Savybės perduodamos iš kartos į kartą dėl skirtingų genų sąveikos. Kas yra genas ir kokios yra jų sąveikos rūšys?
Kas yra genas?
Šiuo metu pagal geną jie reiškia paveldimos informacijos perdavimo vienetą. Genai yra DNR ir sudaro jos struktūrines dalis. Kiekvienas genas yra atsakingas už konkrečios b altymo molekulės sintezę, kuri lemia tam tikros savybės pasireiškimą žmonėms.
Kiekvienas genas turi keletą porūšių arba alelių, kurie sukelia įvairius bruožus (pavyzdžiui, rudos akys atsiranda dėl dominuojančio geno alelio, o mėlynos yra recesyvinis požymis). Aleliai yra tose pačiose homologinių chromosomų srityse, o vienos ar kitos chromosomos perdavimas sukelia vieno ar kito požymio pasireiškimą.
Visi genai sąveikauja vienas su kitu. Yra keletas jų sąveikos tipų – alelinės ir nealelinės. Atitinkamai, sąveikaaleliniai ir nealeliniai genai. Kuo jie skiriasi vienas nuo kito ir kaip jie pasireiškia?
Atradimų istorija
Prieš atrandant nealelinių genų sąveikos tipus buvo visuotinai priimta, kad galimas tik visiškas dominavimas (jei yra dominuojantis genas, požymis atsiras; jei jo nėra, tada bus būti jokios savybės). Vyravo alelinės sąveikos doktrina, kuri ilgą laiką buvo pagrindinė genetikos dogma. Dominavimas buvo plačiai ištirtas ir buvo atrasti tokie tipai kaip visiškas ir nepilnas dominavimas, bendras dominavimas ir per didelis dominavimas.
Visiems šiems principams buvo taikomas pirmasis Mendelio dėsnis, kuriame teigiama, kad pirmosios kartos hibridai yra vienodi.
Tolimesnio stebėjimo ir tyrimo metu buvo pastebėta, kad ne visi ženklai prisitaikė prie dominavimo teorijos. Atlikus gilesnį tyrimą, buvo įrodyta, kad ne tik tie patys genai turi įtakos bruožo ar savybių grupės pasireiškimui. Taip buvo atrastos nealelinių genų sąveikos formos.
Reakcijos tarp genų
Kaip sakyta, ilgą laiką vyravo dominuojančio paveldėjimo doktrina. Šiuo atveju įvyko alelinė sąveika, kurioje požymis pasireiškė tik heterozigotinėje būsenoje. Po to, kai buvo atrastos įvairios nealelinių genų sąveikos formos, mokslininkai sugebėjo paaiškinti iki šiol nepaaiškintus paveldėjimo tipus ir gauti atsakymus į daugelį klausimų.
Nustatyta, kad genų reguliavimas tiesiogiai priklausė nuo fermentų. Šie fermentai leido genams reaguoti skirtingai. Tuo pačiu metu alelinių ir nealelinių genų sąveika vyko pagal tuos pačius principus ir modelius. Tai leido daryti išvadą, kad paveldėjimas nepriklauso nuo sąlygų, kuriomis genai sąveikauja, o netipinio požymių perdavimo priežastis slypi pačiuose genuose.
Nealelinė sąveika yra unikali, todėl galima gauti naujų savybių derinių, lemiančių naują organizmų išlikimo ir vystymosi laipsnį.
Nealeliniai genai
Nealeliniai yra tie genai, kurie yra lokalizuoti skirtingose nehomologinių chromosomų dalyse. Jie turi vieną sintezės funkciją, tačiau koduoja įvairių b altymų, sukeliančių skirtingus požymius, susidarymą. Tokie genai, reaguodami vienas su kitu, gali sukelti kelių derinių bruožų vystymąsi:
- Vienas bruožas bus dėl kelių visiškai skirtingų genų sąveikos.
- Keli bruožai priklausys nuo vieno geno.
Šių genų reakcijos yra šiek tiek sudėtingesnės nei alelinės sąveikos atveju. Tačiau kiekviena iš šių reakcijų tipų turi savo ypatybes ir ypatybes.
Kokie yra nealelinių genų sąveikos tipai?
- Epistasis.
- Polymeria.
- Papildomumas.
- Modifikatorių genų veikimas.
- Pleiotropinė sąveika.
Visišių tipų sąveika turi savo unikalių savybių ir pasireiškia savaip.
Turėtume panagrinėti kiekvieną iš jų išsamiau.
Epistasis
Ši nealelinių genų sąveika – epistazė – stebima, kai vienas genas slopina kito aktyvumą (slopinantis genas vadinamas epistatiniu, o slopinamasis – hipostaziniu).
Reakcija tarp šių genų gali būti dominuojanti arba recesyvinė. Dominuojanti epistazė stebima, kai epistatinis genas (dažniausiai žymimas raide I, jei neturi išorinės, fenotipinės apraiškos) slopina hipostazinį geną (dažniausiai žymimas B arba b). Recesinis epistazė atsiranda, kai recesyvinis epistazinio geno alelis slopina bet kurio hipostazinio geno alelio ekspresiją.
Padalijimas pagal fenotipinį požymį, atsižvelgiant į kiekvieną iš šių sąveikų tipų, taip pat skiriasi. Esant dominuojančiai epistazei, dažniau stebimas toks vaizdas: antroje kartoje pagal fenotipus skirstymas bus toks - 13:3, 7:6:3 arba 12:3:1. Viskas priklauso nuo to, kurie genai susilieja.
