Հատկանիշների փոխանցումը սերնդից սերունդ պայմանավորված է տարբեր գեների փոխազդեցությամբ: Ի՞նչ է գենը և որո՞նք են դրանց փոխազդեցության տեսակները:
Ի՞նչ է գենը:
Գենի տակ ներկա պահին դրանք նշանակում են ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման միավոր: Գեները տեղակայված են ԴՆԹ-ում և կազմում են դրա կառուցվածքային հատվածները։ Յուրաքանչյուր գեն պատասխանատու է հատուկ սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզի համար, որը որոշում է մարդկանց որոշակի հատկանիշի դրսևորումը:
Յուրաքանչյուր գեն ունի մի քանի ենթատեսակներ կամ ալելներ, որոնք առաջացնում են տարբեր հատկանիշներ (օրինակ՝ շագանակագույն աչքերը պայմանավորված են գենի գերիշխող ալելով, մինչդեռ կապույտը ռեցեսիվ հատկանիշ է): Ալելները գտնվում են հոմոլոգ քրոմոսոմների միևնույն շրջաններում, և այս կամ այն քրոմոսոմի փոխանցումն առաջացնում է այս կամ այն հատկանիշի դրսևորումը։
Բոլոր գեները փոխազդում են միմյանց հետ: Նրանց փոխազդեցության մի քանի տեսակներ կան՝ ալելային և ոչ ալելային։ Համապատասխանաբար փոխազդեցությունըալելային և ոչ ալելային գեներ. Ինչո՞վ են դրանք տարբերվում միմյանցից և ինչպե՞ս են դրսևորվում։
Հայտնաբերման պատմություն
Մինչ ոչ ալելային գեների փոխազդեցության տեսակների հայտնաբերումը, ընդհանուր առմամբ ընդունված էր, որ հնարավոր է միայն ամբողջական գերակայություն (եթե կա գերիշխող գեն, ապա այդ հատկանիշը կհայտնվի, եթե այն բացակայում է, ապա կլինի ոչ մի հատկանիշ): Գերակշռում էր ալելային փոխազդեցության ուսմունքը, որը երկար ժամանակ գենետիկայի հիմնական դոգման էր։ Գերիշխանությունը լայնորեն հետազոտվել է, և հայտնաբերվել են այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են ամբողջական և թերի գերակայությունը, համատիրությունը և գերիշխանությունը:
Այս բոլոր սկզբունքները ենթարկվում էին Մենդելի առաջին օրենքին, որը սահմանում էր առաջին սերնդի հիբրիդների միատեսակությունը:
Հետևյալ դիտարկումներից և հետազոտություններից հետո նկատվեց, որ ոչ բոլոր նշաններն են հարմարեցված գերակայության տեսությանը: Ավելի խորը ուսումնասիրությամբ ապացուցվեց, որ ոչ միայն նույն գեներն են ազդում հատկանիշի կամ հատկությունների խմբի դրսևորման վրա։ Այսպիսով, հայտնաբերվել են ոչ ալելային գեների փոխազդեցության ձևեր։
Գեների միջև ռեակցիաներ
Ինչպես ասվեց, երկար ժամանակ գերիշխող ժառանգության վարդապետությունը գերիշխում էր: Այս դեպքում տեղի է ունեցել ալելային փոխազդեցություն, որի ժամանակ հատկանիշն արտահայտվել է միայն հետերոզիգոտ վիճակում։ Այն բանից հետո, երբ հայտնաբերվեցին ոչ ալելային գեների փոխազդեցության տարբեր ձևեր, գիտնականները կարողացան բացատրել ժառանգության մինչ այժմ անբացատրելի տեսակները և ստանալ բազմաթիվ հարցերի պատասխաններ։
Հայտնաբերվել է, որ գեների կարգավորումն ուղղակիորեն կախված է ֆերմենտներից: Այս ֆերմենտները թույլ տվեցին գեներին տարբեր կերպ արձագանքել: Միևնույն ժամանակ ալելային և ոչ ալելային գեների փոխազդեցությունն ընթանում էր նույն սկզբունքներով և օրինաչափություններով։ Սա հանգեցրեց այն եզրակացության, որ ժառանգականությունը կախված չէ գեների փոխազդեցության պայմաններից, և հատկությունների անտիպ փոխանցման պատճառը հենց գեներում է։
Ոչ ալելային փոխազդեցությունը եզակի է, ինչը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել հատկանիշների նոր համակցություններ, որոնք որոշում են օրգանիզմների գոյատևման և զարգացման նոր աստիճանը:
Ոչ ալելային գեներ
Ոչ ալելային են այն գեները, որոնք տեղայնացված են ոչ հոմոլոգ քրոմոսոմների տարբեր մասերում: Նրանք ունեն մեկ սինթեզի ֆունկցիա, բայց կոդավորում են տարբեր սպիտակուցների ձևավորում, որոնք առաջացնում են տարբեր նշաններ։ Նման գեները, փոխազդելով միմյանց հետ, կարող են առաջացնել հատկությունների զարգացում մի քանի համակցություններով.
