Indhold
- Mendelian arv fungerer godt i enkle situationer
- Ikke-Mendelisk arv, forklaring og eksempel
- Genotype og fænotypedefinition
- Heterozygot afkom kan producere en mellemfænotype
- Forklaring af, hvordan ufuldstændig dominans fungerer
- Definition af polygenisk arv indeholder flere genetiske og allele påvirkninger
- Eksempler på ufuldstændig dominans
Avancerede organismer såsom dyr modtager to sæt gener med et sæt fra hver forælder. Mens det samlede genetisk kode er det samme, forældrene har ofte forskellige versioner af det samme gen. Som et resultat kan den arvelige genetiske kode indeholde kopier af de to versioner; en kan være dominerende mens den anden kan være recessive.
Når et enkelt gen producerer en bestemt egenskab i en organisme, Mendeliansk arv regler gælder. De blev først foreslået af den østrigske munk Gregor Mendel i det 19. århundrede og beskriver, hvordan enkeltgener arves med et par enkle regler. Mendel arbejdede med ærterplanter og definerede dominerende og recessive alleler.
De fleste organismeegenskaber produceres dog ikke af et enkelt gen. I stedet påvirker mange gener et kendetegn, og nogle gener påvirker adskillige organisme træk. Fordi Mendels enkle regler ikke finder anvendelse i sådanne tilfælde, ikke-Mendelisk arv beskæftiger sig med disse komplekse processer. Hvor Mendel antog, at en af de to versioner af et gen var dominerende, accepterer ikke-Mendelisk arv, at dominance i nogle tilfælde er ufuldstændig.
Mendelian arv fungerer godt i enkle situationer
Gregor Mendels arbejder med ærter planter med fokus på observerbare træk såsom blomsterfarve og bælgform. Mendel prøvede at bestemme, hvilke gener der producerede lilla og hvide blomster og andre ærteplanteegenskaber. Han valgte træk, der for det meste var forårsaget af et enkelt gen; som et resultat var han i stand til at forklare arv på enkle vilkår.
Hans vigtigste konklusioner var som følger:
I medeliansk arv kaldes de to genversioner, der er arvet fra forældre alleler. Alleler kan være dominerende eller recessive. Et individ, der har en eller to dominerende alleler, vil have det træk, der kodes af det dominerende gen.
For personer med to recessive alleler vises den recessive egenskab. Ifølge Mendel forklarede tilstedeværelsen eller fraværet af enkeltgener og deres alleler, hvilke træk der blev udstillet i ærterierne.
Ikke-Mendelisk arv, forklaring og eksempel
Før Mendel troede de fleste forskere, at træk blev videregivet som en blanding af forældrenes træk. Problemet var, at børn ofte ikke havde en sådan blanding, som når en blå-øjet forælder og en brun-øjet forælder producerede et blå-øjet barn.
Mendel foreslog, at træk var resultatet af tilstedeværelsen eller fraværet af en dominerende allel. Hans teori gælder stadig for træk produceret af et enkelt gen.
For eksempel beviste Mendel, at ærterplanter med en kort og en lang forælder ikke producerede mellemlange planter, men kun korte eller lange planter. Planter, der havde en forælder med glatte og en forælder med rynkede bælge, producerede ikke let rynkede bælg, men hverken rynkete eller glatte bælge.
Der var ingen blanding af træk.
De fleste træk er dog produceret af flere gener. For eksempel er der mange planter med en række længder, ikke kun korte og lange planter. Når en kort og en lang plante producerer en mellemlængde plante, skal det være på grund af indflydelsen af flere gener eller en mangel på fuldstændig dominans af det dominerende gen.
Denne form for arv kaldes ikke-Mendelisk arv.
Genotype og fænotypedefinition
Den samlede samling af en organismer gener er genotype mens samlingen af observerbare træk produceret af genotypen kaldes fænotype. Fænotyper er baseret på genotypen, men kan påvirkes af miljøfaktorer og organismenes opførsel.
For eksempel kan en plante have genotypen til at vokse høj og busket, men hvis den vokser i dårlig jord, kan den stadig være lille og sparsom.
