Transmiterea trăsăturilor din generație în generație se datorează interacțiunii diferitelor gene între ele. Ce este o genă și care sunt tipurile de interacțiuni dintre ele?
Ce este o genă?
Genomul înseamnă în prezentunitate de transmitere a informațiilor ereditare. Genele se găsesc în ADN și formează regiunile sale structurale. Fiecare genă este responsabilă pentru sinteza unei anumite molecule proteice, care determină manifestarea unei anumite trăsături la om.
Fiecare genă are mai multe subspecii sau alele,care determină o varietate de trăsături (de exemplu, culoarea maro a ochilor se datorează alelei dominante a genei, în timp ce albastrul este o trăsătură recesivă). Alelele sunt situate în aceleași regiuni ale cromozomilor omologi, iar transferul unuia sau altui cromozom determină manifestarea uneia sau altei trăsături.
Toate genele interacționează între ele.Există mai multe tipuri de interacțiune - alelice și non-alelice. În consecință, se distinge interacțiunea genelor alelice și non-alelice. În ce se deosebesc între ele și cum se manifestă?
Discovery history
Înainte de a fi descoperite tipurile de interacțiuneal genelor non-alelice, s-a crezut că este posibilă doar dominarea completă (dacă există o genă dominantă, atunci va apărea trăsătura; dacă nu este acolo, atunci trăsătura nu va fi prezentă). A predominat doctrina interacțiunii alelice, care pentru mult timp a fost principala dogmă a geneticii. Dominația a fost cercetată amănunțit și au fost descoperite tipurile sale, cum ar fi dominanța completă și incompletă, codominanța și supradominația.
Toate aceste principii au respectat prima lege a lui Mendel, care stabilea uniformitatea hibrizilor din prima generație.
Cu observații și cercetări suplimentare, a fosts-a observat că nu toate caracteristicile au fost ajustate la teoria dominanței. Cu un studiu mai aprofundat, s-a dovedit că nu doar aceleași gene afectează manifestarea unei trăsături sau a unui grup de proprietăți. Astfel, au fost descoperite formele de interacțiune a genelor non-alelice.
Reacții între gene
După cum s-a spus, pentru o lungă perioadă de timp, doctrina a prevalat.despre moștenirea dominantă. În acest caz, a avut loc o interacțiune alelică, în care trăsătura s-a manifestat doar într-o stare heterozigotă. După descoperirea diferitelor forme de interacțiune a genelor non-alelice, oamenii de știință au fost capabili să explice tipurile de moștenire inexplicabile până acum și să obțină răspunsuri la multe întrebări.
S-a constatat că reglarea genelor în mod directdepindea de enzime. Aceste enzime au permis genelor să reacționeze în moduri diferite. În acest caz, interacțiunea genelor alelice și non-alelice a avut loc în conformitate cu aceleași principii și scheme. Acest lucru ne-a permis să concluzionăm că moștenirea nu depinde de condițiile în care genele interacționează, iar motivul transmiterii atipice a trăsăturilor constă în gene în sine.
Interacțiunea non-alelică este unică, ceea ce permite obținerea de noi combinații de trăsături care determină un nou grad de supraviețuire și dezvoltare a organismelor.
Gene non-alelice
Genele non-alelice sunt cele localizate îndiferite părți ale cromozomilor neomologi. Au aceeași funcție de sinteză, dar codifică formarea diferitelor proteine care determină diferite caracteristici. Astfel de gene, care reacționează între ele, pot provoca dezvoltarea trăsăturilor în mai multe combinații:
- O trăsătură se va datora interacțiunii mai multor gene care sunt complet diferite în structură.
- Mai multe trăsături vor depinde de o singură genă.
Reacțiile dintre aceste gene sunt oarecum mai complicate decât în cazul interacțiunilor alelice. Cu toate acestea, fiecare dintre aceste tipuri de reacții are propriile sale trăsături și caracteristici.
Care sunt tipurile de interacțiune a genelor non-alelice?
- Epistasis.
- Polimerism.
- Complementaritate.
- Acțiunea genelor modificatoare.
- Interacțiunea pleiotropă.
Fiecare dintre aceste tipuri de interacțiune are propriile sale proprietăți unice și se manifestă în felul său.
Este necesar să ne gândim mai detaliat la fiecare dintre ele.
Epistasis
Această interacțiune a genelor non-alelice - epistasis- se observă atunci când o genă suprimă activitatea alteia (gena supresivă se numește genă epistatică, iar gena suprimată se numește genă hipostatică).
Reacția dintre aceste gene poate fidominantă și recesivă. Epistaza dominantă apare atunci când o genă epistatică (de obicei notată cu litera I, dacă nu are o manifestare externă, fenotipică) suprimă o genă hipostatică (de obicei notată ca B sau b). Epistaza recesivă apare atunci când alela recesivă a genei epistatice inhibă expresia oricăreia dintre alelele genei hipostatice.
Clivaj fenotipic, cufiecare dintre aceste tipuri de interacțiuni este, de asemenea, diferit. Cu epistază dominantă, imaginea următoare este mai des observată: în a doua generație prin fenotipuri, împărțirea va fi după cum urmează - 13: 3, 7: 6: 3 sau 12: 3: 1. Totul depinde de ce gene converg.
