Пренос особина са генерације на генерацију је последица интеракције различитих гена међусобно. Шта је ген и које су врсте интеракција међу њима?
Шта је ген?
Геном тренутно значијединица за пренос наследних информација. Гени се налазе у ДНК и чине њене структурне регионе. Сваки ген је одговоран за синтезу одређеног молекула протеина, који одређује манифестацију одређене особине код људи.
Сваки ген има неколико подврста или алела,који одређују различите особине (на пример, смеђа боја очију је последица доминантног алела гена, док је плава рецесивна особина). Алели се налазе у истим регионима хомологних хромозома, а пренос једног или другог хромозома одређује манифестацију једне или друге особине.
Сви гени међусобно делују.Постоји неколико врста њихове интеракције - алелна и неалелна. Сходно томе, разликује се интеракција алелних и неалелних гена. По чему се међусобно разликују и како се манифестују?
Историја открића
Пре него што су откривени типови интеракцијанеалелних гена, веровало се да је могућа само потпуна доминација (ако постоји доминантан ген, тада ће се особина појавити; ако га нема, онда особина неће бити присутна). Преовладала је доктрина алелне интеракције, која је дуго била главна догма генетике. Доминација је темељно истражена и откривени су њени типови, попут потпуне и непотпуне доминације, кодоминанције и прекомјерне доминације.
Сви ови принципи поштовали су први Менделов закон, који је констатовао једнообразност хибрида прве генерације.
Даљим посматрањем и истраживањем било јеуочено је да нису све карактеристике прилагођене теорији доминације. Дубљим проучавањем доказано је да не само да исти гени утичу на испољавање особине или групе својстава. Тако су откривени облици интеракције неалелних гена.
Реакције међу генима
Као што је речено, дуго је владала доктрина.о доминантном наслеђу. У овом случају дошло је до алелне интеракције, у којој се особина манифестовала само у хетерозиготном стању. Након што су откривени различити облици интеракције неалелних гена, научници су успели да објасне досад необјашњиве типове наслеђа и добију одговоре на многа питања.
Утврђено је да генска регулација директнозависио од ензима. Ови ензими су омогућили генима да реагују на различите начине. У овом случају, интеракција алелних и неалелних гена одвијала се према истим принципима и шемама. То нам је омогућило закључак да наслеђивање не зависи од услова у којима гени интерагују, а разлог за атипично преношење особина лежи у самим генима.
Неалелна интеракција је јединствена, што омогућава добијање нових комбинација особина које одређују нови степен преживљавања и развоја организама.
Неалелни гени
Неалелни гени су они који су локализовани уразличити делови не-хомологних хромозома. Они имају исту функцију синтезе, али кодирају формирање различитих протеина који одређују различите карактеристике. Такви гени, међусобно реагујући, могу изазвати развој особина у неколико комбинација:
- Једна особина ће бити последица интеракције неколико гена који су по структури потпуно различити.
- Неколико особина ће зависити од једног гена.
Реакције између ових гена су нешто компликованије него код алелних интеракција. Међутим, свака од ових врста реакција има своје особине и карактеристике.
Које су врсте интеракција неалелних гена?
- Епистасис.
- Полимеризам.
- Комплементарност.
- Деловање гена модификатора.
- Плеиотропна интеракција.
Свака од ових врста интеракција има своја јединствена својства и манифестује се на свој начин.
Потребно је детаљније се задржати на сваком од њих.
Епистасис
Ова интеракција неалелних гена - епистаза- се примећује када један ген потискује активност другог (супресивни ген се назива епистатички ген, а потиснути ген се назива хипостатични ген).
Реакција између ових гена може битидоминантна и рецесивна. Доминантна епистаза настаје када епистатички ген (обично означен словом И, ако нема спољну, фенотипску манифестацију) потискује хипостатични ген (обично означен као Б или б). Рецесивна епистаза настаје када рецесивни алел епистатичког гена инхибира експресију било ког алела хипостатичног гена.
Фенотипско цепање, сасвака од ових врста интеракција је такође различита. Код доминантне епистазе чешће се примећује следећа слика: у другој генерацији према фенотиповима подела ће бити следећа - 13: 3, 7: 6: 3 или 12: 3: 1. Све зависи од тога који се гени конвергирају.
Код понављајућих епистаза подела је следећа: 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.
