Segregacja genetyczna: co to jest, cechy i przykłady

Żywe istoty przyjmują dwa rodzaje podstawowych strategii życiowych, jeśli chodzi o poczęcie potomstwa: rozmnażanie bezpłciowe i płciowe.

W rozmnażaniu bezpłciowym komórka lub grupa komórek z organizmu rodzicielskiego daje początek innej funkcjonalnej jednostce, genetycznie równej ojcu lub matce. Osiąga się to poprzez dwupodział, pączkowanie, poliembrion, partenogenezę i inne złożone procesy.

Z drugiej strony w rozmnażaniu płciowym występują osobniki dwóch płci w obrębie gatunku: samce i samice. Obie produkują gamety z połową informacji genetycznej reszty komórek (są haploidalne), a połączone razem dają początek zygocie, która odzyskuje normalną liczbę chromosomów (diploidalność). Ten proces jest znacznie droższy niż poprzedni, ale ma szereg zalet, które same w sobie wyjaśniają ewolucję.

W rozmnażaniu bezpłciowym wszyscy potomkowie są równi organizmowi rodzicielskiemu. Z drugiej strony, w aspekcie płciowym każde dziecko ma inny skład genetyczny, ponieważ połowa jego chromosomów jest matczyna, a druga połowa ojcowska. Ze względu na krzyżowanie, permutacje chromosomowe i inne procesy zachodzące podczas mejozy żaden syn nie jest taki sam jak jego brat (chyba że są bliźniakami). Następnie powiemy Ci, co to ma wspólnego z

segregacja genetyczna ze wszystkimi tymi warunkami.

• Powiązany artykuł: „Tłumaczenie DNA: co to jest i jakie są jego fazy”

Co to jest segregacja genetyczna?

Jeśli interesowałeś się genetyką w pewnym momencie swojego życia, na pewno brzmi to znajomo Grzegorz Mendel. Ten zakonnik augustiański, katolik i przyrodnik, sformułowany dzięki swoim eksperymentom z grochem (Pisum sativum, ,, ,, ,, ,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,) bardziej niż znane prawa Mendla, opublikowane w latach 1865-1866. Niestety, dokumenty te zaczęły nabierać znaczenia w kulturze naukowej dopiero w 1900 roku, kiedy Mendel już odszedł.

Ze swojej strony termin „segregacja genetyczna” odnosi się do dystrybucji genów od rodziców do dzieci podczas mejozy, czyli dlaczego genom powstał z potomstwa po zjednoczeniu różnych rodziców. Aby zilustrować mechanizmy segregacji genów, bardzo pomocne będzie krótkie omówienie trzech praw Mendla, dlatego też szczególnie wspomnieliśmy o jego figurze.

Skoro zamierzamy zanurzyć się w świecie Mendla, musimy położyć pewne fundamenty. W pierwszej kolejności należy zauważyć, że skupimy się na istotach diploidalnych, czyli zwierzętach i roślinach, które prezentują w swoim jądrze dwa zestawy chromosomów homologicznych każdego typu (2n). Jeśli człowiek ma 46 chromosomów w każdej komórce, 23 pochodzi od matki, a 23 od ojca.

W każdym chromosomie istnieje szereg uporządkowanych sekwencji DNA, które zawierają informacje niezbędne do syntezy białek lub RNA: geny. Z drugiej strony każdy gen może mieć różne „formy” zależne od sekwencji nukleotydowej, zwane allelami. Ponieważ w jądrze komórkowym mamy dwa chromosomy każdego typu, twierdzimy, że mamy również dwa allele dla każdego genu.

Określony allel, zgodnie z typową genetyką Mendla, może być dominujący (A) lub recesywny (a). Dominujące allele to te, które ulegają ekspresji niezależnie od partnera (AA lub Aa), podczas gdy allele recesywne wymagają, aby oba allele były takie same dla tego samego genu (aa). Dla danego genu osobnik może być homozygotyczny dominujący (AA), homozygotyczny recesywny (aa) lub heterozygotyczny (Aa). W tym ostatnim przypadku cecha dominująca (A) jest wyrażana, a druga jest maskowana (a).

Mając na uwadze te pomysły, możemy tylko to wyjaśnić genotyp to zbiór informacji genetycznej w postaci DNA niesiony przez określoną żywą istotę, podczas gdy fenotyp jest częścią tego genomu, która jest wyrażana na widocznym poziomie.

W tym miejscu należy podkreślić, że fenotyp jest produktem środowiska i genów, więc genom nie zawsze w pełni wyjaśnia cechy zewnętrzne. Przyjrzyjmy się teraz prawom Mendla.

Fenotyp: genotyp + środowisko

1. Zasada jednorodności (1. generacja)

Weźmy fikcyjny przykład, który nieco odbiega od typowych nasion grochu Mendla. Wyobraź sobie z nami przez chwilę, że gatunek ptaka ma w swoim genomie gen COL1, który koduje ubarwienie piór.

Z kolei ten gen ma dwa warianty: COL1A i COL1a. Pierwszy allel (A) jest dominujący i manifestuje się na poziomie fenotypu czerwonym odcieniem, podczas gdy drugi (a) jest recesywny i ma kolor żółty.

