Περιεχόμενο
- Η Μεντελική κληρονομιά λειτουργεί καλά σε απλές καταστάσεις
- Μη-Μεντελική Κληρονομιά, Επεξήγηση και Παράδειγμα
- Ορισμός γονότυπου και φαινοτύπου
- Οι ετερόζυγοι απόγονοι μπορούν να παράγουν ένα ενδιάμεσο φαινότυπο
- Επεξήγηση του πώς λειτουργεί η ατελής κυριαρχία
- Ο ορισμός πολυγονικής κληρονομιάς αφορά τις πολλαπλές επιδράσεις γονιδίων και αλληλεπιδράσεων
- Παραδείγματα ανεπαρκούς δεσπόζουσας θέσης
Οι προηγμένοι οργανισμοί όπως τα ζώα λαμβάνουν δύο ομάδες γονιδίων με ένα σετ από κάθε γονέα. Ενώ η συνολική γενετικός κώδικας είναι το ίδιο, οι γονείς έχουν συχνά διαφορετικές εκδόσεις του ίδιου γονιδίου. Ως αποτέλεσμα, ο κληρονομικός γενετικός κώδικας μπορεί να περιέχει αντίγραφα των δύο εκδόσεων. Κάποιος μπορεί να είναι κυρίαρχο ενώ το άλλο μπορεί να είναι υποχωρητικός.
Όταν ένα μόνο γονίδιο παράγει ένα συγκεκριμένο γνώρισμα σε έναν οργανισμό, Mendelian κληρονομιά ισχύουν οι κανόνες. Αυτά προτάθηκαν για πρώτη φορά από τον αυστριακό μοναχό Gregor Mendel τον 19ο αιώνα και περιγράφουν λεπτομερώς πώς κληρονομούνται τα μεμονωμένα γονίδια με λίγους απλούς κανόνες. Ο Mendel εργάστηκε με φυτά μπιζελιού και καθόρισε κυρίαρχα και υπολειπόμενα αλλήλια.
Ωστόσο, τα περισσότερα χαρακτηριστικά του οργανισμού δεν παράγονται από ένα μόνο γονίδιο. Αντ 'αυτού, πολλά γονίδια επηρεάζουν ένα χαρακτηριστικό, και μερικά γονίδια επηρεάζουν διάφορα χαρακτηριστικά του οργανισμού. Επειδή οι απλοί κανόνες του Mendels δεν ισχύουν σε τέτοιες περιπτώσεις, μη-Mendelian κληρονομιά ασχολείται με αυτές τις πολύπλοκες διαδικασίες. Όταν η Mendel υποθέτει ότι κυριαρχεί μία από τις δύο εκδοχές ενός γονιδίου, η μη-Μεντελική κληρονομιά δέχεται ότι σε ορισμένες περιπτώσεις η κυριαρχία είναι ατελής.
Η Μεντελική κληρονομιά λειτουργεί καλά σε απλές καταστάσεις
Ο Gregor Mendels εργάζεται με φυτά μπιζελιού που επικεντρώνονται σε παρατηρήσιμα γνωρίσματα όπως το χρώμα των λουλουδιών και το σχήμα του σκελετού. Ο Mendel προσπάθησε να προσδιορίσει ποια γονίδια παρήγαγαν μοβ και λευκά λουλούδια και άλλα χαρακτηριστικά φυτικών μπιζελιού. Επιλέγει χαρακτηριστικά που προκλήθηκαν κυρίως από ένα μόνο γονίδιο. ως αποτέλεσμα, ήταν σε θέση να εξηγήσει την κληρονομικότητα με απλούς όρους.
Τα κύρια συμπεράσματά του ήταν τα εξής:
Στη μεσαιωνική κληρονομιά, καλούνται οι δύο γονιδιακές εκδοχές που κληρονομούν οι γονείς αλλήλων. Οι Alleles μπορούν να κυριαρχήσουν ή να υποχωρήσουν. Ένα άτομο που έχει ένα ή δύο κυρίαρχα αλληλόμορφα θα έχει το χαρακτηριστικό που κωδικοποιείται από το κυρίαρχο γονίδιο.
Για άτομα με δύο υπολειπόμενα αλληλόμορφα, θα εμφανιστεί το υπολειπόμενο χαρακτηριστικό. Σύμφωνα με τον Mendel, η παρουσία ή η απουσία μορίων γονιδίων και των αλληλόμορφών τους εξηγούσε ποια γνωρίσματα εκτέθηκαν στα φυτά μπιζελιού.
Μη-Μεντελική Κληρονομιά, Επεξήγηση και Παράδειγμα
Πριν από τη Mendel, οι περισσότεροι επιστήμονες πίστευαν ότι τα γνωρίσματα μεταβιβάστηκαν ως α μείγμα των χαρακτηριστικών των γονέων. Το πρόβλημα ήταν ότι συχνά τα παιδιά δεν είχαν ένα τέτοιο μείγμα, όπως όταν ένας γονιός με μπλε μάτια και ένας γονιός με καφέ μάτια παρήγαγαν ένα παιδί με μπλε μάτια.
