De overdracht van eigenschappen van generatie op generatie is te wijten aan de interactie tussen verschillende genen. Wat is een gen en wat zijn de soorten interactie tussen beide?
Wat is een gen?
Onder het gen op dit moment bedoelen ze de eenheid van overdracht van erfelijke informatie. Genen bevinden zich in het DNA en vormen de structurele secties. Elk gen is verantwoordelijk voor de synthese van een specifiek eiwitmolecuul, dat de manifestatie van een bepaalde eigenschap bij mensen bepa alt.
Elk gen heeft verschillende ondersoorten of allelen, die een verscheidenheid aan eigenschappen veroorzaken (bruine ogen zijn 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 veroorzaakt de manifestatie van een of andere eigenschap.
Alle genen hebben interactie met elkaar. Er zijn verschillende soorten van hun interactie - allelisch en niet-allelisch. Dienovereenkomstig is de interactieallelische en niet-allelische genen. Hoe verschillen ze van elkaar en hoe manifesteren ze zich?
Ontdekkingsgeschiedenis
Voordat de soorten interactie van niet-allele genen werden ontdekt, werd algemeen aangenomen dat alleen volledige dominantie mogelijk is (als er een dominant gen is, zal de eigenschap verschijnen; als het afwezig is, zal er geen eigenschap zijn). De doctrine van allelische interactie, die lange tijd het belangrijkste dogma van de genetica was, had de overhand. Dominantie is uitgebreid onderzocht en soorten als volledige en onvolledige dominantie, co-dominantie en overdominantie zijn ontdekt.
Al deze principes waren onderworpen aan de eerste wet van Mendel, die de uniformiteit van hybriden van de eerste generatie vaststelde.
Na verdere observatie en onderzoek, werd opgemerkt dat niet alle tekens zich aanpasten aan de dominantietheorie. Met een diepere studie werd bewezen dat niet alleen dezelfde genen de manifestatie van een eigenschap of groep eigenschappen beïnvloeden. Zo werden vormen van interactie van niet-allele genen ontdekt.
Reacties tussen genen
Zoals is gezegd, heerste lange tijd de doctrine van dominante overerving. In dit geval vond een allelische interactie plaats, waarbij de eigenschap zich alleen in de heterozygote toestand manifesteerde. Nadat verschillende vormen van interactie van niet-allele genen waren ontdekt, waren wetenschappers in staat om tot nu toe onverklaarde soorten overerving te verklaren en antwoorden op veel vragen te krijgen.
Er werd ontdekt dat genregulatie direct afhankelijk was van enzymen. Door deze enzymen konden genen anders reageren. Tegelijkertijd verliep de interactie van allelische en niet-allelische genen volgens dezelfde principes en patronen. Dit leidde tot de conclusie 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, wat het mogelijk maakt om nieuwe combinaties van eigenschappen te verkrijgen die een nieuwe mate van overleving en ontwikkeling van organismen bepalen.
Niet-allele genen
Niet-allele zijn die genen die gelokaliseerd zijn in verschillende delen van niet-homologe chromosomen. Ze hebben één synthesefunctie, maar ze coderen voor de vorming van verschillende eiwitten die verschillende symptomen veroorzaken. 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 totaal verschillende genen.
- Meerdere eigenschappen zijn afhankelijk van één gen.
Reacties tussen deze genen zijn iets gecompliceerder dan bij allelische interactie. Elk van deze soorten reacties heeft echter zijn eigen kenmerken en kenmerken.
Wat zijn de soorten interactie van niet-allele genen?
- Epistasis.
- Polymeria.
- Complementariteit.
- De actie van modifier-genen.
- Pleiotrope interactie.
Iedereenvan deze soorten interactie heeft zijn eigen unieke eigenschappen en manifesteert zich op zijn eigen manier.
We zouden meer in detail op elk van hen moeten ingaan.
Epistasis
Deze interactie van niet-allele genen - epistase - wordt waargenomen wanneer een gen de activiteit van een ander onderdrukt (het onderdrukkende gen wordt een epistatisch gen genoemd en het onderdrukte gen wordt een hypostatisch gen genoemd).
De reactie tussen deze genen kan dominant of recessief zijn. Dominante epistasie wordt waargenomen wanneer het epistatische gen (meestal aangeduid met de letter I, als het geen externe, fenotypische manifestatie heeft) het hypostatische gen onderdrukt (het wordt meestal aangeduid met 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.
Splitsen volgens de fenotypische eigenschap, met elk van deze soorten interacties, is ook anders. Bij dominante epistasie wordt vaker het volgende beeld waargenomen: in de tweede generatie, volgens 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 recessieve epistasie is de verdeling: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Complementariteit
De interactie van niet-allele genen, waarbij, wanneer dominante allelen van verschillende eigenschappen worden gecombineerd, een nieuw, tot nu toe onzichtbaar 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 recessief is, is de vorm van de foetus meestal langwerpig.
