Geneettinen erottelu: mikä se on, ominaisuudet ja esimerkit

Elävät olennot omaksuvat kahden tyyppisen perustavanlaatuisen elintärkeän strategian jälkeläisten käsityksen osalta: seksuaalinen ja seksuaalinen lisääntyminen.

Aseksuaalisessa lisääntymisessä vanhempien organismien solu tai soluryhmä synnyttää toisen toiminnallisen yksilön, joka on geneettisesti sama kuin isänsä tai äitinsä. Tämä saavutetaan kaksijakoisella, orastavalla, polyembryonisella, partenogeneesillä ja muilla monimutkaisilla prosesseilla.

Toisaalta seksuaalisessa lisääntymisessä lajissa on kahden sukupuolen yksilöitä: miehiä ja naisia. Molemmat tuottavat sukusoluja, joissa on puolet muiden solujen geneettisestä tiedosta (ne ovat haploideja), ja kun ne kootaan yhteen, syntyy sygootti, joka palauttaa normaalin kromosomiluvun (diploidian). Tämä prosessi on paljon kalliimpi kuin edellinen, mutta sillä on useita etuja, jotka selittävät evoluution itsessään.

Aseksuaalisessa lisääntymisessä kaikki jälkeläiset ovat yhtä suuria kuin vanhempien organismi. Toisaalta seksuaalisesti jokaisella lapsella on erilainen geneettinen koostumus, koska puolet sen kromosomeista on äidin ja toinen puoli isiä. Crossoverin, kromosomaalisten permutaatioiden ja muiden meioosin aikana tapahtuvien prosessien vuoksi yksikään poika ei ole sama kuin hänen veljensä (elleivät he ole kaksoset). Seuraavaksi kerromme, mihin sillä on tekemistä

geneettinen erottelu kaikkien näiden ehtojen kanssa.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "DNA-käännös: mikä se on ja mitkä ovat sen vaiheet"

Mikä on geneettinen erottelu?

Jos olet kiinnostunut genetiikasta jossain vaiheessa elämääsi, se kuulostaa varmasti tutulta Gregor mendel. Tämä augustinilainen veli, katolinen ja luonnontieteilijä, muotoiltu herneiden kokeidensa ansiosta (Pisum sativum) yli tunnettujen Mendelin lakien, jotka julkaistiin vuosina 1865-1866. Valitettavasti nämä asiakirjat alkoivat nousta tieteellisessä kulttuurissa vasta vuonna 1900, jolloin Mendel oli jo kuollut.

Omalta osaltaan, termi "geneettinen erottelu" viittaa geenien jakautumiseen vanhemmilta lapsille meioosin aikana, eli miksi jälkeläisistä syntyvä genomi eri vanhempien yhdistymisen jälkeen. Geenien erottelumekanismien havainnollistamiseksi on suurta apua käydä lyhyesti läpi Mendelin kolme lakia, joten olemme maininneet hänen hahmonsa erikseen.

Koska aiomme uppoutua Mendelin maailmaan, meidän on asetettava joitain perustuksia. Ensinnäkin on huomattava, että aiomme keskittyä diploidisiin olentoihin, eli eläimiin ja kasveihin, joiden ytimessä on kaksi kutakin tyyppiä olevan homologisen kromosomin sarjaa (2n). Jos ihmisellä on 46 kromosomia kussakin solussa, 23 tulee äidiltä ja 23 isältä.

Jokaisessa kromosomissa on sarja järjestettyjä DNA-sekvenssejä, joilla on tarvittavat tiedot proteiinien tai RNA: n syntetisoimiseksi: geenit. Toisaalta jokaisella geenillä voi olla erilaisia ​​"muotoja", jotka riippuvat nukleotidisekvenssistä, joita kutsutaan alleeleiksi. Koska solutumassamme on kaksi kutakin tyyppiä olevaa kromosomia, väitämme, että meillä on myös kaksi alleelia kullekin geenille.

Erityinen alleeli voi tyypillisen Mendelin genetiikan mukaan olla hallitseva (A) tai resessiivinen (a). Hallitsevat alleelit ovat niitä, jotka ilmentyvät kumppanistaan ​​riippumatta (AA tai Aa), kun taas resessiiviset alleelit edellyttävät, että molemmat alleelit ovat samat saman geenin (aa) suhteen. Tietyn geenin kohdalla yksilö voi olla homotsygoottinen hallitseva (AA), homotsygoottinen resessiivinen (aa) tai heterotsygoottinen (Aa). Jälkimmäisessä tapauksessa hallitseva piirre (A) ilmaistaan ​​ja toinen peitetään (a).

Nämä ajatukset mielessä voimme vain selventää sitä genotyyppi on joukko geneettisiä tietoja DNA: n muodossa, jota tietty elävä olento kantaa, kun taas fenotyyppi on sen genomin osa, joka ilmaistaan ​​näkyvällä tasolla.

Tässä vaiheessa on korostettava sitä fenotyyppi on ympäristön ja geenien tuote, joten genomi ei aina selitä täysin ulkoisia piirteitä. Katsotaan nyt Mendelin lakeja.

Fenotyyppi: genotyyppi + ympäristö

1. Tasalaatuisuusperiaate (1. sukupolvi)

Otetaan kuvitteellinen esimerkki, joka poikkeaa hieman tyypillisistä Mendelin herneiden siemenistä. Kuvittele kanssamme hetkeksi, että lintulajin genomissa on COL1-geeni, joka koodaa höyhenien väriä.

Tällä geenillä on puolestaan ​​kaksi muunnosta: COL1A ja COL1a. Ensimmäinen alleeli (A) on hallitseva ja ilmenee fenotyyppitasolla punaisella sävyllä, kun taas toinen (a) on resessiivinen ja ilmenee keltaisella värillä.

