8 vej genetike (in njihove značilnosti)

Brez genetike je razlaganje življenja nemogoče. Vsa živa bitja imajo vsaj eno celico in da bo celica takšna, mora vsebovati genski material v obliki DNK in biti sposobna samopodvajanja Samo po sebi.

Zahvaljujoč encimski aktivnosti (med drugim tudi DNA polimeraza) so substrati (nukleotidi) in a standardna veriga lahko življenje ustvari eno kopijo ali več kot eno dvojno vijačnico DNA in s tem življenje novo.

S to preprosto premiso je razložena obstojnost živih bitij na Zemlji in veliko bolj zapletenih stvari, kot so mehanizmi dedovanja. Zahvaljujoč delitvi celic z mejozo lahko nastanejo spolne celice s polovico genskih informacij običajne starševske celice, kar je stanje, znano kot haploidija (n). Ko se združita dve haploidni gameti, nastane diploidna (2n) zigota, ki vsebuje polovico informacij od matere in polovico od očeta. Tako na primer pri naši vrsti deluje dednost.

Vsekakor je deterministični in mendelovski pogled na genetiko v polnem izzivu. Z leti je človek spoznal, da genom ni omejen samo na dedovanje po očetu, ampak da obstajajo mutacije in okoljske spremembe, ki lahko spremenijo izražanje genov skozi vse življenje, kar povzroči nenavadno fenotipsko raznolikost, ki jo kaže vrste. V naslednjih vrsticah bomo videli, kaj so

veje genetike in njihove značilnosti.

• Povezani članek: "Razlike med DNA in RNA"

Katere so veje genetike?

Genetiko lahko opredelimo kot vejo znanost (zlasti biologija), ki se ukvarja s preučevanjem genov, genetskimi variacijami in mehanizmi dedovanja organizmov. Glavni cilj te discipline je s pomočjo biokemičnih in fizioloških osnov razumeti, kako nastaja dedovanje genotipa in fenotipa iz generacije v generacijo pri različnih vrstah, s še večjo pozornost na človek.

Preden greste neposredno v temo, morate imeti določene jasne ideje. Kot smo že povedali, polovica informacij v vsaki od naših celic prihaja od matere, druga polovica pa od očeta. Z drugimi besedami, imamo skupaj 23 parov kromosomov (46 = 23 mater + 23 očetov). Poleg tega vsak kromosom vsebuje kodirajoče sekvence proteinov ali RNA, imenovane "geni".

Ker imamo dva kromosoma vsake vrste (od 1 do 23), imeli bomo dve kopiji istega gena, eno na očetovem kromosomu in eno na materinem kromosomu, v fiksnem položaju. Vsaka od sprememb, ki jih lahko gen sprejme, je znana kot "alel", zato lahko tudi mi potrjujejo, da imajo vsi naši geni dva alela v genomu posameznika, enega materinskega in drugega očetovsko.

S temi podatki ostaja le vedeti, da je tipičen alel lahko dominanten (A) ali recesiven (a). Tako je lahko posameznik za isti gen homozigotno prevladujoč (AA), homozigotno recesiven (aa) ali heterozigoten (Aa). S temi osnovami poglejmo, katere so veje genetike.

1. Mendelova genetika ali klasična genetika

Ta veja genetike je tista, ki pristopa k preučevanju genov brez uporabe molekularnih orodij, tako kot si ti Gregor mendel svoje dni s poskusi z grahom v različnih generacijah. Na kratko pregledamo tri Mendelove zakone na tem seznamu:

• Načelo enotnosti: če se za gen križata dva homozigotna (AA in aa), bodo vsi potomci heterozigotni (Aa). Prikazana lastnost bo prevladujoča, to je tista, ki jo kodira alel (A).
• Načelo segregacije: če se med njimi križa generacija heterozigotov (Aa), se stvari spremenijo. ¼ potomcev bo homozigotno prevladujoče (AA), ¼ bo homozigotno recesivno (aa) in 2/4 bo heterozigotno (Aa). Prevladujoči značaj je izražen v 3 od 4.
• Načelo neodvisnega prenosa: če sta dva gena dovolj ločena drug od drugega ali na dveh različnih kromosomih, jih je mogoče podedovati z neodvisnimi frekvencami.

Čeprav je bila mendelska genetika zelo koristna pri vzpostavljanju temeljev sodobne genetike, danes ni zelo koristna. Brez uporabe molekularnih orodij je zelo težko določiti obseg delovanja gena, saj so številni znaki poligenski in jih razlaga več kot dva alela (na primer barva oči, kodirana z več kot 3 geni).

2. Molekularna genetika

Kot že ime pove, je molekularna genetika tista veja, ki preučuje strukturo in funkcionalnost geni na molekularni ravni z uporabo tehnik, kot so PCR (verižna reakcija s polimerazo) ali kloniranje DNA v okolju bakterijske. Z drugimi besedami, je odgovoren za preiskavo, opis in upravljanje fizične in funkcionalne enote dedovanja: gena.

3. Razvojna genetika

V tem primeru je genetika navajena opisati postopek, s katerim se celica na koncu razvije v popolno in funkcionalno večcelično bitje. Odgovorna je za raziskovanje, za katere pogoje (na jedrski in genski ravni) je celica med drugim specializirana med razvojem za eno ali drugo funkcijo.

4. Populacijska genetika

V naravnem svetu genetska sposobnost preživetja je običajno veliko pomembnejša od števila populacij, ki jih vrsta predstavlja v določenem ekosistemu. Če je v določenem jedru 500 živali, vendar se vsako leto razmnožujejo le 4, obstaja težnja po zmanjšanju variabilnosti in s tem k homozigotnosti.

Praviloma sta homozigotnost in sorodstveni križanje povezana s fatalističnejšo prognozo v populaciji, saj majhna variabilnost genov pomeni da bodo odzivi na okolje zelo podobni med živalmi, za vedno in za ma, poleg večje stopnje kopičenja mutacij škodljivo. Učinkovito število prebivalstva, odstotek heterozigotnosti, frekvence alelov in številne druge stvari so količinsko opredeljene v študijah populacijske genetike za dvezati "dobrobit" vrste, več kot število izvodov.

• Morda vas zanima: "Genetski premik: kaj je to in kako vpliva na biološki razvoj?"

5. Kvantitativna genetika

Sklicevanje na prejšnje točke, kvantitativna genetika preučuje tiste fenotipe (lastnosti, ki jih kodira genotip), ki jih ni mogoče razvrstiti s tipičnimi mendelovskimi merili, to je z dominantnim alelom (A) in drugim recesivnim (a).

Zelo jasen primer tega je barva kože, ki jo kodirajo geni TYR, TYRP1, OCA2, SLC45A2, SLC24A5 in MC1R ter okoljski parametri in življenjski slog. Kadar je lastnost poligenska ali oligogena, mora biti pristop zelo drugačen.

6. Filogenija

To je veja genetike, ki preučuje sorodstvo med različnimi svojti živih bitij, pri čemer ustvarja znamenita "drevesa življenja", ki se uporabljajo za razvrščanje vrst v družine, rodove in vrste (tudi poddružine, podvrste, plemena itd.). DNA (jedrska ali mitohondrijska) in zaporedja RNA iz vzorcev tkiva lahko pomagajo biologom evolucijski, da sklepamo na sorodstvo med živimi bitji, ki sprva na tej ravni nimajo kaj početi zunanji.

• Morda vas zanima: "Filogenija in ontogenija: kaj so in kako se razlikujejo"

7. genski inženiring

Genski inženiring temelji na neposredni manipulaciji genov organizma, bodisi z injekcijami v gojišča, s prenosom mutiranih virusov ali s številnimi drugimi mehanizmi prenosa informacije.

Cilj te veje znanosti je običajno izboljšati proizvodne zmogljivosti vrste (zlasti v kmetijskem okolju), da bi hitreje rasli, proizvod iz boljše kakovosti je odpornost pridelka večja ali pa nanjo med drugim ne vplivajo škodljivci stvari.

8. Epigenetika

The epigenetika je zelo nov odcep od klasične genetike, katere naloga je raziskati mehanizme, ki zavirajo oz spodbujajo izražanje genov skozi življenje posameznika, ne da bi pri tem spreminjali njihove gene genom.

Obstaja več načinov, kako lahko gen začasno "inaktiviramo", ta pa posredujejo zaporedja genoma, za katera so sprva verjeli, da so neuporabna. Epigenetika, čeprav v povojih, obljublja odgovore na številne glavobole, za katere se danes zdi, da nimajo rešitve.

Nadaljuj

Kot lahko vidite, je genetika uporabna praktično na vseh področjih življenja. Od vzdrževanja ekosistemov do reševanja bolezni skozi preučevanje evolucije, izboljšanje pridelkov ali razumevanje človeških plodov, vse okoli nas določa naš geni.