Предаването на черти от поколение на поколение се дължи на взаимодействието между различните гени. Какво е ген и какви са видовете взаимодействия между тях?
Какво е ген?
Под гена в момента те означават единица за предаване на наследствена информация. Гените са разположени в ДНК и образуват нейните структурни участъци. Всеки ген е отговорен за синтеза на специфична протеинова молекула, която определя проявата на определена черта при хората.
Всеки ген има няколко подвида или алела, които причиняват различни черти (например кафявите очи се дължат на доминантния алел на гена, докато синьото е рецесивен признак). Алелите са разположени в едни и същи региони на хомоложни хромозоми и предаването на една или друга хромозома причинява проявата на една или друга черта.
Всички гени взаимодействат един с друг. Има няколко вида на тяхното взаимодействие – алелни и неалелни. Съответно взаимодействиетоалелни и неалелни гени. По какво се различават един от друг и как се проявяват?
История на откриването
Преди да бъдат открити видовете взаимодействия на неалелните гени, общоприето е било, че е възможно само пълно доминиране (ако има доминиращ ген, тогава ще се появи чертата; ако липсва, тогава ще има да няма черта). Доктрината за алелното взаимодействие, която дълго време беше основната догма на генетиката, надделя. Доминирането е проучено задълбочено и са открити видове като пълно и непълно доминиране, съвместно доминиране и свръхдоминиране.
Всички тези принципи са били предмет на първия закон на Мендел, който гласи еднаквостта на хибридите от първо поколение.
След по-нататъшни наблюдения и изследвания беше забелязано, че не всички знаци са приспособени към теорията за господство. С по-задълбочено изследване се доказа, че не само едни и същи гени влияят върху проявата на даден признак или група свойства. Така бяха открити форми на взаимодействие на неалелни гени.
Реакции между гени
Както беше казано, дълго време преобладаваше доктрината за господстващо наследство. В този случай се осъществи алелно взаимодействие, при което чертата се проявява само в хетерозиготно състояние. След като бяха открити различни форми на взаимодействие на неалелни гени, учените успяха да обяснят необясними досега видове наследяване и да получат отговори на много въпроси.
Установено е, че генната регулация е пряко зависима от ензимите. Тези ензими позволяват на гените да реагират различно. В същото време взаимодействието на алелни и неалелни гени протича по едни и същи принципи и модели. Това доведе до заключението, че наследяването не зависи от условията, при които гените взаимодействат, а причината за нетипичното предаване на черти се крие в самите гени.
Неалелното взаимодействие е уникално, което прави възможно получаването на нови комбинации от черти, които определят нова степен на оцеляване и развитие на организмите.
Неалелни гени
Неалелни са тези гени, които са локализирани в различни части на нехомоложни хромозоми. Те имат една функция за синтез, но кодират образуването на различни протеини, които причиняват различни признаци. Такива гени, реагирайки един с друг, могат да предизвикат развитие на черти в няколко комбинации:
- Една черта ще се дължи на взаимодействието на няколко напълно различни гена.
- Множество черти ще зависят от един ген.
Реакциите между тези гени са малко по-сложни, отколкото при алелното взаимодействие. Въпреки това, всеки от тези видове реакции има свои собствени характеристики и характеристики.
Какви са видовете взаимодействие на неалелните гени?
- Епистаз.
- Polymeria.
- Допълване.
- Действието на модификаторните гени.
- Плейотропно взаимодействие.
Всичкиот тези видове взаимодействие има свои собствени уникални свойства и се проявява по свой собствен начин.
Трябва да се спрем на всеки от тях по-подробно.
Epistasis
Това взаимодействие на неалелни гени - епистаза - се наблюдава, когато един ген потиска активността на друг (потискащият ген се нарича епистатичен, а потиснатият ген се нарича хипостатичен ген).
Реакцията между тези гени може да бъде доминантна или рецесивна. Доминираща епистаза се наблюдава, когато епистатичният ген (обикновено се обозначава с буквата I, ако няма външна, фенотипна проява) потиска хипостатичния ген (обикновено се обозначава B или b). Рецесивна епистаза възниква, когато рецесивният алел на епистатичния ген инхибира експресията на някой от алелите на хипостатичния ген.
Разделянето според фенотипната черта при всеки от тези видове взаимодействия също е различно. При доминантна епистаза по-често се наблюдава следната картина: във второ поколение, според фенотипите, разделението ще бъде както следва - 13:3, 7:6:3 или 12:3:1. Всичко зависи от това кои гени се сближават.