Esant recesyviajai epistazei, padalijimas yra: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Papildomumas
Nealelinių genų sąveika, kurios metu, sujungus kelių požymių dominuojančius alelius, susidaro naujas, iki šiol nematytas fenotipas, vadinamas komplementarumu.
Pavyzdžiui, tokio tipo reakcija tarp genų dažniausiai pasireiškia augaluose (ypač moliūguose).
Jei augalo genotipas turi dominuojantį alelį A arba B, tai daržovė įgauna sferinę formą. Jei genotipas recesyvinis, vaisiaus forma paprastai būna pailgėjusi.
Jei genotipe vienu metu yra du dominuojantys aleliai (A ir B), moliūgas tampa disko formos. Jei ir toliau kryžsime (t. y. tęsime šią nealelinių genų sąveiką su grynos linijos moliūgais), tada antroje kartoje galite gauti 9 individus su disko formos, 6 su sferine forma ir vieną pailgą moliūgą.
Toks kryžminimas leidžia gauti naujas, hibridines augalų formas, turinčias unikalių savybių.
Žmonėms tokia sąveika sukelia normalų klausos vystymąsi (vienas genas – sraigės vystymuisi, kitas – klausos nervo), o esant tik vienam dominuojančiam požymiui, atsiranda kurtumas.
Polymeria
Dažnai bruožo pasireiškimas grindžiamas ne dominuojančio ar recesyvinio geno alelio buvimu, o jų skaičiumi. Nealelinių genų sąveika – polimerija – yra tokio pasireiškimo pavyzdys.
Polimerinis genų veikimas gali vykti su kaupiamuoju (kaupiamuoju) efektu arba be jo. Kumuliacijos metu požymio pasireiškimo laipsnis priklauso nuo bendros genų sąveikos (kuo daugiau genų, tuo požymis ryškesnis). Panašaus poveikio palikuonys skirstomi taip - 1: 4: 6: 4: 1 (požymio raiškos laipsnis mažėja, t.y. pas vieną individą požymis būna maksimaliai ryškus, kituose stebimas jo išnykimas iki visiško išnykimo).
Jei nepastebėta kumuliacinio veiksmo, tadapožymio pasireiškimas priklauso nuo dominuojančių alelių. Jei yra bent vienas toks alelis, požymis pasireikš. Panašus poveikis palikuonių dalijimasis vyksta santykiu 15:1.
Modifikatorių genų veikimas
Nealelinių genų sąveika, kontroliuojama modifikatorių veikimo, yra gana reta. Tokios sąveikos pavyzdys yra toks:
- Pavyzdžiui, yra D genas, atsakingas už spalvos intensyvumą. Dominuojančioje būsenoje šis genas reguliuoja spalvos atsiradimą, o formuojant recesyvinį šio geno genotipą, net jei yra kitų genų, tiesiogiai kontroliuojančių spalvą, atsiras „spalvos praskiedimo efektas“, kuris dažnai pastebimas pieno b altumo pelės.
- Kitas tokios reakcijos pavyzdys yra dėmių atsiradimas ant gyvūnų kūno. Pavyzdžiui, yra F genas, kurio pagrindinė funkcija yra vilnos spalvos vienodumas. Susiformavus recesyviniam genotipui, kailis nusidažys netolygiai, vienoje ar kitoje kūno vietoje atsiras, pavyzdžiui, b altų dėmių.
Tokia nealelinių genų sąveika žmonėms yra gana reta.
Pleiotropija
Šio tipo sąveikoje vienas genas reguliuoja kito geno ekspresiją arba turi įtakos kito geno ekspresijos laipsniui.
Gyvūnams pleiotropija pasireiškė taip:
- Pelėse nykštukiškumas yra pleiotropijos pavyzdys. Pastebėta, kad kryžminant fenotipiškai normalias pelesPirmoje kartoje visos pelės pasirodė esančios nykštukės. Buvo padaryta išvada, kad nykštukiškumą sukelia recesyvinis genas. Recesyvinės homozigotos nustojo augti, jų vidaus organai ir liaukos buvo nepakankamai išsivystę. Šis nykštukiškumo genas paveikė pelių hipofizės vystymąsi, todėl sumažėjo hormonų sintezė ir atsirado visos pasekmės.
- Platininė lapių spalva. Pleiotropija šiuo atveju pasireiškė mirtinu genu, kuris, susidarius dominuojančiai homozigotai, sukėlė embrionų mirtį.
- Žmonėms pleiotropinė sąveika buvo įrodyta sergant fenilketonurija ir Marfano sindromu.
Nealelinės sąveikos vaidmuo
Evoliucine prasme visi aukščiau išvardyti nealelinių genų sąveikos tipai atlieka svarbų vaidmenį. Dėl naujų genų derinių atsiranda naujų gyvų organizmų savybių ir savybių. Kai kuriais atvejais šie požymiai prisideda prie organizmo išlikimo, kitais, priešingai, sukelia tų individų mirtį, kurie labai išsiskirs iš savo rūšies.
Nealelinė genų sąveika plačiai naudojama veisimo genetikoje. Dėl tokios genų rekombinacijos išsaugomos kai kurios gyvų organizmų rūšys. Kitos rūšys įgyja savybių, kurios labai vertinamos šiuolaikiniame pasaulyje (pavyzdžiui, išvesta naujos veislės gyvūnai, kurių ištvermė ir fizinė jėga didesnė nei jo tėvai).
Vyksta darbas, susijęs su šių tipų paveldėjimo naudojimu žmonėmspašalinti neigiamus žmogaus genomo bruožus ir sukurti naują, be defektų genotipą.