Organismer, der har to dominerende eller to recessive alleler er homozygot for det gen, mens de der har en dominerende og en recessiv allel er heterozygot. Dette bliver vigtig ved ikke-Mendelisk arv, fordi homozygote organismer har klar genekspression af de to dominerende eller recessive alleler og udviser den tilsvarende fænotype.
I heterozygote organismer med en dominerende og en recessiv allel er det dominerende / recessive forhold muligvis ikke komplet, og begge alleler kan udtrykkes i varierende grad.
Faktorer bortset fra den genotype, der påvirker fænotypen, inkluderer følgende:
Samspillet mellem dominerende og recessive alleler kombineret med miljøfaktorerne producerer fænotypen fra den oprindelige genotype.
Heterozygot afkom kan producere en mellemfænotype
Den komplekse karakter af ikke-Mendelisk arv er baseret på det faktum, at mange træk er resultatet af påvirkninger fra mange forskellige gener, miljøfaktorer og organisme-adfærd. Ud over disse påvirkninger kan allelerne i et gen producere forskellige fænotyper på grund af følgende fire mekanismer:
Når der er ufuldstændig dominans for en bestemt egenskab, kan heterozygote afkom have en blanding af deres forældres træk og udvise en mellemfænotype. Hos mennesker er hudfarve et eksempel på ufuldstændig dominans, fordi generne, der er ansvarlige for melaninproduktion og lys eller mørk hud, ikke kan etablere dominans.
Som et resultat har afkom ofte en hudfarve, der er mellem forældrenes hudfarver.
Forklaring af, hvordan ufuldstændig dominans fungerer
Mekanismen for ufuldstændig dominans har lidt forskellige effekter, når den forekommer i enkeltgener versus i et multiplegen eller polygenisk genotype.
Mulige forskelle i fænotyper, der stammer fra gener med ufuldstændig dominans inkluderer følgende variationer:
Som et resultat af disse variationer kan ufuldstændig dominans resultere i en stort antal fænotyper og kan hjælpe med at forklare den konstante variation af mange træk.
Mendel observerede ikke ufuldstændig dominans i sine eksperimenter med ærterplanter, men ikke-Mendeliske arvsmekanismer, inklusive ufuldstændig dominans, er mere almindelige end Mendeliansk arv.
Definition af polygenisk arv indeholder flere genetiske og allele påvirkninger
Enkelttræk, der er påvirket af flere gener, overføres til afkom gennem polygenarv. Dyrfarve er ofte polygen, og hvert gen bidrager lidt til at skabe den samlede endelige fænotype. Inden for gener er der en yderligere forskel mellem alleler, hvert allelpar bringer potentielt fire forskellige bidrag såvel som variationer på grund af grader af dominans og genekspression.
Med så mange faktorer er det vanskeligt at udvikle et nøjagtigt billede af, hvordan en egenskab dannes, og hvilke gener og alleler, der bidrager. Allelpar er altid på samme sted eller lokus på kromosomet, men generne i sig selv er sværere at finde.
Et medvirkende gen kan være et bundet gen i nærheden af kromosomet, eller det kan være i den anden ende. Nogle medvirkende gener kan være på andre kromosomer, og de kan kun udtrykkes under visse omstændigheder.
Polygeniske påvirkninger på en egenskab kan omfatte følgende:
Alle disse muligheder gælder for hver af generne i en egenskab, der har flere genetiske påvirkninger. Den resulterende fænotype kan beskrives detaljeret, men den nøjagtige underliggende genetiske påvirkning er ofte mindre klar.
Eksempler på ufuldstændig dominans
Mens Mendels regler for arvelighed af alleler generelt er sande og endda fungerer på alleleniveau for træk med flere gener, er reglerne for arv af komplette gener polygene egenskaber er meget mere kompliceret. Polygeniske egenskaber er påvirket af mange faktorer, der påvirker genekspression og penetrans.
Typiske eksempler hos mennesker inkluderer følgende:
Variationen i polygene egenskaber hjælper med at forklare de store forskelle i fænotyper, der findes i avancerede organismer, herunder mennesker. I stedet for at et enkelt gen giver anledning til et specifikt træk, er de komplekse mekanismer for polygenarv, herunder ufuldstændig dominans, roden til en lang række egenskaber.