אינטראקציה של גנים לא אלים: סוגים וצורות

העברת תכונות מדור לדור נובעת מהאינטראקציה בין גנים שונים. מהו גן, ומהם סוגי האינטראקציה ביניהם?

מהו גן?

מתחת לגן כרגע, מתכווןיחידה של העברת מידע תורשתי. הגנים נמצאים בדנ"א ויוצרים את האזורים המבניים שלה. כל גן אחראי על הסינתזה של מולקולת חלבון מסוימת, אשר קובעת את הביטוי של תכונה מסוימת בבני אדם.

לכל גן יש תת-מינים או אללים,אשר גורם מגוון של סימפטומים (למשל, צבע עיניים חום נגרמת על ידי אלל דומיננטי של הגן, בעוד צבע כחול הוא סימן רצסיבי). אללים ממוקמים באותם אזורים של כרומוזומים הומולוגיים, והתמסורת של כרומוזום מסוים גורמת לביטוי של תכונה מסוימת.

כל הגנים מתקשרים זה עם זה. ישנם מספר סוגים של האינטראקציה שלהם - אללי ולא אללי. לפיכך, האינטראקציה של גנים אלליים ולא אלים נבחרה. מה הם שונים זה מזה ואיך הם באים לידי ביטוי?

היסטוריה של גילוי

לפני גילוי סוגי האינטראקציהגנים לא אללים, זה נחשב כי רק דומיננטיות מלאה אפשרית (אם יש גן דומיננטי, אז הסימפטום יתבטא, אבל אם זה לא, אז לא יהיה סימן). הדומיננטיות של הדוקטרינה של אינטראקציה אלילית, אשר במשך זמן רב היה הדוגמה העיקרית של הגנטיקה. השתלטות נחקרה ביסודיות, וסוגיה התגלו, כגון שליטה מלאה וחסרה, קידומינציה ודמיון יתר.

כל העקרונות הללו היו כפופים לחוק המנדלי הראשון, שהתייחס לאחידותם של בני-כלאיים של הדור הראשון.

עם התבוננות נוספת וחקירה,מתברר כי לא כל הסימנים היו מותאמים לתיאוריה של שליטה. עם מחקר מעמיק יותר, הוכח כי לא רק אותם גנים משפיעים על ביטוי של תכונה או קבוצה של נכסים. כך התגלו צורות האינטראקציה של גנים לא אללים.

תגובות בין גנים

כפי שנאמר, הדוקטרינה שררה במשך זמן רבעל ירושה דומיננטית. במקרה זה, הייתה אינטראקציה אלילית, שבה הסימפטום התבטא רק במצב הטרוזיגי. לאחר שהתגלו צורות שונות של אינטראקציה של גנים לא-אלים, מדענים הצליחו להסביר סוגי ירושה קודמים ולא מוסברים ולקבל תשובות לשאלות רבות.

זה נמצא כי הרגולציה הגן ישירותתלוי באנזימים. אנזימים אלו אפשרו לגנים להגיב בצורה שונה. האינטראקציה של גנים אללים ולא אלים נמשכה על פי אותם עקרונות ומזימות. זה הוביל למסקנה כי הירושה אינה תלויה בתנאים שבהם הגנים אינטראקציה, ואת הסיבה להעברת תכונות טיפוסית טמון הגנים עצמם.

אינטראקציה לא אלילית היא ייחודית, המאפשרת לנו להשיג שילובים חדשים של מאפיינים שגורמים רמה חדשה של הישרדות ופיתוח של אורגניזמים.

גנים לא אלים

שאינם אלים הם אלה גנים כי הם מקומייםאזורים שונים של כרומוזומים שאינם הומולוגיים. הפונקציה סינתזה יש להם אחד, אבל הם קוד ההיווצרות של חלבונים שונים, גורם סימנים שונים. גנים אלה, המגיבים זה לזה, יכולים לגרום להתפתחות תסמינים במספר שילובים:

• סימן אחד יהיה בשל האינטראקציה של כמה, שונה לחלוטין במבנה של גנים.
• כמה תסמינים יהיו תלויים בגן אחד.