При рецесивна епистаза делението е: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Допълняемост
Взаимодействието на неалелни гени, при което, когато се комбинират доминантни алели на няколко черти, се образува нов, невиждан до този момент фенотип и се нарича комплементарност..
Например, този тип реакция между гените е най-често срещана при растенията (особено тиквите).
Ако генотипът на растението има доминиращ алел А или В, тогава зеленчукът получава сферична форма. Ако генотипът е рецесивен, тогава формата на плода обикновено е удължена.
Ако има два доминантни алела (А и В) в генотипа едновременно, тиквата става дисковидна. Ако продължим да се кръстосваме (т.е. да продължим това взаимодействие на неалелни гени с тикви от чиста линия), тогава във второто поколение можете да получите 9 индивида с дисковидна форма, 6 със сферична форма и една удължена тиква.
Такова кръстосване ви позволява да получите нови, хибридни форми на растения с уникални свойства.
При хората този тип взаимодействие предизвиква нормалното развитие на слуха (един ген за развитието на кохлеята, другият за слуховия нерв), а при наличието само на една доминантна черта се появява глухота.
Polymeria
Често проявата на даден признак се основава не на наличието на доминантен или рецесивен алел на ген, а на техния брой. Взаимодействието на неалелни гени - полимерия - е пример за такова проявление.
Полимерното действие на гените може да продължи с кумулативен (кумулативен) ефект или без него. По време на кумулацията степента на проява на дадена черта зависи от цялостното генно взаимодействие (колкото повече гени, толкова по-изразена е чертата). Потомството с подобен ефект се разделя, както следва - 1: 4: 6: 4: 1 (степента на изразеност на чертата намалява, т.е. при един индивид чертата е максимално изразена, при други се наблюдава изчезването й до пълно изчезване).
Ако не се наблюдава кумулативно действие, тогавапроявата на даден белег зависи от доминантните алели. Ако има поне един такъв алел, чертата ще се осъществи. С подобен ефект, разделянето в потомството протича в съотношение 15:1.
Действието на модификаторните гени
Взаимодействието на неалелни гени, контролирано от действието на модификатори, е сравнително рядко. Пример за такова взаимодействие е както следва:
- Например, има D ген, отговорен за интензитета на цвета. В доминантно състояние този ген регулира появата на цвета, докато при формирането на рецесивен генотип за този ген, дори ако има други гени, които пряко контролират цвета, ще се появи „ефектът на разреждане на цвета“, който често се наблюдава при млечнобели мишки.
- Друг пример за такава реакция е появата на петна по тялото на животните. Например, има ген F, чиято основна функция е равномерността на оцветяването на вълната. С формирането на рецесивен генотип козината ще бъде оцветена неравномерно, с появата, например, на бели петна в една или друга област на тялото.
Такова взаимодействие на неалелни гени при хората е доста рядко.
Плейотропия
При този тип взаимодействие един ген регулира експресията или влияе върху степента на експресия на друг ген.
При животните плейотропията се проявява по следния начин:
- При мишки джуджетата е пример за плейотропия. Наблюдавано е, че при кръстосване на фенотипно нормални мишки вВ първото поколение всички мишки се оказаха джуджета. Беше заключено, че джуджетата се причиняват от рецесивен ген. Рецесивните хомозиготи спряха да растат, вътрешните им органи и жлези бяха недоразвити. Този ген за джуджета повлиява развитието на хипофизната жлеза при мишки, което води до намаляване на синтеза на хормони и причинява всички последствия.
- Платинено оцветяване при лисиците. Плейотропията в този случай се проявява чрез летален ген, който при образуването на доминантна хомозигота причинява смъртта на ембрионите.
- При хората е показано плейотропно взаимодействие при фенилкетонурия, както и при синдрома на Марфан.
Ролята на неалелните взаимодействия
В еволюционен план всички горепосочени видове взаимодействие на неалелни гени играят важна роля. Новите генни комбинации предизвикват появата на нови характеристики и свойства на живите организми. В някои случаи тези признаци допринасят за оцеляването на организма, в други, напротив, причиняват смъртта на онези индивиди, които ще се открояват значително от вида си.
Неалелното взаимодействие на гените се използва широко в селекционната генетика. Поради такава генна рекомбинация се запазват някои видове живи организми. Други видове придобиват свойства, които са високо ценени в съвременния свят (например отглеждане на нова порода животни с по-голяма издръжливост и физическа сила от техните родители).
В момента се работи по използването на тези видове наследяване при хората заелиминиране на негативните черти от човешкия геном и създаване на нов генотип без дефекти.
