La trasmissione di tratti di generazione in generazione è dovuta all'interazione tra diversi geni. Che cos'è un gene e quali sono i tipi di interazione tra di loro?
Cos'è un gene?
Sotto il gene al momento attuale, significano l'unità di trasmissione dell'informazione ereditaria. I geni si trovano nel DNA e ne formano le sezioni strutturali. Ogni gene è responsabile della sintesi di una specifica molecola proteica, che determina la manifestazione di un particolare tratto nell'uomo.
Ogni gene ha diverse sottospecie o alleli, che causano una varietà di tratti (ad esempio, gli occhi marroni sono dovuti all'allele dominante del gene, mentre il blu è un tratto recessivo). Gli alleli si trovano nelle stesse regioni dei cromosomi omologhi e la trasmissione dell'uno o dell' altro cromosoma provoca la manifestazione dell'uno o dell' altro tratto.
Tutti i geni interagiscono tra loro. Esistono diversi tipi di interazione: allelica e non allelica. Di conseguenza, l'interazionegeni allelici e non allelici. In che modo differiscono l'uno dall' altro e come si manifestano?
Cronologia delle scoperte
Prima che venissero scoperti i tipi di interazione dei geni non allelici, era generalmente accettato che fosse possibile solo il dominio completo (se c'è un gene dominante, apparirà il tratto; se è assente, allora apparirà non essere un tratto). Prevalse la dottrina dell'interazione allelica, che per lungo tempo fu il principale dogma della genetica. La dominanza è stata ampiamente studiata e sono stati scoperti tipi come dominanza completa e incompleta, co-dominanza e sovradominanza.
Tutti questi principi erano soggetti alla prima legge di Mendel, che stabiliva l'uniformità degli ibridi di prima generazione.
A seguito di ulteriori osservazioni e ricerche, è stato notato che non tutti i segni si adattavano alla teoria della dominanza. Con uno studio più approfondito, è stato dimostrato che non solo gli stessi geni influenzano la manifestazione di un tratto o di un gruppo di proprietà. Così sono state scoperte forme di interazione di geni non allelici.
Reazioni tra i geni
Come è stato detto, per molto tempo ha prevalso la dottrina dell'eredità dominante. In questo caso si è verificata un'interazione allelica, in cui il tratto si è manifestato solo nello stato eterozigote. Dopo che sono state scoperte varie forme di interazione di geni non allelici, gli scienziati sono stati in grado di spiegare tipi di eredità finora inspiegabili e ottenere risposte a molte domande.
Si è scoperto che la regolazione genica dipendeva direttamente dagli enzimi. Questi enzimi hanno permesso ai geni di reagire in modo diverso. Allo stesso tempo, l'interazione di geni allelici e non allelici procedeva secondo gli stessi principi e schemi. Ciò ha portato alla conclusione che l'ereditarietà non dipende dalle condizioni in cui i geni interagiscono e che la ragione della trasmissione atipica dei tratti risiede nei geni stessi.
L'interazione non allelica è unica, il che rende possibile ottenere nuove combinazioni di tratti che determinano un nuovo grado di sopravvivenza e sviluppo degli organismi.
Geni non allelici
Non allelici sono quei geni che sono localizzati in diverse parti di cromosomi non omologhi. Hanno una funzione di sintesi, ma codificano la formazione di varie proteine che causano segni diversi. Tali geni, reagendo tra loro, possono causare lo sviluppo di tratti in diverse combinazioni:
- Un tratto sarà dovuto all'interazione di diversi geni completamente diversi.
- Tratti multipli dipenderanno da un gene.
Le reazioni tra questi geni sono un po' più complicate rispetto all'interazione allelica. Tuttavia, ognuno di questi tipi di reazioni ha le sue caratteristiche e caratteristiche.
Quali sono i tipi di interazione dei geni non allelici?
- Epistasi.
- Polimeria.
- Complementarietà.
- L'azione dei geni modificatori.
- Interazione pleiotropica.
Tuttidi questi tipi di interazione ha le sue proprietà uniche e si manifesta a modo suo.
Dovremmo soffermarci su ciascuno di essi in modo più dettagliato.
Epistasi
Questa interazione di geni non allelici - epistasi - si osserva quando un gene sopprime l'attività di un altro (il gene soppressore è chiamato epistatico e il gene soppresso è chiamato gene ipostatico).
La reazione tra questi geni può essere dominante o recessiva. L'epistasi dominante si osserva quando il gene epistatico (di solito indicato con la lettera I, se non ha una manifestazione fenotipica esterna) sopprime il gene ipostatico (di solito è indicato con B o b). L'epistasi recessiva si verifica quando l'allele recessivo del gene epistatico inibisce l'espressione di uno qualsiasi degli alleli del gene ipostatico.
Anche la suddivisione in base al tratto fenotipico, con ciascuno di questi tipi di interazioni, è diversa. Con l'epistasi dominante, si osserva più spesso il seguente quadro: nella seconda generazione, in base ai fenotipi, la divisione sarà la seguente: 13:3, 7:6:3 o 12:3:1. Tutto dipende da quali geni convergono.