התגובות בין הגנים האלה מתנהלות בצורה קצת יותר מסובכת מאשר במקרה של אינטראקציה אלילית. עם זאת, כל אחד מסוגים אלה של תגובות יש תכונות משלה ומוזרויות.

מהם סוגי האינטראקציה של גנים לא אללים?

• אפיסטזיס.
• פולימריה.
• השלמה.
• פעולה של שינוי גנים.
• אינטראקציה פליאוטרופית.

לכל אחד מסוגי האינטראקציה האלה יש מאפיינים ייחודיים משלה, והיא באה לידי ביטוי בדרכה שלה.

יש צורך לדון ביתר פירוט על כל אחד מהם.

אפיסטזיס

אינטראקציה זו של גנים לא אלים היא אפיסטאזיס- הוא ציין במקרה שבו גן אחד מדכא את פעילותו של האחר (הגן המדכא נקרא אפיסטטי, והגן המדוכא נקרא גן היפוסטטי).

התגובה בין גנים אלה יכולה להיותדומיננטי ו רצסיבי. דומיננטי epistasis הוא ציין כאשר הגן epistatic (בדרך כלל זה מיועד על ידי המכתב אני, אם אין לו ביטוי חיצוני, פנוטיפי) מדכא את הגן hypostatic (זה בדרך כלל ייעודי B או ב). אפיסטזיס רצסיבי נצפה כאשר האלל רצסיבי של הגן האפיסטטי מעכב את הביטוי של כל האללים של ההיפותסטטיקה של הגן.

פיצול על ידי תכונה פנוטיפית, עםכל אחד מסוגי האינטראקציות הללו, שונה גם הוא. עם אפיסטאזיס דומיננטי, הדפוס הבא מתבטא לעתים קרובות יותר: בדור השני הפנוטיפים יחולקו ל: 13: 3, 7: 6: 3 או 12: 3: 1. הכל תלוי באיזה גנים מתכנסים.

עם אפיסטזיס חוזרת, החלוקה היא 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.

השלמה

האינטראקציה של גנים לא אללים, שבה פנוטיפ חדש, שלא נפגש קודם לכן, נוצר כאשר שילוב של אללים דומיננטיים של כמה דמויות נוצר, והוא נקרא השלמה.

לדוגמה, לרוב זה סוג של תגובה בין גנים מתרחשת צמחים (במיוחד דלעות).

אם יש אלל דומיננטי A או B בגנוטיפ הצמח, הירק מקבל צורה כדורית. אם הגנוטיפ הוא הדדי, צורת העובר מוארכת בדרך כלל.

אם יש שנייםאללים דומיננטיים (A ו- B) הדלעת רוכשת צורה דמויית דיסק. אם נמשיך לעבור (כלומר להמשיך את האינטראקציה של גנים שאינם אללים עם דלעות של קו נקי), אז בדור השני ניתן לקבל 9 אנשים עם צורה דיסקואידית, 6 - עם כדורי ודלעת אחת של צורה מאורכת.

מעבר כזה מאפשר להשיג צורות היברידיות חדשות של צמחים בעלי תכונות ייחודיות.

אצל בני אדם, סוג זה של אינטראקציה גורם להתפתחות השמיעה הרגילה (גן אחד הוא התפתחות השבלול, השני הוא עצב השמיעה), ובנוכחות רק תכונה דומיננטית אחת, חירשות מתבטאת.

פולימריה

לעתים קרובות הבסיס לביטוי של סימן אינו נוכחות של אלל דומיננטי או רצסיבי של הגן, אלא את מספרם. האינטראקציה של גנים לא אללים - הפולימר - היא דוגמה לביטוי כזה.

פעולה פולימרית של גנים יכול להמשיך מ(מצטבר) או בלעדיו. עם הצטברות, מידת הביטוי של סימן תלוי באינטראקציה הגנטית הכוללת (ככל שהגנים יותר, כך מתבטא הסימן חזק יותר). הצאצאים עם אפקט זה מחולקים כדלקמן: 1: 4: 6: 4: 1 (דרגת הסימן מצטמצמת, דהיינו, בדוגמה אחת מובא הסימן באופן מקסימלי, באחרים, ההכחדה שלו נצפית עד להיעלמות מוחלטת).

אם לא נצפתה אפקט מצטברהביטוי של השלט תלוי באללים הדומיננטיים. אם יש לפחות אלל אחד כזה, הסימפטום יתקיים. עם השפעה זו, פיצול הצאצאים ממשיך ביחס של 15: 1.

פעולה של גנים המשתנים

האינטראקציה של גנים לא אללים, הנשלטת על ידי פעולתם של מעברים, היא נדירה יחסית. דוגמה לאינטראקציה כזו היא כדלקמן:

• לדוגמה, יש גן D אחראיעוצמת הצבע. במצב הדומיננטי, הגן הזה מסדיר את הופעת הצבע, ואילו בהיווצרות גנוטיפ חוזר לגן נתון, גם אם קיימים גנים אחרים השולטים ישירות על הצבע, יופיע "אפקט דילול צבע", כפי שניתן לראות לעתים קרובות בעכברים לבנים חלביים.
• דוגמה נוספת לתגובה כזו היאמראה של תצפית על גוף של בעלי חיים. לדוגמה, יש גן F, התפקוד העיקרי של אשר אחידות של צביעה של צמר. כאשר גנוטיפ רצסיבי נוצר, הצמר יהיה בצבע אחיד, עם הופעה, למשל, של כתמים לבנים באזור אחד או אחר של הגוף.

אינטראקציה כזו של גנים לא אללים בבני אדם היא נדירה למדי.

פליאוטרופיה

עם סוג זה של אינטראקציה, גן אחד מסדיר את הביטוי או משפיע על מידת הביטוי של גן אחר.

בבעלי חיים, פליוטרופיה באה לידי ביטוי כדלקמן:

• בעכברים, הדוגמה של פליוטרופיה היאגמד. צוין כי כאשר הזדווגות עכברים רגילים פנוטיפי בדור הראשון, כל העכברים התברר להיות גמד. נקבע כי הגמד נגרם על ידי גן רצסיבי. ההומוזיגוטים החוזרים חדלו לגדול, והאיברים הפנימיים והבלוטות שלהם לא היו מפותחים. גן הגמדים הזה השפיע על התפתחות בלוטת יותרת המוח בעכברים, מה שהוביל לירידה בסינתזה של ההורמונים וגרם לכל התוצאות.
• צבע פלטינה בשועלים. פליאוטרופיה במקרה זה באה לידי ביטוי בגן קטלני, שבמהלך היווצרותו של הומוזיגוט דומיננטי גרם למותם של עוברים.
• בבני אדם אינטראקציה pleiotropic מוצג על הדוגמה של phenylketonuria, כמו גם תסמונת מרפן.

תפקיד האינטראקציה הלא אלילית

בתוכנית האבולוציונית, כל המינים הנ"לאינטראקציות של גנים לא אלים לשחק תפקיד חשוב. שילובי גנים חדשים גורמים להופעתם של סימנים חדשים ומאפיינים של אורגניזמים חיים. במקרים מסוימים, סימנים אלה תורמים להישרדותו של האורגניזם, באחרים - להיפך, לגרום למותם של אותם אנשים אשר יובחן באופן משמעותי מן המין שלהם.

אינטראקציה לא-גנטית של גנים נרחביםהמשמשים לגידול גנטיקה. כמה מינים של אורגניזמים חיים שורדים בשל רקומבינציה גנטית דומה. מינים אחרים רוכשים מאפיינים בעלי ערך רב בעולם המודרני (לדוגמה, גידול של זן חדש של בעלי חיים עם יותר סיבולת וכוח פיזי מאשר ההורה).

העבודה מתנהלת כדי להשתמש בסוג זה של ירושה בבני אדם על מנת למנוע סימנים שליליים מהגנום האנושי וליצור גנוטיפ חדש, ללא פגם.