Als er tegelijkertijd twee dominante allelen (A en B) in het genotype zijn, wordt de pompoen schijfvormig. Als we doorgaan met kruisen (d.w.z. doorgaan met deze interactie van niet-allele genen met pompoenen van een zuivere lijn), dan kun je in de tweede generatie 9 individuen krijgen met een schijfvormige vorm, 6 met een bolvorm en één langwerpige pompoen.
Zo'n kruising stelt je in staat om nieuwe, hybride vormen van planten met unieke eigenschappen te krijgen.
Bij mensen veroorzaakt dit type interactie de normale ontwikkeling van het gehoor (één gen voor de ontwikkeling van het slakkenhuis, het andere voor de gehoorzenuw), en in de aanwezigheid van slechts één dominante eigenschap treedt doofheid op.
Polymerie
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 - polymerie - is een voorbeeld van zo'n manifestatie.
De polymere werking van genen kan plaatsvinden met een cumulatief (cumulatief) effect of zonder. Tijdens cumulatie hangt de mate van manifestatie van een eigenschap af van de algehele geninteractie (hoe meer genen, hoe meer uitgesproken de eigenschap). De nakomelingen met een soortgelijk effect zijn als volgt verdeeld - 1: 4: 6: 4: 1 (de mate van expressie van de eigenschap neemt af, d.w.z. bij één persoon is de eigenschap maximaal uitgesproken, in andere wordt het uitsterven waargenomen tot aan volledige verdwijning
Als er geen cumulatieve actie wordt waargenomen, dande manifestatie van een eigenschap hangt af van dominante allelen. Als er ten minste één zo'n allel is, zal de eigenschap plaatsvinden. Met een soortgelijk effect verloopt de splitsing in het nageslacht in een verhouding van 15:1.
De actie van modifier-genen
De interactie van niet-allele genen, gecontroleerd door de werking van modifiers, is relatief zeldzaam. Een voorbeeld van zo'n interactie is als volgt:
- Er is bijvoorbeeld een D-gen dat verantwoordelijk is voor de kleurintensiteit. In de dominante toestand reguleert dit gen het uiterlijk van kleur, terwijl bij de vorming van een recessief genotype voor dit gen, zelfs als er andere genen zijn die de kleur direct regelen, het "kleurverdunningseffect" zal optreden, dat vaak wordt waargenomen bij melkwitte muizen
- Een ander voorbeeld van zo'n reactie is het verschijnen van vlekken op het lichaam van dieren. Zo is er het F-gen, waarvan de belangrijkste functie de uniformiteit van wolkleuring is. Met de vorming van een recessief genotype zal de vacht ongelijk gekleurd zijn, met het verschijnen van bijvoorbeeld witte vlekken in een of ander deel van het lichaam.
Een dergelijke interactie van niet-allele genen bij mensen is vrij zeldzaam.
Pleiotropie
Bij dit type interactie reguleert één gen de expressie of beïnvloedt het de mate van expressie van een ander gen.
Bij dieren manifesteerde pleiotropie zich als volgt:
- Bij muizen is dwerggroei een voorbeeld van pleiotropie. Er is waargenomen dat bij het kruisen van fenotypisch normale muizen inIn de eerste generatie bleken alle muizen dwerg. Er werd geconcludeerd dat dwerggroei wordt veroorzaakt door een recessief gen. Recessieve homozygoten stopten met groeien, hun interne organen en klieren waren onderontwikkeld. Dit dwerggroeigen beïnvloedde de ontwikkeling van de hypofyse bij muizen, wat leidde tot een afname van de hormoonsynthese en alle gevolgen had.
- Platinumkleuring bij vossen. Pleiotropie manifesteerde zich in dit geval door een dodelijk gen, dat, wanneer een dominante homozygoot werd gevormd, de dood van embryo's veroorzaakte.
- Bij mensen is een pleiotrope interactie aangetoond bij zowel fenylketonurie als het syndroom van Marfan.
De rol van niet-allele interacties
In evolutionaire termen spelen alle bovengenoemde soorten interactie van niet-allele genen een belangrijke rol. Nieuwe gencombinaties veroorzaken het verschijnen van nieuwe kenmerken en eigenschappen van levende organismen. In sommige gevallen dragen deze symptomen bij aan het voortbestaan van het organisme, in andere gevallen veroorzaken ze de dood van die individuen die zich aanzienlijk zullen onderscheiden van hun soort.
Niet-allele interactie van genen wordt veel gebruikt in de veredelingsgenetica. Sommige soorten levende organismen blijven behouden dankzij een dergelijke gen-recombinatie. Andere soorten verwerven eigenschappen die in de moderne wereld zeer gewaardeerd worden (bijvoorbeeld het fokken van een nieuw dierras met meer uithoudingsvermogen en fysieke kracht dan zijn ouders).
Er wordt gewerkt aan het gebruik van dit soort overerving bij mensen omhet elimineren van negatieve eigenschappen uit het menselijk genoom en het creëren van een nieuw, defectvrij genotype.
