Transmiterea trăsăturilor din generație în generație se datorează interacțiunii dintre diferite gene. Ce este o genă și care sunt tipurile de interacțiune între ele?
Ce este o genă?
Sub gena în prezent, ele înseamnă unitatea de transmitere a informațiilor ereditare. Genele sunt localizate în ADN și formează secțiunile sale structurale. Fiecare genă este responsabilă de sinteza unei anumite molecule de proteine, care determină manifestarea unei anumite trăsături la om.
Fiecare genă are mai multe subspecii sau alele, care cauzează o varietate de trăsături (de exemplu, ochii căprui se datorează alelei dominante a genei, în timp ce albastrul este o trăsătură recesivă). Alelele sunt localizate în aceleași regiuni ale cromozomilor omologi, iar transmiterea unuia sau altuia determină manifestarea uneia sau alteia trăsături.
Toate genele interacționează între ele. Există mai multe tipuri de interacțiuni ale acestora - alele și non-alelice. În consecință, interacțiuneagene alelice și non-alelice. Cum diferă ele unele de altele și cum se manifestă?
Istoricul descoperirilor
Înainte de a fi descoperite tipurile de interacțiune ale genelor non-alelice, s-a acceptat în general că este posibilă doar dominanța completă (dacă există o genă dominantă, atunci trăsătura va apărea; dacă aceasta este absentă, atunci va exista să nu fie nicio trăsătură). Doctrina interacțiunii alelice, care a fost pentru mult timp principala dogma genetică, a prevalat. Dominanța a fost cercetată pe larg și au fost descoperite tipuri precum dominanța completă și incompletă, co-dominanța și supradominanța.
Toate aceste principii au fost supuse primei legi a lui Mendel, care afirma uniformitatea hibrizilor din prima generație.
În urma unor observații și cercetări ulterioare, s-a observat că nu toate semnele s-au adaptat la teoria dominanței. Cu un studiu mai profund, s-a dovedit că nu numai aceleași gene afectează manifestarea unei trăsături sau a unui grup de proprietăți. Astfel, au fost descoperite forme de interacțiune ale genelor non-alelice.
Reacții între gene
Așa cum s-a spus, pentru o lungă perioadă de timp a predominat doctrina moștenirii dominante. În acest caz, a avut loc o interacțiune alelică, în care trăsătura s-a manifestat doar în starea heterozigotă. După ce au fost descoperite diferite forme de interacțiune ale genelor non-alelice, oamenii de știință au putut să explice tipuri de moștenire neexplicate până acum și să obțină răspunsuri la multe întrebări.
S-a descoperit că reglarea genelor depinde direct de enzime. Aceste enzime au permis genelor să reacționeze diferit. În același timp, interacțiunea genelor alelice și non-alelice a decurs conform acelorași principii și modele. Acest lucru a condus la concluzia că moștenirea nu depinde de condițiile în care genele interacționează, iar motivul transmiterii atipice a trăsăturilor se află în genele înseși.
Interacțiunea non-alelice este unică, ceea ce face posibilă obținerea de noi combinații de trăsături care determină un nou grad de supraviețuire și dezvoltare a organismelor.
Gene non-alelice
Non-alelice sunt acele gene care sunt localizate în diferite părți ale cromozomilor neomologi. Au o singură funcție de sinteză, dar codifică formarea diferitelor proteine care provoacă semne diferite. Astfel de gene, reacționând între ele, pot determina dezvoltarea trăsăturilor în mai multe combinații:
- O trăsătură se va datora interacțiunii mai multor gene complet diferite.
- Multe trăsături vor depinde de o genă.
Reacțiile dintre aceste gene sunt ceva mai complicate decât în cazul interacțiunii alelice. Cu toate acestea, fiecare dintre aceste tipuri de reacții are propriile caracteristici și caracteristici.
Care sunt tipurile de interacțiuni ale genelor non-alelice?
- Epistaza.
- Polymeria.
- Complementaritate.
- Acțiunea genelor modificatoare.
- Interacțiune pleiotropă.
Toată lumeadintre aceste tipuri de interacțiuni are propriile sale proprietăți unice și se manifestă în felul său.
Ar trebui să ne oprim pe fiecare dintre ele mai în detaliu.
Epistasis
Această interacțiune a genelor non-alelice - epistasis - se observă atunci când o genă suprimă activitatea alteia (gena supresoare se numește epistatică, iar gena suprimată se numește genă ipostatică).
Reacția dintre aceste gene poate fi dominantă sau recesivă. Epistaza dominantă se observă atunci când gena epistatică (notată de obicei cu litera I, dacă nu are o manifestare externă, fenotipică) suprimă gena ipostatică (se notează de obicei B sau b). Epistaza recesivă apare atunci când alela recesivă a genei epistatice inhibă expresia oricăreia dintre alelele genei ipostatice.
Diviziunea în funcție de trăsătura fenotipică, cu fiecare dintre aceste tipuri de interacțiuni, este, de asemenea, diferită. Cu epistasis dominant, se observă mai des următoarea imagine: în a doua generație, în funcție de fenotipuri, diviziunea va fi după cum urmează - 13:3, 7:6:3 sau 12:3:1. Totul depinde de genele care converg.
