Överföringen av egenskaper från generation till generation beror på samspelet mellan olika gener. Vad är en gen och vilken typ av interaktion mellan dem?
Vad är en gen?
Under genen för närvarande betyder de enheten för överföring av ärftlig information. Gener finns i DNA och bildar dess strukturella sektioner. Varje gen är ansvarig för syntesen av en specifik proteinmolekyl, som bestämmer manifestationen av en speciell egenskap hos människor.
Varje gen har flera underarter eller alleler, som orsakar en mängd olika egenskaper (till exempel beror bruna ögon på den dominerande allelen av genen, medan blått är ett recessivt drag). Alleler finns i samma regioner av homologa kromosomer, och överföringen av en eller annan kromosom orsakar manifestationen av ett eller annat drag.
Alla gener interagerar med varandra. Det finns flera typer av deras interaktion - allelisk och icke-allelisk. Följaktligen interaktionenallela och icke-alleliska gener. Hur skiljer de sig från varandra och hur visar de sig?
Upptäcktshistorik
Innan typerna av interaktion mellan icke-alleliska gener upptäcktes, var det allmänt accepterat att endast fullständig dominans är möjlig (om det finns en dominant gen kommer egenskapen att dyka upp; om den saknas kommer det att finnas inte vara någon egenskap). Läran om allelinteraktion, som under lång tid var genetikens huvuddogm, rådde. Dominans har undersökts omfattande och typer som fullständig och ofullständig dominans, meddominans och överdominans har upptäckts.
Alla dessa principer var föremål för Mendels första lag, som angav enhetligheten hos första generationens hybrider.
Efter ytterligare observationer och forskning märktes det att inte alla tecken anpassade sig till dominansteorin. Med en djupare studie bevisades det att inte bara samma gener påverkar manifestationen av en egenskap eller en grupp av egenskaper. Således upptäcktes former av interaktion mellan icke-alleliska gener.
Reaktioner mellan gener
Som har sagts rådde länge läran om det dominerande arvet. I detta fall ägde en allelinteraktion rum, där egenskapen manifesterade sig endast i det heterozygota tillståndet. Efter att olika former av interaktion mellan icke-alleliska gener upptäcktes kunde forskare förklara hittills oförklarliga typer av arv och få svar på många frågor.
Det visade sig att genreglering var direkt beroende av enzymer. Dessa enzymer tillät gener att reagera annorlunda. Samtidigt fortskred interaktionen av alleliska och icke-alleliska gener enligt samma principer och mönster. Detta ledde till slutsatsen att nedärvning inte beror på de förhållanden under vilka gener interagerar, och orsaken till den atypiska överföringen av egenskaper ligger i själva generna.
Icke-allelisk interaktion är unik, vilket gör det möjligt att få nya kombinationer av egenskaper som bestämmer en ny grad av överlevnad och utveckling av organismer.
Icke-alleliska gener
Icke-alleliska är de gener som är lokaliserade i olika delar av icke-homologa kromosomer. De har en syntesfunktion, men de kodar för bildandet av olika proteiner som orsakar olika tecken. Sådana gener, som reagerar med varandra, kan orsaka utveckling av egenskaper i flera kombinationer:
- En egenskap kommer att bero på interaktionen mellan flera helt olika gener.
- Flera egenskaper beror på en gen.
Reaktioner mellan dessa gener är något mer komplicerade än med allelinteraktion. Men var och en av dessa typer av reaktioner har sina egna egenskaper och egenskaper.
Vilka typer av interaktion har icke-alleliska gener?
- Epistasis.
- Polymeria.
- Komplementaritet.
- Modifierande geners verkan.
- Pleiotropisk interaktion.
Allaav dessa typer av interaktion har sina egna unika egenskaper och manifesterar sig på sitt eget sätt.
Vi bör uppehålla oss vid var och en av dem mer i detalj.
Epistasis
Denna interaktion av icke-alleliska gener - epistas - observeras när en gen undertrycker aktiviteten hos en annan (den undertryckande genen kallas en epistatisk, och den undertryckta genen kallas en hypostatisk gen).
Reaktionen mellan dessa gener kan vara dominant eller recessiv. Dominant epistas observeras när den epistatiska genen (vanligtvis betecknad med bokstaven I, om den inte har en extern, fenotypisk manifestation) undertrycker den hypostatiska genen (den brukar betecknas B eller b). Recessiv epistas uppstår när den recessiva allelen av den epistatiska genen hämmar uttrycket av någon av allelerna i den hypostatiska genen.
Dela upp enligt den fenotypiska egenskapen, med var och en av dessa typer av interaktioner, är också olika. Med dominerande epistas observeras följande bild oftare: i den andra generationen, enligt fenotyper, kommer uppdelningen att vara som följer - 13:3, 7:6:3 eller 12:3:1. Allt beror på vilka gener som konvergerar.