Con epistasi recessiva, la divisione è: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Complementarità
L'interazione di geni non allelici, in cui, quando si combinano alleli dominanti di diversi tratti, si forma un nuovo fenotipo finora invisibile, chiamato complementarità.
Ad esempio, questo tipo di reazione tra i geni è più comune nelle piante (soprattutto nelle zucche).
Se il genotipo della pianta ha un allele dominante A o B, il vegetale assume una forma sferica. Se il genotipo è recessivo, la forma del feto è solitamente allungata.
Se ci sono due alleli dominanti (A e B) nel genotipo contemporaneamente, la zucca diventa a forma di disco. Se continuiamo a incrociare (cioè continuare questa interazione di geni non allelici con zucche di linea pura), allora nella seconda generazione puoi ottenere 9 individui con una forma a disco, 6 con una forma sferica e una zucca allungata.
Tali incroci ti permettono di ottenere nuove forme ibride di piante con proprietà uniche.
Negli esseri umani, questo tipo di interazione provoca il normale sviluppo dell'udito (un gene per lo sviluppo della coclea, l' altro per il nervo uditivo) e in presenza di un solo tratto dominante compare la sordità.
Polimeria
Spesso la manifestazione di un tratto non si basa sulla presenza di un allele dominante o recessivo di un gene, ma sul loro numero. L'interazione di geni non allelici - la polimeria - è un esempio di tale manifestazione.
L'azione polimerica dei geni può procedere con un effetto cumulativo (cumulativo) o senza di esso. Durante il cumulo, il grado di manifestazione di un tratto dipende dall'interazione genica complessiva (più geni, più pronunciato è il tratto). La progenie con un effetto simile è suddivisa come segue - 1: 4: 6: 4: 1 (il grado di espressione del tratto diminuisce, cioè in un individuo il tratto è pronunciato al massimo, in altri la sua estinzione si osserva fino alla completa scomparsa).
Se non si osserva alcuna azione cumulativa, allorala manifestazione di un tratto dipende dagli alleli dominanti. Se esiste almeno uno di questi alleli, il tratto avrà luogo. Con un effetto simile, la scissione nella prole procede in un rapporto di 15:1.
L'azione dei geni modificatori
L'interazione di geni non allelici, controllata dall'azione dei modificatori, è relativamente rara. Un esempio di tale interazione è il seguente:
- Ad esempio, esiste un gene D responsabile dell'intensità del colore. Nello stato dominante, questo gene regola l'aspetto del colore, mentre nella formazione di un genotipo recessivo per questo gene, anche se ci sono altri geni che controllano direttamente il colore, apparirà l'"effetto di diluizione del colore", che si osserva spesso in topi bianco latte
- Un altro esempio di tale reazione è la comparsa di macchie sul corpo degli animali. Ad esempio, esiste il gene F, la cui funzione principale è l'uniformità della colorazione della lana. Con la formazione di un genotipo recessivo, il mantello sarà colorato in modo non uniforme, con la comparsa, ad esempio, di macchie bianche nell'una o nell' altra area del corpo.
Una tale interazione di geni non allelici negli esseri umani è piuttosto rara.
Pleiotropia
In questo tipo di interazione, un gene regola l'espressione o influenza il grado di espressione di un altro gene.
Negli animali, la pleiotropia si è manifestata come segue:
- Nei topi, il nanismo è un esempio di pleiotropia. È stato osservato che quando si incrociano topi fenotipicamente normaliNella prima generazione, tutti i topi si sono rivelati nani. Si è concluso che il nanismo è causato da un gene recessivo. Gli omozigoti recessivi hanno smesso di crescere, i loro organi interni e le ghiandole erano sottosviluppati. Questo gene del nanismo ha influenzato lo sviluppo della ghiandola pituitaria nei topi, che ha portato a una diminuzione della sintesi ormonale e ha causato tutte le conseguenze.
- Colorazione platino nelle volpi. La pleiotropia in questo caso si manifestava con un gene letale che, quando si formava un omozigote dominante, provocava la morte degli embrioni.
- Negli esseri umani, è stata dimostrata un'interazione pleiotropica nella fenilchetonuria e nella sindrome di Marfan.
Il ruolo delle interazioni non alleliche
In termini evolutivi, tutti i suddetti tipi di interazione di geni non allelici svolgono un ruolo importante. Nuove combinazioni di geni causano la comparsa di nuove caratteristiche e proprietà degli organismi viventi. In alcuni casi, questi segni contribuiscono alla sopravvivenza dell'organismo, in altri, al contrario, provocano la morte di quegli individui che si distingueranno in modo significativo dalla loro specie.
L'interazione non allelica dei geni è ampiamente utilizzata nella genetica riproduttiva. Alcune specie di organismi viventi vengono preservate grazie a tale ricombinazione genica. Altre specie acquisiscono proprietà molto apprezzate nel mondo moderno (ad esempio, allevare una nuova razza di animali con maggiore resistenza e forza fisica rispetto ai suoi genitori).
Sono in corso lavori sull'uso di questi tipi di eredità negli esseri umanieliminando i tratti negativi dal genoma umano e creando un nuovo genotipo privo di difetti.