În cazul epistazei recurente, diviziunea este după cum urmează: 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.
Complementaritate
Interacțiunea genelor non-alelice, în care atunci când alelele dominante ale mai multor trăsături sunt combinate, se formează un nou fenotip până acum neobișnuit și se numește complementaritate.
De exemplu, acest tip de reacție între gene este cel mai frecvent la plante (în special dovleci).
Dacă genotipul plantei are o alelă dominantă A sau B, atunci leguma capătă o formă sferică. Dacă genotipul este recurent, atunci forma fătului este de obicei alungită.
În prezența a două simultan în genotipalele dominante (A și B), dovleacul devine în formă de disc. Dacă continuăm să traversăm (adică continuăm această interacțiune a genelor non-alelice cu dovleci de linie pură), atunci în a doua generație este posibil să obținem 9 indivizi cu o formă în formă de disc, 6 cu o formă sferică și un dovleac cu o formă alungită.
O astfel de încrucișare permite obținerea de forme noi, hibride, de plante cu proprietăți unice.
La om, acest tip de interacțiune determină dezvoltarea normală a auzului (o genă - dezvoltarea cohleei, cealaltă - nervul auditiv), iar în prezența unei singure caracteristici dominante, apare surditatea.
Polimerism
Adesea, manifestarea unei trăsături nu se bazează pe prezența unei alele dominante sau recesive a unei gene, ci pe numărul lor. Interacțiunea genelor non-alelice - polimerizarea - este un exemplu de astfel de manifestare.
Acțiunea polimerică a genelor poate avea loc cuefect cumulativ sau fără el. Cu cumulul, gradul de manifestare a unei trăsături depinde de interacțiunea generală a genelor (cu cât mai multe gene, cu atât este mai pronunțată trăsătura). Descendenții cu efect similar sunt împărțiți după cum urmează - 1: 4: 6: 4: 1 (gradul de exprimare a trăsăturii scade, adică la un individ trăsătura este mai pronunțată, la alții, dispariția sa se observă până la dispare complet).
Dacă nu se observă nicio acțiune cumulativă, atuncimanifestarea unei trăsături depinde de alelele dominante. Dacă există cel puțin o astfel de alelă, trăsătura va avea loc. Cu un efect similar, scindarea descendenților are loc într-un raport de 15: 1.
Acțiunea genelor modificatoare
Interacțiunea genelor non-alelice, controlată de acțiunea modificatorilor, este observată relativ rar. Un exemplu de astfel de interacțiune este următorul:
- De exemplu, există o genă D, care este responsabilă pentruintensitatea culorii. În starea dominantă, această genă reglează aspectul culorii, în timp ce atunci când se formează un genotip recesiv pentru această genă, chiar dacă există alte gene care controlează direct culoarea, va apărea un „efect de diluare a culorii”, care este adesea observat la laptele -soareci albi.
- Un alt exemplu de reacție similară esteapariția petelor pe corpul animalelor. De exemplu, există o genă F, a cărei funcție principală este uniformitatea vopsirii stratului. Odată cu formarea unui genotip recesiv, haina va fi colorată inegal, cu apariția, de exemplu, a unor pete albe într-o anumită zonă a corpului.
Această interacțiune a genelor non-alelice la oameni este destul de rară.
Pleiotropie
În acest tip de interacțiune, o genă reglează expresia sau afectează severitatea altei gene.
La animale, pleiotropia s-a manifestat după cum urmează:
- La șoareci, un exemplu de pleiotropie estenanism. S-a observat că atunci când traversează șoareci fenotipic normali în prima generație, toți șoarecii s-au dovedit a fi pitici. S-a ajuns la concluzia că nanismul este cauzat de o genă recesivă. Homozigotii recesivi au încetat să crească, iar organele și glandele lor interne erau subdezvoltate. Această genă pentru nanism a influențat dezvoltarea glandei pituitare la șoareci, ceea ce a dus la o scădere a sintezei hormonilor și a provocat toate consecințele.
- Colorarea platinei la vulpi. În acest caz, pleiotropia s-a manifestat printr-o genă letală, care, la formarea unui homozigot dominant, a provocat moartea embrionilor.
- La om, interacțiunile pleiotropice au fost prezentate folosind fenilcetonuria ca exemplu, precum și sindromul Marfan.
Rolul interacțiunilor non-alelice
În termeni evolutivi, toate speciile de mai susinteracțiunile genelor non-alelice joacă un rol important. Noile combinații de gene determină apariția de noi trăsături și proprietăți ale organismelor vii. În unele cazuri, aceste semne contribuie la supraviețuirea organismului, în altele, dimpotrivă, provoacă moartea acelor indivizi care se vor remarca semnificativ din specia lor.
Interacțiunile genelor non-alelice sunt răspânditeutilizat în reproducerea genetică. Unele tipuri de organisme vii sunt păstrate prin această recombinare genetică. Alte specii dobândesc proprietăți foarte apreciate în lumea modernă (de exemplu, dezvoltarea unei noi rase de animale cu rezistență și forță fizică mai mare decât indivizii părinți).
Se lucrează la utilizarea acestor tipuri de moștenire la oameni pentru a exclude trăsăturile negative din genomul uman și a crea un nou genotip fără defecte.