- Մի հատկանիշ պայմանավորված կլինի մի քանի բոլորովին տարբեր գեների փոխազդեցությամբ:
- Բազմաթիվ հատկություններ կախված կլինեն մեկ գենից:
Այս գեների միջև ռեակցիաները որոշ չափով ավելի բարդ են, քան ալելային փոխազդեցության դեպքում: Այնուամենայնիվ, այս տեսակի ռեակցիաներից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատկություններն ու առանձնահատկությունները:
Որո՞նք են ոչ ալելային գեների փոխազդեցության տեսակները:
- Epistasis.
- Պոլիմերիա.
- Կոմպլեմենտարություն.
- Փոփոխիչ գեների գործողությունը.
- Պլեոտրոպ փոխազդեցություն.
Բոլորըայս տեսակի փոխազդեցությունն ունի իր յուրահատուկ հատկությունները և դրսևորվում է յուրովի։
Պետք է ավելի մանրամասն անդրադառնալ դրանցից յուրաքանչյուրին։
Epistasis
Ոչ ալելային գեների այս փոխազդեցությունը՝ էպիստազը, նկատվում է, երբ մի գենը ճնշում է մյուսի ակտիվությունը (ճնշող գենը կոչվում է էպիստատիկ, իսկ ճնշվածը՝ հիպոստատիկ գեն)::
Այս գեների միջև ռեակցիան կարող է լինել գերիշխող կամ ռեցեսիվ: Գերիշխող էպիստազը նկատվում է, երբ էպիստատիկ գենը (սովորաբար նշվում է I տառով, եթե չունի արտաքին, ֆենոտիպային դրսևորում) ճնշում է հիպոստատիկ գենը (այն սովորաբար նշվում է B կամ b): Ռեցեսիվ էպիստազը տեղի է ունենում, երբ էպիստատիկ գենի ռեցեսիվ ալելն արգելակում է հիպոստատիկ գենի ալելներից որևէ մեկի արտահայտումը:
Բաժանումը ըստ ֆենոտիպային հատկանիշի, այս տեսակի փոխազդեցություններից յուրաքանչյուրի հետ նույնպես տարբեր է: Գերիշխող էպիստազի դեպքում առավել հաճախ նկատվում է հետևյալ պատկերը՝ երկրորդ սերնդում, ըստ ֆենոտիպերի, բաժանումը կլինի հետևյալը՝ 13:3, 7:6:3 կամ 12:3:1: Ամեն ինչ կախված է նրանից, թե որ գեներն են համընկնում:
Ռեցեսիվ էպիստազի դեպքում բաժանումը հետևյալն է՝ 9:3:4, 9:7, 13:3:
Կոմպլեմենտարություն
Ոչ ալելային գեների փոխազդեցությունը, որի ժամանակ, երբ մի քանի հատկանիշների գերիշխող ալելները միավորվում են, ձևավորվում է նոր, մինչ այժմ չտեսնված ֆենոտիպ, և կոչվում է փոխլրացում:
Օրինակ, գեների միջև այս տեսակի ռեակցիան առավել տարածված է բույսերում (հատկապես դդումներում):
Եթե բույսի գենոտիպն ունի գերիշխող ալել A կամ B, ապա բանջարեղենը ստանում է գնդաձև ձև։ Եթե գենոտիպը ռեցեսիվ է, ապա պտղի ձևը սովորաբար երկարաձգվում է։
Եթե գենոտիպում միաժամանակ կան երկու գերիշխող ալելներ (A և B), դդումը դառնում է սկավառակաձև։ Եթե շարունակենք հատվել (այսինքն՝ շարունակենք ոչ ալելային գեների այս փոխազդեցությունը մաքուր գծի դդումների հետ), ապա երկրորդ սերնդում կարող եք ստանալ սկավառակաձև 9 անհատ, 6-ը՝ գնդաձև և մեկ երկարավուն դդում։
Նման խաչասերումը թույլ է տալիս ստանալ յուրահատուկ հատկություններով բույսերի նոր, հիբրիդային ձևեր։
Մարդկանց մոտ փոխազդեցության այս տեսակը առաջացնում է լսողության նորմալ զարգացում (մեկ գենը ականջի խոռոչի զարգացման համար, մյուսը՝ լսողական նյարդի), իսկ միայն մեկ գերիշխող հատկանիշի առկայության դեպքում առաջանում է խուլություն։
Պոլիմերիա
Հաճախ հատկանիշի դրսևորումը հիմնված է ոչ թե գենի գերիշխող կամ ռեցեսիվ ալելի առկայության, այլ դրանց քանակի վրա։ Նման դրսևորման օրինակ է ոչ ալելային գեների՝ պոլիմերիայի փոխազդեցությունը։
Գենների պոլիմերային գործողությունը կարող է շարունակվել կուտակային (կուտակային) ազդեցությամբ կամ առանց դրա: Կուտակման ժամանակ հատկանիշի դրսևորման աստիճանը կախված է գեների ընդհանուր փոխազդեցությունից (որքան շատ գեներ, այնքան ընդգծված է հատկանիշը)։ Նմանատիպ ազդեցությամբ սերունդը բաժանվում է հետևյալ կերպ՝ 1: 4: 6: 4: 1 (հատկանիշի արտահայտման աստիճանը նվազում է, այսինքն՝ մեկ անհատի մոտ հատկանիշը առավելագույնս արտահայտված է, մյուսների մոտ նկատվում է նրա անհետացումը մինչև իսպառ անհետացումը.
