Overføring av egenskaper fra generasjon til generasjon skyldes samspillet mellom ulike gener. Hva er et gen, og hva slags interaksjoner er det mellom dem?
Hva er et gen?
Under genet på det nåværende tidspunkt betyr de enheten for overføring av arvelig informasjon. Gener er lokalisert i DNA og danner dets strukturelle deler. Hvert gen er ansvarlig for syntesen av et spesifikt proteinmolekyl, som bestemmer manifestasjonen av en bestemt egenskap hos mennesker.
Hvert gen har flere underarter eller alleler, som forårsaker en rekke trekk (for eksempel skyldes brune øyne den dominerende allelen til genet, mens blått er en recessiv egenskap). Alleler er lokalisert i de samme områdene av homologe kromosomer, og overføring av et eller annet kromosom forårsaker manifestasjon av en eller annen egenskap.
Alle gener samhandler med hverandre. Det er flere typer av deres interaksjon - alleliske og ikke-alleliske. Følgelig samspilletalleliske og ikke-allelle gener. Hvordan skiller de seg fra hverandre og hvordan manifesterer de seg?
Oppdagelseshistorikk
Før typene av interaksjon av ikke-alleliske gener ble oppdaget, var det generelt akseptert at bare fullstendig dominans er mulig (hvis det er et dominant gen, vil egenskapen vises; hvis den er fraværende, vil det være mulig ikke være noen egenskap). Læren om allelinteraksjon, som i lang tid var genetikkens hoveddogme, seiret. Dominans har blitt grundig undersøkt og typer som fullstendig og ufullstendig dominans, meddominans og overdominans har blitt oppdaget.
Alle disse prinsippene var underlagt Mendels første lov, som sa enhetligheten til førstegenerasjonshybrider.
Etter videre observasjon og forskning ble det lagt merke til at ikke alle tegn tilpasset seg dominansteorien. Med en dypere studie ble det bevist at ikke bare de samme genene påvirker manifestasjonen av en egenskap eller en gruppe egenskaper. Dermed ble former for interaksjon mellom ikke-alleliske gener oppdaget.
Reaksjoner mellom gener
Som det er blitt sagt, var det lenge læren om dominerende arv. I dette tilfellet fant en allelinteraksjon sted, der egenskapen manifesterte seg bare i heterozygot tilstand. Etter at ulike former for interaksjon mellom ikke-alleliske gener ble oppdaget, klarte forskerne å forklare hittil uforklarlige typer arv og få svar på mange spørsmål.
Det ble funnet at genregulering var direkte avhengig av enzymer. Disse enzymene tillot gener å reagere annerledes. Samtidig foregikk interaksjonen mellom alleliske og ikke-alleliske gener etter samme prinsipper og mønstre. Dette førte til konklusjonen at arv ikke er avhengig av forholdene genene samhandler under, og årsaken til atypisk overføring av egenskaper ligger i genene selv.
Ikke-allelisk interaksjon er unik, noe som gjør det mulig å oppnå nye kombinasjoner av egenskaper som bestemmer en ny grad av overlevelse og utvikling av organismer.
Ikke-alleliske gener
Ikke-alleliske er de genene som er lokalisert i forskjellige deler av ikke-homologe kromosomer. De har én syntesefunksjon, men de koder for dannelsen av forskjellige proteiner som forårsaker forskjellige tegn. Slike gener, som reagerer med hverandre, kan forårsake utvikling av egenskaper i flere kombinasjoner:
- En egenskap vil skyldes samspillet mellom flere helt forskjellige gener.
- Flere egenskaper vil avhenge av ett gen.
Reaksjoner mellom disse genene er noe mer kompliserte enn ved allelinteraksjon. Hver av disse reaksjonstypene har imidlertid sine egne egenskaper og egenskaper.
Hva er typene interaksjon mellom ikke-alleliske gener?
- Epistasis.
- Polymeria.
- komplementaritet.
- Handlingen til modifiseringsgener.
- Pleiotropisk interaksjon.
Alleav disse typene interaksjon har sine egne unike egenskaper og manifesterer seg på sin egen måte.
Vi bør dvele ved hver av dem mer detaljert.
Epistasis
Denne interaksjonen mellom ikke-alleliske gener - epistase - observeres når ett gen undertrykker aktiviteten til et annet (det undertrykkende genet kalles et epistatisk, og det undertrykte genet kalles et hypostatisk gen).
Reaksjonen mellom disse genene kan være dominerende eller recessiv. Dominant epistase observeres når det epistatiske genet (vanligvis betegnet med bokstaven I, hvis det ikke har en ekstern, fenotypisk manifestasjon) undertrykker det hypostatiske genet (det er vanligvis betegnet B eller b). Recessiv epistase oppstår når det recessive allelet til det epistatiske genet hemmer ekspresjonen av noen av allelene til det hypostatiske genet.
Splitting i henhold til den fenotypiske egenskapen, med hver av disse typene interaksjoner, er også forskjellig. Med dominerende epistase blir følgende bilde oftere observert: i andre generasjon, i henhold til fenotyper, vil inndelingen være som følger - 13:3, 7:6:3 eller 12:3:1. Alt avhenger av hvilke gener som konvergerer.