Zgodnie z zasadą jednolitości jeśli dwoje homozygotycznych rodziców spotka się razem (jeden ma dwa allele AA, a drugi dwa allele aa), wszystkie dzieci będą heterozygotyczne (Aa) dla tego genu, bez wyjątku. Tak więc jeden z rodziców będzie czerwony (AA), drugi będzie żółty (aa) i całe potomstwo również będzie czerwone (Aa), ponieważ cecha czerwona nakłada się na żółty.

• Możesz być zainteresowany: „Chromosomy: czym są, cechy i jak działają”

2. Zasada segregacji (druga generacja)

Zobaczmy teraz, co się stanie, jeśli ta czerwona generacja (Aa) zostanie w nim rozmnożona. Najpierw stosujemy wzór, a następnie wyjaśniamy wynik:

Aa x Aa = ¼ AA, ¼ Aa, ¼ Aa, ¼ aa

Na podstawie tych wartości, jeśli dwie heterozygoty krzyżują się dla danego genu, 1 na 4 szczeniąt będzie homozygotą dominującą, 2 na 4 będzie heterozygotą, a 1 na 4 będzie homozygotą recesywną.

Jeśli wrócimy do naszego przykładu, zobaczymy, że troje na czworo czerwonych dzieci wychodzi z dwóch sparowanych czerwonych rodziców również (Aa i AA), ale jeden z nich odzyskuje żółty fenotyp (aa), który został zamaskowany w pokoleniu poprzedni.

Tak więc częstotliwość czerwonej cechy rozkłada się w populacji w stosunku 3:1. Z tego bardzo podstawowego wnioskowania statystycznego wynika, że allele rodzicielskie są wydzielane podczas wytwarzania gamet przez podział komórek mejotycznych.

3. Zasada niezależnej transmisji (3. generacji)

Aby zobaczyć, jak allele są rozmieszczone, jeśli krzyżujemy między nimi członków trzeciego pokolenia, potrzebowalibyśmy stół z łącznie 16 miejscami, ponieważ każdy wariant (AA, Aa, Aa i aa) można odtworzyć z dowolnym innym (4x4:16).

Nie będziemy skupiać się na tych wynikach, ponieważ z poprzedniego przykładu stało się dla nas jasne, że dominującą cechą czerwieni jest ta, która będzie dominować w kolorze piór naszych ptaków.

W każdym razie interesuje nas uratowanie idei zasady niezależnej transmisji: różne cechy kodowane przez różne geny są dziedziczone niezależnieInnymi słowy, wzór dziedziczenia cechy „koloru piór”, który ci pokazaliśmy, nie musi wpływać na charakter „rozmiaru dzioba”. Dotyczy to tylko genów znajdujących się na różnych chromosomach lub w znacznych odległościach w obrębie tego samego chromosomu.

Ograniczenia postulatów segregacji genetycznej

Chociaż prawa te położyły podwaliny pod to, co obecnie znamy jako dziedziczenie genetyczne (a zatem genetykę) molekularne i wszystkie aspekty dyscypliny), należy uznać, że po uzyskaniu pewności są one trochę za krótkie wiedza, umiejętności.

Na przykład, Zastosowania te nie uwzględniają wpływu środowiska na fenotyp (wygląd zewnętrzny okazu) i genotyp (jego genom). Jeśli pod wpływem promieni słonecznych pióra naszych ptaków zblakną (coś bez nich) na przykład), możliwe jest, że fenotyp ptaków czerwonych zmieni kolor na pomarańczowy, a nie Czerwony. Pomimo tego, że są to okazy z allelami AA lub Aa dla genu COL1, środowisko modyfikuje to, co zewnętrzne i widoczne.

Możliwe jest również, że kolor piór jest kodowany przez interakcję między kilkoma genami, takimi jak COL1, COL2, COL3 i COL4. Wyobraź sobie ponadto, że jeden z nich ma większą przewagę nad resztą i jest bardziej decydujący dla ostatecznego fenotypu. Tutaj wchodzi w grę 8 różnych alleli i bardzo złożone zagadnienia genetyczne, których nie da się wyjaśnić tylko prawami Mendla, więc nadszedł czas, aby wejść na pola genetyki ilościowej.

Na koniec chcemy wyjaśnić, że wszystkie przytoczone tu przykłady są fikcyjne, ponieważ nie mamy wiedza o tym, czy naprawdę istnieje gen COL1, który koduje taką lub inną tonację u gatunku ptaków w Natura. Człowiek ma w swoim genomie około 25 000 genówWięc wyobraź sobie, że musisz twierdzić lub zaprzeczać istnieniu fenotypów i genotypów u wielu innych dzikich gatunków, których nawet nie zsekwencjonowano.

Chcemy wyjaśnić, że dzięki tym prawom segregacji genetycznej, które pokazaliśmy na przykładach, jest to wyjaśnione separacja alleli podczas wytwarzania gamet przez podział komórek mejotycznych w zdarzeniach rozrodczy. Chociaż wiele cech nie podlega tym mechanizmom, zawsze stanowią one dobry punkt wyjścia do rozpoczęcia badania genów, czy to na poziomie edukacyjnym, czy zawodowym.