren waren onderontwikkeld. Dit gen voor dwerggroei beïnvloedde de ontwikkeling van de hypofyse bij muizen, wat leidde tot een afname van de synthese van hormonen en alle gevolgen had.
- Platinakleuring bij vossen. In dit geval werd pleiotropie gemanifesteerd door een dodelijk gen, dat bij de vorming van een dominante homozygoot de dood van embryo's veroorzaakte.
- Bij mensen zijn pleiotrope interacties aangetoond met als voorbeeld fenylketonurie, evenals het syndroom van Marfan.
De rol van niet-allelische interactie
In evolutionaire termen zijn alle bovengenoemde soorteninteracties van niet-allele genen spelen een belangrijke rol. Nieuwe gencombinaties geven aanleiding tot nieuwe eigenschappen en eigenschappen van levende organismen. In sommige gevallen dragen deze tekens bij aan het voortbestaan van het organisme, in andere gevallen veroorzaken ze de dood van die individuen die aanzienlijk zullen opvallen tussen hun soort.
Niet-allele geninteracties zijn wijdverbreidgebruikt in de fokgenetica. Sommige soorten levende organismen worden bewaard door deze gen-recombinatie. Andere soorten verwerven eigenschappen die in de moderne wereld zeer gewaardeerd worden (bijvoorbeeld de ontwikkeling van een nieuw dierenras met een groter uithoudingsvermogen en fysieke kracht dan de ouderdieren).
Er wordt gewerkt aan het gebruik van dit soort overerving bij mensen om negatieve eigenschappen van het menselijk genoom uit te sluiten en een nieuw, defectvrij genotype te creëren.