Yhdenmukaisuuden periaatteen mukaan jos kaksi homotsygoottista vanhempaa tulee yhteen (toisella on kaksi AA-alleelia ja toisella kaksi aa-alleelia), kaikki lapset ovat heterotsygoottisia (Aa) tälle geenille poikkeuksetta. Täten yksi vanhemmista on punainen (AA), toinen on keltainen (aa) ja kaikki jälkeläiset ovat myös punaisia ​​(Aa), koska punainen piirre on keltaisella.

• Saatat olla kiinnostunut: "Kromosomit: mitkä ne ovat, ominaisuudet ja miten ne toimivat"

2. Erotteluperiaate (toinen sukupolvi)

Katsotaanpa nyt, mitä tapahtuu, jos tämä punainen sukupolvi (Aa) toistetaan sen joukossa. Ensin käytämme kaavaa ja sitten selitämme tuloksen:

Aa x Aa = ¼ AA, ¼ Aa, ¼ Aa, ¼ aa

Näiden arvojen perusteella, jos kaksi heterotsygoottia risteää tietyn geenin suhteen, Yksi 4: stä pennusta on domotsygoottinen dominoiva, 2: sta 4: stä heterotsygoottinen ja 1: stä 4: stä homotsygoottinen resessiivinen.

Jos palaamme esimerkkiin, näemme, että kolme neljästä punaisesta lapsesta tulee kahdesta punaisesta vanhemmasta myös (Aa ja AA), mutta yksi heistä palauttaa keltaisen fenotyypin (aa), joka naamioitiin Edellinen.

Siten punaisen piirteen taajuus jakautuu populaatiossa suhteessa 3: 1. Tämän perustavanlaatuisen tilastollisen päätelmän avulla osoitetaan, että vanhempien alleeleja erittyy sukusolujen tuotannon aikana meioottisolujen jakautumisen avulla.

3. Riippumattoman lähetyksen periaate (3. sukupolvi)

Tarvitsemme a: n, jotta voimme nähdä, kuinka alleelit jakautuvat, jos ristitämme heidän joukossaan kolmannen sukupolven jäsenet taulukko, jossa on yhteensä 16 välilyöntiä, koska kukin muunnos (AA, Aa, Aa ja aa) voidaan toistaa minkä tahansa muun kanssa (4x4: 16).

Emme aio keskittyä näihin tuloksiin, koska edellisestä esimerkistä on käynyt selväksi, että hallitseva punainen piirre on se, joka vallitsee lintujen höyhenten värissä.

Joka tapauksessa olemme kiinnostuneita pelastamaan ajatuksen riippumattoman lähetyksen periaatteesta: eri geenien koodaamat eri piirteet periytyvät itsenäisestiToisin sanoen, sinulle osoittamamme “höyhenvärin” ominaisuuden perintökuvion ei tarvitse vaikuttaa nokan kokoon. Tämä koskee vain geenejä, jotka ovat eri kromosomeissa tai huomattavilla etäisyyksillä samassa kromosomissa.

Geneettisen erottelun postulaatioiden rajoitukset

Vaikka nämä lait asettivat perustan sille, mitä tunnemme nyt geneettisenä perintönä (ja siten myös genetiikkana) molekyylilajit ja kaikki kurinalaisuuden näkökohdat), on välttämätöntä tunnistaa, että ne jäävät hieman alle saatuaan tiettyjä tietoa.

Esimerkiksi, nämä sovellukset eivät ota huomioon ympäristön vaikutusta fenotyyppiin (näytteen ulkonäkö) ja genotyyppiin (sen genomi). Jos auringon säteiden vaikutuksesta lintujen höyhenet haalistuvat (jotain ilman mitään vain esimerkiksi), on mahdollista, että punalintujen fenotyyppi muuttuu oranssiksi, ei Punainen. Huolimatta siitä, että COL1-geenin näytteet ovat AA- tai Aa-alleeleja, ympäristö muuttaa ulkoista ja näkyvää.

On myös mahdollista, että höyhenten väri koodataan useiden geenien, kuten COL1, COL2, COL3 ja COL4, vuorovaikutuksella. Kuvittele lisäksi, että yhdellä heistä on suurempi hallitsevuus muihin nähden ja että se on ratkaisevampi lopullisen fenotyypin suhteen. Täällä tulee esiin 8 erilaista alleelia ja hyvin monimutkaista geneettistä kysymystä, joita ei voida selittää vain Mendelin lailla, joten olisi aika päästä kvantitatiivisen genetiikan kentille.

Viimeisenä selvityksenä haluamme tehdä selväksi, että kaikki tässä mainitut esimerkit ovat kuvitteellisia, koska meillä ei ole tietoa siitä, onko olemassa todella COL1-geeni, joka koodaa yhtä tai toista tonaalista lintulajia luonto. Ihmisen genomissa on noin 25 000 geeniäJoten kuvittele, että sinun on väitettävä tai kieltävä fenotyyppien ja genotyyppien olemassaolo monissa muissa luonnonvaraisissa lajeissa, joita ei ole edes sekvensoitu.

Haluamme tehdä selväksi, että näiden geneettisen erottelun lakien avulla, jotka olemme osoittaneet sinulle esimerkkien avulla, se selitetään alleelien erottaminen sukusolujen tuotannon aikana meioottisten solujen jakautumisella tapahtumissa lisääntymiskykyinen. Vaikka monet mekanismit eivät ole näiden mekanismien hallinnassa, ne ovat aina hyvä lähtökohta geenitutkimuksen aloittamiseen joko koulutus- tai ammattitasolla.