Комплементарност
Интеракција неалелних гена, у којој се, када се споје доминантни алели неколико особина, формира нови, до сада неиспуњени фенотип, који се назива комплементарност.
На пример, ова врста реакције међу генима је најчешћа у биљкама (нарочито бундевама).
Ако генотип биљке има доминантни алел А или Б, тада поврће добија сферни облик. Ако се генотип понавља, тада је облик плода обично издужен.
У присуству у генотипу у исто време двадоминантни алели (А и Б), бундева постаје у облику диска. Ако наставимо да укрштамо (то јест, наставимо ову интеракцију неалелних гена са бундевама чисте линије), онда у другој генерацији можете добити 9 јединки у облику диска, 6 са сферним обликом и један издужен бундева.
Такво укрштање омогућава добијање нових, хибридних облика биљака са јединственим својствима.
Код људи ова врста интеракције одређује нормалан развој слуха (један ген - развој пужнице, други - слушни нерв), а у присуству само једне доминантне особине појављује се глувоћа.
Полимеризам
Често се манифестација особине не заснива на присутности доминантног или рецесивног алела гена, већ на њиховом броју. Интеракција неалелних гена - полимеризација - је пример такве манифестације.
Полимерно деловање гена може се десити сакумулативни ефекат или без њега. Кумулацијом степен испољености особине зависи од опште интеракције гена (што је више гена, то је особина израженија). Потомци са сличним ефектом деле се на следећи начин - 1: 4: 6: 4: 1 (степен изражености особине се смањује, односно код једне јединке особина је најизраженија, код других се њено изумирање посматра све док потпуно нестаје).
Ако се не примети кумулативно деловањеиспољавање особине зависи од доминантних алела. Ако постоји чак и један такав алел, особина ће се догодити. Са овим ефектом долази до цепања потомака у односу 15: 1.
Деловање гена модификатора
Интеракција неалелних гена, контролисана дејством модификатора, примећује се релативно ретко. Пример такве интеракције је следећи:
- На пример, постоји ген Д, који је одговоран заинтензитет боје. У доминантном стању, овај ген регулише појаву боје, док када се формира рецесивни генотип за овај ген, чак и ако постоје други гени који директно контролишу боју, појавиће се „ефекат разблаживања боје“, који се често примећује код млечних -бели мишеви.
- Још један пример сличне реакције јепојава пегавости на телу животиња. На пример, постоји ген Ф, чија је главна функција уједначеност бојења длаке. Формирањем рецесивног генотипа, длака ће бити обојена неуједначено, са појавом, на пример, белих мрља на одређеном делу тела.
Таква интеракција неалелних гена код људи је прилично ретка.
Плеиотропија
У овој врсти интеракције, један ген регулише експресију или утиче на тежину другог гена.
Код животиња, плеиотропија се манифестовала на следећи начин:
- Код мишева пример плеиотропије јепатуљаст. Уочено је да су се приликом укрштања фенотипски нормалних мишева у првој генерацији сви мишеви показали патуљасти. Закључено је да патуљастост узрокује рецесивни ген. Рецесивни хомозиготи су престали да расту, а њихови унутрашњи органи и жлезде били су неразвијени. Овај ген за патуљаст је утицао на развој хипофизе код мишева, што је довело до смањења синтезе хормона и изазвало све последице.
- Боја платине код лисица. У овом случају, плеиотропија се манифестовала смртоносним геном, који је након формирања доминантног хомозигота проузроковао смрт ембриона.
- Код људи је приказана плеиотропна интеракција на примеру фенилкетонурије, као и Марфанов синдром.
Улога неалелних интеракција
У еволуционом смислу, све горе наведене врстеинтеракције неалелних гена играју важну улогу. Нове комбинације гена узрокују појаву нових особина и својстава живих организама. У неким случајевима ти знаци доприносе опстанку организма, у другим, напротив, изазивају смрт оних јединки које ће се значајно издвојити међу њиховим врстама.
Неалелне интеракције гена су широко распрострањенекористи се у узгоју генетике. Неке врсте живих организама су очуване овом рекомбинацијом гена. Друге врсте стичу својства која су високо цењена у савременом свету (на пример, развој нове расе животиња веће издржљивости и физичке снаге од њених родитеља јединки).
У току је рад на употреби ових врста насљеђивања код људи како би се искључиле негативне особине из људског генома и створио нови генотип без грешака.