Ο Mendel πρότεινε ότι τα γνωρίσματα ήταν αποτέλεσμα της παρουσίας ή της απουσίας κυρίαρχου αλληλόμορφου. Η θεωρία του εξακολουθεί να ισχύει για τα χαρακτηριστικά που παράγονται από ένα μόνο γονίδιο.
Για παράδειγμα, η Mendel απέδειξε ότι τα φυτά μπιζελιού με ένα σύντομο και μακρύ γονέα δεν παράγουν μεσαίου μεγέθους φυτά αλλά μόνο μικρά ή μακρά φυτά. Τα φυτά που είχαν έναν γονέα με λείο και έναν γονέα με ρυτιδωτά λοβούς δεν παράγουν ελαφρώς ρυτιδωμένα λοβό, αλλά είτε ρυτιδωμένα ή ομαλά λοβούς.
Υπήρχε κανένα μίγμα χαρακτηριστικών.
Τα περισσότερα γνωρίσματα παράγονται από πολλά γονίδια, όμως. Για παράδειγμα, υπάρχουν πολλά φυτά με μια σειρά από μήκη, όχι μόνο μικρά και μακρά φυτά. Όταν ένα σύντομο και ένα μακρύ φυτό παράγει ένα φυτό ενδιάμεσου μήκους, πρέπει να οφείλεται στην επίδραση πολλών γονιδίων ή στην έλλειψη πλήρους κυριαρχίας από το κυρίαρχο γονίδιο.
Αυτό το είδος κληρονομικότητας ονομάζεται μη-Μεντελική κληρονομιά.
Ορισμός γονότυπου και φαινοτύπου
Η συνολική συλλογή γονιδίων οργανισμών είναι η γονότυπου ενώ η συλλογή των παρατηρήσιμων χαρακτηριστικών που παράγονται από τον γονότυπο ονομάζεται φαινότυπο. Οι φαινότυποι βασίζονται στον γονότυπο, αλλά μπορούν να επηρεαστούν από περιβαλλοντικούς παράγοντες και τη συμπεριφορά του οργανισμού.
Για παράδειγμα, ένα φυτό μπορεί να έχει τον γονότυπο για την καλλιέργεια ψηλό και θάμνων, αλλά αν αναπτύσσεται σε φτωχό έδαφος, μπορεί να είναι ακόμα μικρό και αραιό.
Οι οργανισμοί που έχουν δύο κυρίαρχα ή δύο υπολειπόμενα αλληλόμορφα είναι ομόζυγο για αυτό το γονίδιο, ενώ εκείνα που έχουν κυρίαρχο και υπολειπόμενο αλληλόμορφο είναι ετερόζυγο. Αυτό γίνεται σημαντικό στη μη-Mendelian κληρονομιά επειδή οι ομόζυγοι οργανισμοί έχουν σαφή γονιδιακή έκφραση των δύο κυρίαρχων ή υπολειπόμενων αλληλόμορφων και παρουσιάζουν τον αντίστοιχο φαινότυπο.
Σε ετερόζυγους οργανισμούς με κυρίαρχο και υπολειπόμενο αλληλόμορφο, η δεσπόζουσα / υποχωρητική σχέση μπορεί να μην είναι πλήρης και αμφότερα τα αλληλόμορφα μπορεί να εκφράζονται σε διαφορετικό βαθμό.
Παράγοντες εκτός του γονότυπου που επηρεάζουν τον φαινότυπο περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:
Η αλληλεπίδραση των κυρίαρχων και υπολειπόμενων αλληλόμορφων σε συνδυασμό με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες παράγει τον φαινότυπο από τον γενετικό τύπο.
Οι ετερόζυγοι απόγονοι μπορούν να παράγουν ένα ενδιάμεσο φαινότυπο
Η πολύπλοκη φύση της μη-Μεντελικής κληρονομιάς βασίζεται στο γεγονός ότι πολλά γνωρίσματα είναι αποτέλεσμα επιρροών από πολλά διαφορετικά γονίδια, περιβαλλοντικούς παράγοντες και συμπεριφορά οργανισμού. Εκτός από αυτές τις επιδράσεις, τα αλλήλια ενός γονιδίου μπορούν να παράγουν διαφορετικούς φαινότυπους λόγω των ακόλουθων τεσσάρων μηχανισμών:
Όταν παρουσιάζεται ελλιπής κυριαρχία για ένα συγκεκριμένο γνώρισμα, οι ετερόζυγοι απόγονοι μπορεί να έχουν ένα μείγμα των χαρακτηριστικών των γονέων τους και να παρουσιάζουν έναν ενδιάμεσο φαινότυπο. Στον άνθρωπο, το χρώμα του δέρματος είναι ένα παράδειγμα ελλιπούς κυριαρχίας, διότι τα γονίδια που ευθύνονται για την παραγωγή μελανίνης και το ελαφρύ ή σκούρο δέρμα δεν μπορούν να επιτύχουν δεσπόζουσα θέση.