Cu epistasis recesiv, diviziunea este: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Complementaritate
Interacțiunea genelor non-alelice, în care, atunci când alelele dominante ale mai multor trăsături sunt combinate, se formează un nou fenotip, nevăzut până acum, și se numește complementaritate.
De exemplu, acest tip de reacție între gene este cel mai frecvent la plante (în special dovleci).
Dacă genotipul plantei are o alela dominantă A sau B, atunci legumele capătă o formă sferică. Dacă genotipul este recesiv, atunci forma fătului este de obicei alungită.
Dacă există două alele dominante (A și B) în genotip în același timp, dovleacul devine în formă de disc. Dacă continuăm să încrucișăm (adică să continuăm această interacțiune a genelor non-alelice cu dovlecii de linie pură), atunci în a doua generație puteți obține 9 indivizi cu formă de disc, 6 cu formă sferică și un dovleac alungit.
Un astfel de încrucișare vă permite să obțineți forme noi, hibride de plante, cu proprietăți unice.
La om, acest tip de interacțiune determină dezvoltarea normală a auzului (o genă pentru dezvoltarea cohleei, ceal altă pentru nervul auditiv), iar în prezența unei singure trăsături dominante apare surditatea.
Polymeria
Adesea, manifestarea unei trăsături se bazează nu pe prezența unei alele dominante sau recesive a unei gene, ci pe numărul acestora. Interacțiunea genelor non-alelice - polimera - este un exemplu de astfel de manifestare.
Acțiunea polimerică a genelor poate continua cu un efect cumulativ (cumulativ) sau fără acesta. În timpul cumulării, gradul de manifestare a unei trăsături depinde de interacțiunea generală a genelor (cu cât mai multe gene, cu atât trăsătura este mai pronunțată). Progenitul cu efect similar este împărțit astfel - 1: 4: 6: 4: 1 (gradul de exprimare al trăsăturii scade, adică la un individ trăsătura este pronunțată maxim, la alții se observă dispariția sa până la dispariția completă).
Dacă nu se observă nicio acțiune cumulativă, atuncimanifestarea unei trăsături depinde de alelele dominante. Dacă există cel puțin o astfel de alele, trăsătura va avea loc. Cu un efect similar, împărțirea descendenților are loc într-un raport de 15:1.
Acțiunea genelor modificatoare
Interacțiunea genelor non-alelice, controlată de acțiunea modificatorilor, este relativ rară. Un exemplu de astfel de interacțiune este următorul:
- De exemplu, există o genă D responsabilă de intensitatea culorii. În starea dominantă, această genă reglează aspectul culorii, în timp ce în formarea unui genotip recesiv pentru această genă, chiar dacă există și alte gene care controlează direct culoarea, va apărea „efectul de diluare a culorii”, care se observă adesea în șoareci albi lăptoși.
- Un alt exemplu de astfel de reacție este apariția unor pete pe corpul animalelor. De exemplu, există gena F, a cărei funcție principală este uniformitatea colorării lânii. Odată cu formarea unui genotip recesiv, blana va fi colorată neuniform, cu apariția, de exemplu, de pete albe într-una sau alta zonă a corpului.
O astfel de interacțiune a genelor non-alelice la oameni este destul de rară.
Pleiotropie
În acest tip de interacțiune, o genă reglează expresia sau afectează gradul de exprimare al altei gene.
La animale, pleiotropia s-a manifestat astfel:
- La șoareci, nanismul este un exemplu de pleiotropie. S-a observat că atunci când se încrucișează șoareci fenotipic normali înÎn prima generație, toți șoarecii s-au dovedit a fi pitici. S-a ajuns la concluzia că nanismul este cauzat de o genă recesivă. Homozigoții recesivi au încetat să crească, organele și glandele lor interne au fost subdezvoltate. Această genă a nanismului a afectat dezvoltarea glandei pituitare la șoareci, ceea ce a dus la o scădere a sintezei hormonale și a cauzat toate consecințele.
- Colorare platină la vulpi. Pleiotropia în acest caz s-a manifestat printr-o genă letală, care, atunci când s-a format un homozigot dominant, a provocat moartea embrionilor.
- La om, s-a demonstrat o interacțiune pleiotropă în fenilcetonurie, precum și în sindromul Marfan.
Rolul interacțiunilor non-alelice
În termeni evolutivi, toate tipurile de interacțiune de mai sus ale genelor non-alelice joacă un rol important. Noile combinații de gene provoacă apariția de noi caracteristici și proprietăți ale organismelor vii. În unele cazuri, aceste semne contribuie la supraviețuirea organismului, în altele, dimpotrivă, provoacă moartea acelor indivizi care se vor remarca semnificativ din specia lor.
Interacțiunea non-alelica a genelor este utilizată pe scară largă în genetica reproducerii. Unele specii de organisme vii sunt conservate datorită unei astfel de recombinări genice. Alte specii dobândesc proprietăți care sunt foarte apreciate în lumea modernă (de exemplu, creșterea unei rase noi de animale cu rezistență și forță fizică mai mare decât părinții săi).
Se lucrează cu privire la utilizarea acestor tipuri de moștenire la oameni pentru aeliminarea trăsăturilor negative din genomul uman și crearea unui genotip nou, fără defecte.