Med recessiv epistas är uppdelningen: 9:3:4, 9:7, 13:3.
komplementaritet
Interaktionen mellan icke-alleliska gener, där, när dominanta alleler av flera egenskaper kombineras, en ny, hittills osynlig fenotyp bildas, som kallas komplementaritet.
Den här typen av reaktioner mellan gener är till exempel vanligast i växter (särskilt pumpor).
Om genotypen av växten har en dominant allel A eller B, så får grönsaken en sfärisk form. Om genotypen är recessiv är fostrets form vanligtvis förlängd.
Om det finns två dominanta alleler (A och B) i genotypen samtidigt, blir pumpan skivformad. Om vi fortsätter att korsa (dvs. fortsätter denna interaktion av icke-alleliska gener med pumpor av en ren linje), kan du i den andra generationen få 9 individer med en skivformad form, 6 med en sfärisk form och en långsträckt pumpa.
Sådan korsning gör att du kan få nya hybridformer av växter med unika egenskaper.
Hos människor orsakar denna typ av interaktion normal utveckling av hörseln (en gen för utvecklingen av snäckan, den andra för hörselnerven), och i närvaro av endast ett dominerande drag uppträder dövhet.
Polymeria
Ofta är manifestationen av en egenskap inte baserad på närvaron av en dominant eller recessiv allel av en gen, utan på deras antal. Interaktionen mellan icke-alleliska gener - polymeria - är ett exempel på en sådan manifestation.
Den polymera verkan av gener kan fortsätta med en kumulativ (kumulativ) effekt eller utan den. Under kumulering beror graden av manifestation av en egenskap på den övergripande geninteraktionen (ju fler gener, desto mer uttalad egenskap). Avkomman med liknande effekt är uppdelad enligt följande - 1: 4: 6: 4: 1 (graden av uttrycket av egenskapen minskar, d.v.s. hos en individ är egenskapen maxim alt uttalad, hos andra observeras dess utrotning upp till fullständigt försvinnande).
Om ingen kumulativ åtgärd observeras, dåmanifestationen av en egenskap beror på dominanta alleler. Om det finns minst en sådan allel kommer egenskapen att äga rum. Med en liknande effekt sker splittringen av avkomman i förhållandet 15:1.
Modifierande geners verkan
Interaktionen mellan icke-alleliska gener, kontrollerad av verkan av modifierare, är relativt sällsynt. Ett exempel på en sådan interaktion är följande:
- Det finns till exempel en D-gen som är ansvarig för färgintensiteten. I det dominerande tillståndet reglerar denna gen färgens utseende, medan vid bildandet av en recessiv genotyp för denna gen, även om det finns andra gener som direkt styr färgen, kommer "färgutspädningseffekten" att uppstå, vilket ofta observeras i mjölkvita möss.
- Ett annat exempel på en sådan reaktion är uppkomsten av fläckar på djurkroppen. Till exempel finns det F-genen, vars huvudfunktion är enhetligheten i ullfärgning. Med bildandet av en recessiv genotyp kommer pälsen att färgas ojämnt, med uppkomsten av till exempel vita fläckar i ett eller annat område av kroppen.
En sådan interaktion mellan icke-alleliska gener hos människor är ganska sällsynt.
Pleiotropy
I denna typ av interaktion reglerar en gen uttrycket eller påverkar uttrycksgraden av en annan gen.
Hos djur visade sig pleiotropin på följande sätt:
- Hos möss är dvärgväxt ett exempel på pleiotropi. Det har observerats att när man korsar fenotypiskt normala möss iI den första generationen visade sig alla möss vara dvärg. Man drog slutsatsen att dvärgväxt orsakas av en recessiv gen. Recessiva homozygoter slutade växa, deras inre organ och körtlar var underutvecklade. Denna dvärgväxtgen påverkade utvecklingen av hypofysen hos möss, vilket ledde till en minskning av hormonsyntesen och orsakade alla konsekvenser.
- Platinafärgning hos rävar. Pleiotropi i detta fall manifesterades av en dödlig gen, som, när en dominant homozygot bildades, orsakade embryonas död.
- Hos människor har en pleiotrop interaktion visats vid fenylketonuri såväl som Marfans syndrom.
Rollen av icke-alleliska interaktioner
I evolutionära termer spelar alla ovanstående typer av interaktion mellan icke-alleliska gener en viktig roll. Nya genkombinationer orsakar uppkomsten av nya egenskaper och egenskaper hos levande organismer. I vissa fall bidrar dessa tecken till organismens överlevnad, i andra orsakar de tvärtom döden för de individer som kommer att sticka ut betydligt från sin art.
Icke-allelisk interaktion av gener används i stor utsträckning i avelsgenetik. Vissa arter av levande organismer bevaras på grund av sådan genrekombination. Andra arter får egenskaper som är högt värderade i den moderna världen (till exempel föda upp en ny djurras med större uthållighet och fysisk styrka än sina föräldrar).
Arbete pågår för att använda dessa typer av arv hos människoreliminera negativa egenskaper från det mänskliga genomet och skapa en ny, defektfri genotyp.