Ως αποτέλεσμα, οι απόγονοι έχουν συχνά ένα χρώμα δέρματος που είναι ανάμεσα στους τόνους του δέρματος των γονέων.
Επεξήγηση του πώς λειτουργεί η ατελής κυριαρχία
Ο μηχανισμός της ελλιπούς κυριαρχίας έχει ελαφρώς διαφορετικές επιδράσεις όταν εμφανίζεται σε μεμονωμένα γονίδια έναντι ενός γονιδίου πολλαπλών γονιδίων ή πολυγονιδίων.
Πιθανές διαφορές στους φαινοτύπους που προκύπτουν από γονίδια με ατελή κυριαρχία περιλαμβάνουν τις ακόλουθες παραλλαγές:
Ως αποτέλεσμα αυτών των παραλλαγών, η ατελή κυριαρχία μπορεί να οδηγήσει σε α μεγάλη ποικιλία φαινοτύπων και μπορεί να σας βοηθήσει να εξηγήσετε τη συνεχή διακύμανση πολλών χαρακτηριστικών.
Ο Mendel δεν παρατηρούσε ελλιπή κυριαρχία στα πειράματά του με τα φυτά μπιζελιού, αλλά οι μηχανισμοί κληρονομικότητας που δεν προέρχονται από τη Μεντελία, συμπεριλαμβανομένης της ελλιπούς κυριαρχίας, είναι πιο συνηθισμένοι από την κληρονομιά της Μεντελίας.
Ο ορισμός πολυγονικής κληρονομιάς αφορά τις πολλαπλές επιδράσεις γονιδίων και αλληλεπιδράσεων
Ενιαία γνωρίσματα που επηρεάζονται από πολλαπλά γονίδια μεταδίδονται στους απογόνους μέσω πολυγονικής κληρονομικότητας. Το χρώμα στα ζώα είναι συχνά πολυγενές, και κάθε γονίδιο συνεισφέρει λίγο για να δημιουργήσει το συνολικό τελικό φαινότυπο. Εντός των γονιδίων, υπάρχει μια πρόσθετη διαφορά μεταξύ των αλληλόμορφων, κάθε ζεύγος αλληλόμορφων φέρνοντας μια πιθανή τέσσερις διαφορετικές συνεισφορές καθώς και παραλλαγές που οφείλονται σε βαθμούς κυριαρχίας και γονιδιακής έκφρασης.
Με τόσους πολλούς παράγοντες, είναι δύσκολο να αναπτυχθεί μια ακριβής εικόνα του τρόπου με τον οποίο διαμορφώνεται ένα χαρακτηριστικό και ποια γονίδια και αλληλόμορφα συμβάλλουν. Όλα τα ζεύγη είναι πάντα στην ίδια θέση ή θέση στον χρωμόσωμα, αλλά τα ίδια τα γονίδια είναι πιο δύσκολο να βρεθούν.
Ένα γονίδιο που συμβάλλει μπορεί να είναι ένα συνδεδεμένο γονίδιο που βρίσκεται κοντά στο χρωμόσωμα, ή θα μπορούσε να βρίσκεται στο άλλο άκρο. Ορισμένα γονίδια συμβάλλουν σε άλλα χρωμοσώματα και μπορούν να εκφραστούν μόνο υπό ορισμένες συνθήκες.
Πολυγενικές επιρροές σε ένα χαρακτηριστικό μπορεί να περιλαμβάνει τα ακόλουθα:
Όλες αυτές οι δυνατότητες ισχύουν για κάθε ένα από τα γονίδια ενός χαρακτηριστικού που έχει πολλαπλές γενετικές επιδράσεις. Ο προκύπτων φαινότυπος μπορεί να περιγραφεί λεπτομερώς, αλλά οι ακριβείς υποκείμενες γενετικές επιδράσεις είναι συχνά λιγότερο σαφείς.
Παραδείγματα ανεπαρκούς δεσπόζουσας θέσης
Ενώ οι κανόνες του Mendels για την κληρονομικότητα των αλληλόμορφων είναι γενικά αληθινές και ακόμη και δουλεύουν στο επίπεδο των αλληλομόρφων για τα χαρακτηριστικά με πολλαπλά γονίδια, οι κανόνες για την κληρονομικότητα των πλήρων πολυγονικά χαρακτηριστικά είναι πολύ πιο περίπλοκα. Τα πολυγονικά χαρακτηριστικά επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες που επηρεάζουν τη γονιδιακή έκφραση και τη διείσδυση.
Τυπικά παραδείγματα στον άνθρωπο περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:
Η διακύμανση των πολυγονικών χαρακτηριστικών βοηθάει να εξηγηθούν οι τεράστιες διαφορές των φαινοτύπων που υπάρχουν σε προηγμένους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Αντί για ένα μόνο γονίδιο που δημιουργεί ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό, οι περίπλοκοι μηχανισμοί πολυγονικής κληρονομιάς, συμπεριλαμβανομένης της ατελούς κυριαρχίας, βρίσκονται στη ρίζα ποικίλης ποικιλίας χαρακτηριστικών.