Med recessiv epistase er inndelingen: 9:3:4, 9:7, 13:3.
komplementaritet
Samspillet mellom ikke-alleliske gener, der, når dominante alleler av flere egenskaper kombineres, dannes en ny, hittil usett fenotype, som kalles komplementaritet.
For eksempel er denne typen reaksjoner mellom gener mest vanlig hos planter (spesielt gresskar).
Hvis genotypen til planten har en dominant allel A eller B, får grønnsaken en sfærisk form. Hvis genotypen er recessiv, er formen på fosteret vanligvis forlenget.
Hvis det er to dominante alleler (A og B) i genotypen samtidig, blir gresskaret skiveformet. Hvis vi fortsetter å krysse (dvs. fortsette denne interaksjonen av ikke-alleliske gener med gresskar av en ren linje), kan du i andre generasjon få 9 individer med en skiveformet form, 6 med en sfærisk form og ett langstrakt gresskar.
Slik krysning lar deg få nye, hybride former for planter med unike egenskaper.
Hos mennesker forårsaker denne typen interaksjon normal utvikling av hørselen (ett gen for utvikling av sneglehuset, det andre for hørselsnerven), og i nærvær av bare ett dominerende trekk, oppstår døvhet.
Polymeria
Ofte er manifestasjonen av en egenskap ikke basert på tilstedeværelsen av et dominant eller recessivt allel av et gen, men på antallet. Samspillet mellom ikke-alleliske gener - polymeria - er et eksempel på en slik manifestasjon.
Den polymere virkningen av gener kan fortsette med en kumulativ (kumulativ) effekt eller uten den. Under kumulering avhenger graden av manifestasjon av en egenskap av den generelle geninteraksjonen (jo flere gener, jo mer utt alt er egenskapen). Avkommet med lignende effekt er delt inn som følger - 1: 4: 6: 4: 1 (graden av uttrykket av egenskapen avtar, dvs. hos ett individ er egenskapen maksim alt utt alt, hos andre observeres dens utryddelse opp til fullstendig forsvinning).
Hvis ingen kumulativ handling observeres, damanifestasjonen av en egenskap avhenger av dominante alleler. Hvis det er minst ett slikt allel, vil egenskapen finne sted. Med en lignende effekt skjer sp altningen i avkommet i forholdet 15:1.
Handlingen til modifiseringsgener
Interaksjonen mellom ikke-alleliske gener, kontrollert av virkningen av modifikatorer, er relativt sjelden. Et eksempel på en slik interaksjon er som følger:
- For eksempel er det et D-gen som er ansvarlig for fargeintensiteten. I den dominerende tilstanden regulerer dette genet utseendet av farge, mens i dannelsen av en recessiv genotype for dette genet, selv om det er andre gener som direkte kontrollerer fargen, vil "fargefortynningseffekten" vises, som ofte observeres i melkehvite mus.
- Et annet eksempel på en slik reaksjon er utseendet av flekker på kroppen til dyr. For eksempel er det F-genet, hvis hovedfunksjon er ensartetheten til ullfarging. Med dannelsen av en recessiv genotype vil pelsen farges ujevnt, med for eksempel utseende av hvite flekker i et eller annet område av kroppen.
En slik interaksjon mellom ikke-alleliske gener hos mennesker er ganske sjelden.
Pleiotropy
I denne typen interaksjon regulerer ett gen uttrykket eller påvirker ekspresjonsgraden til et annet gen.
Hos dyr manifesterte pleiotropi seg som følger:
- Hos mus er dvergvekst et eksempel på pleiotropi. Det har blitt observert at når fenotypisk normale mus krysses innI den første generasjonen viste alle mus seg å være dverg. Det ble konkludert med at dvergvekst er forårsaket av et recessivt gen. Recessive homozygoter sluttet å vokse, deres indre organer og kjertler var underutviklet. Dette dverggenet påvirket utviklingen av hypofysen hos mus, noe som førte til en reduksjon i hormonsyntese og forårsaket alle konsekvensene.
- Platinafarging i rev. Pleiotropi i dette tilfellet ble manifestert av et dødelig gen, som, når en dominerende homozygot ble dannet, forårsaket døden av embryoer.
- Hos mennesker er det vist en pleiotropisk interaksjon ved fenylketonuri så vel som Marfans syndrom.
Rollen til ikke-alleliske interaksjoner
I evolusjonære termer spiller alle de ovennevnte typene av interaksjon av ikke-alleliske gener en viktig rolle. Nye genkombinasjoner forårsaker utseendet til nye funksjoner og egenskaper til levende organismer. I noen tilfeller bidrar disse tegnene til organismens overlevelse, i andre forårsaker de tvert imot døden til de individene som vil skille seg betydelig ut fra deres art.
Ikke-allelisk interaksjon av gener er mye brukt i avlsgenetikk. Noen arter av levende organismer er bevart på grunn av slik genrekombinasjon. Andre arter får egenskaper som er høyt verdsatt i den moderne verden (for eksempel å avle opp en ny dyrerase med større utholdenhet og fysisk styrke enn foreldrene).
Det arbeides med bruken av denne typen arv hos mennesker tileliminere negative egenskaper fra det menneskelige genomet og skape en ny, defektfri genotype.