Եթե կուտակային գործողություն չի նկատվում, ապահատկանիշի դրսևորումը կախված է գերիշխող ալելներից: Եթե կա գոնե մեկ այդպիսի ալել, ապա հատկանիշը տեղի կունենա։ Նմանատիպ էֆեկտով սերունդների մեջ բաժանումն ընթանում է 15:1 հարաբերակցությամբ:
Փոփոխիչ գեների գործողությունը
Ոչ ալելային գեների փոխազդեցությունը, որը վերահսկվում է մոդիֆիկատորների գործողությամբ, համեմատաբար հազվադեպ է: Նման փոխազդեցության օրինակը հետևյալն է.
- Օրինակ, գոյություն ունի D գեն, որը պատասխանատու է գույնի ինտենսիվության համար: Գերիշխող վիճակում այս գենը կարգավորում է գույնի տեսքը, մինչդեռ այս գենի համար ռեցեսիվ գենոտիպի ձևավորման դեպքում, նույնիսկ եթե կան այլ գեներ, որոնք ուղղակիորեն վերահսկում են գույնը, կհայտնվի «գունային նոսրացման էֆեկտը», որը հաճախ նկատվում է. կաթնային սպիտակ մկներ։
- Նման ռեակցիայի մեկ այլ օրինակ է կենդանիների մարմնի վրա բծերի հայտնվելը։ Օրինակ, կա F գենը, որի հիմնական գործառույթը բրդի ներկման միատեսակությունն է։ Ռեցեսիվ գենոտիպի ձևավորմամբ վերարկուն կգունավորվի անհավասարաչափ՝ մարմնի այս կամ այն հատվածում, օրինակ, սպիտակ բծերի տեսքով։
Մարդկանց մոտ ոչ ալելային գեների նման փոխազդեցությունը բավականին հազվադեպ է:
Պլեոտրոպիա
Այս տեսակի փոխազդեցության դեպքում մեկ գենը կարգավորում է էքսպրեսիան կամ ազդում մեկ այլ գենի արտահայտման աստիճանի վրա:
Կենդանիների մոտ պլեյոտրոպիան դրսևորվել է հետևյալ կերպ.
- Մկների մոտ գաճաճությունը պլեյոտրոպիայի օրինակ է: Նկատվել է, որ ֆենոտիպիկ նորմալ մկների միջով անցնելիսԱռաջին սերնդում բոլոր մկները գաճաճ էին։ Եզրակացվեց, որ գաճաճության պատճառը ռեցեսիվ գենն է։ Ռեցեսիվ հոմոզիգոտները դադարեցին աճել, նրանց ներքին օրգաններն ու գեղձերը թերզարգացած էին։ Գաճաճության այս գենն ազդել է մկների մոտ հիպոֆիզային գեղձի զարգացման վրա, ինչը հանգեցրել է հորմոնների սինթեզի նվազմանը և առաջացրել բոլոր հետևանքները։
- Պլատինի գունավորում աղվեսներում. Պլեոտրոպիան այս դեպքում դրսևորվել է մահացու գենով, որը, երբ ձևավորվել է գերիշխող հոմոզիգոտ, առաջացրել է սաղմերի մահ։
- Մարդկանց մոտ պլեյոտրոպ փոխազդեցություն է դրսևորվել ֆենիլկետոնուրիայի, ինչպես նաև Մարֆանի համախտանիշի դեպքում:
Ոչ ալելային փոխազդեցությունների դերը
Էվոլյուցիոն առումով ոչ ալելային գեների փոխազդեցության բոլոր վերը նշված տեսակները կարևոր դեր են խաղում: Նոր գեների համակցությունները առաջացնում են կենդանի օրգանիզմների նոր հատկանիշների և հատկությունների ի հայտ գալը: Որոշ դեպքերում այս նշանները նպաստում են օրգանիզմի գոյատևմանը, որոշ դեպքերում՝ ընդհակառակը, պատճառ են դառնում այն անհատների մահվան, որոնք զգալիորեն կառանձնանան իրենց տեսակից։
Գենների ոչ ալելային փոխազդեցությունը լայնորեն կիրառվում է բուծման գենետիկայի մեջ: Կենդանի օրգանիզմների որոշ տեսակներ պահպանվում են գեների նման ռեկոմբինացիայի շնորհիվ։ Մյուս տեսակները ձեռք են բերում հատկություններ, որոնք բարձր են գնահատվում ժամանակակից աշխարհում (օրինակ՝ նոր ցեղատեսակի բուծումը ավելի մեծ տոկունությամբ և ֆիզիկական ուժով, քան նրա ծնողները):
Աշխատանք է տարվում մարդկանց մեջ այս տեսակի ժառանգության կիրառման ուղղությամբ.վերացնելով մարդու գենոմի բացասական հատկությունները և ստեղծել նոր, առանց արատների գենոտիպ:
