Ang paghahatid ng mga katangian mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon ay dahil sa interaksyon sa pagitan ng iba't ibang gene. Ano ang gene, at ano ang mga uri ng interaksyon sa pagitan ng mga ito?
Ano ang gene?
Sa ilalim ng gene sa kasalukuyang panahon, ang ibig nilang sabihin ay ang yunit ng paghahatid ng namamana na impormasyon. Ang mga gene ay matatagpuan sa DNA at bumubuo ng mga istrukturang seksyon nito. Ang bawat gene ay responsable para sa synthesis ng isang partikular na molekula ng protina, na tumutukoy sa pagpapakita ng isang partikular na katangian sa mga tao.
Ang bawat gene ay may ilang subspecies o alleles, na nagdudulot ng iba't ibang katangian (halimbawa, ang mga brown na mata ay dahil sa dominanteng allele ng gene, habang ang asul ay isang recessive na katangian). Ang mga alleles ay matatagpuan sa parehong mga rehiyon ng homologous chromosome, at ang paghahatid ng isa o isa pang chromosome ay nagiging sanhi ng pagpapakita ng isa o ibang katangian.
Lahat ng gene ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Mayroong ilang mga uri ng kanilang pakikipag-ugnayan - allelic at non-allelic. Alinsunod dito, ang pakikipag-ugnayanallelic at non-allelic genes. Paano sila naiiba sa isa't isa at paano nila ipinakikita ang kanilang sarili?
Kasaysayan ng pagtuklas
Bago natuklasan ang mga uri ng interaksyon ng mga non-allelic na gene, karaniwang tinatanggap na ang kumpletong dominasyon lamang ang posible (kung mayroong dominanteng gene, lilitaw ang katangian; kung wala ito, magkakaroon ng maging walang katangian). Ang doktrina ng allelic interaction, na sa loob ng mahabang panahon ay ang pangunahing dogma ng genetika, ay nanaig. Malawakang sinaliksik ang dominasyon at natuklasan ang mga uri tulad ng kumpleto at hindi kumpletong dominasyon, co-dominance at over-dominance.
Lahat ng mga prinsipyong ito ay napapailalim sa unang batas ni Mendel, na nagsasaad ng pagkakapareho ng mga hybrid na unang henerasyon.
Kasunod ng karagdagang obserbasyon at pagsasaliksik, napansin na hindi lahat ng mga palatandaan ay nababagay sa teorya ng pangingibabaw. Sa isang mas malalim na pag-aaral, napatunayan na hindi lamang ang parehong mga gene ang nakakaapekto sa pagpapakita ng isang katangian o grupo ng mga katangian. Kaya, natuklasan ang mga anyo ng interaksyon ng mga hindi allelic na gene.
Mga reaksyon sa pagitan ng mga gene
Tulad ng nasabi, sa mahabang panahon ay nanaig ang doktrina ng nangingibabaw na mana. Sa kasong ito, naganap ang isang allelic na pakikipag-ugnayan, kung saan ang katangian ay nagpakita lamang sa heterozygous na estado. Matapos matuklasan ang iba't ibang anyo ng interaksyon ng mga hindi allelic na gene, naipaliwanag ng mga siyentipiko hanggang ngayon ang hindi maipaliwanag na mga uri ng pamana at makakuha ng mga sagot sa maraming tanong.
Napag-alaman na ang regulasyon ng gene ay direktang nakadepende sa mga enzyme. Ang mga enzyme na ito ay nagpapahintulot sa mga gene na mag-react nang iba. Kasabay nito, ang pakikipag-ugnayan ng allelic at non-allelic na mga gene ay nagpatuloy ayon sa parehong mga prinsipyo at pattern. Ito ay humantong sa konklusyon na ang pamana ay hindi nakasalalay sa mga kondisyon kung saan nakikipag-ugnayan ang mga gene, at ang dahilan ng hindi tipikal na paghahatid ng mga katangian ay nasa mga gene mismo.
Natatangi ang non-allelic na pakikipag-ugnayan, na ginagawang posible na makakuha ng mga bagong kumbinasyon ng mga katangian na tumutukoy sa bagong antas ng kaligtasan at pag-unlad ng mga organismo.
Non-allelic genes
AngNon-allelic ay ang mga gene na naka-localize sa iba't ibang bahagi ng hindi homologous na chromosome. Mayroon silang isang function ng synthesis, ngunit na-encode nila ang pagbuo ng iba't ibang mga protina na nagdudulot ng iba't ibang mga palatandaan. Ang ganitong mga gene, na tumutugon sa isa't isa, ay maaaring maging sanhi ng pagbuo ng mga katangian sa ilang kumbinasyon:
- Ang isang katangian ay dahil sa interaksyon ng ilang ganap na magkakaibang mga gene.
- Maraming katangian ang magdedepende sa isang gene.
Ang mga reaksyon sa pagitan ng mga gene na ito ay medyo mas kumplikado kaysa sa allelic na pakikipag-ugnayan. Gayunpaman, ang bawat isa sa mga ganitong uri ng reaksyon ay may sariling mga tampok at katangian.
Ano ang mga uri ng pakikipag-ugnayan ng mga hindi allelic na gene?
- Epistasis.
- Polymeria.
- Complementarity.
- Ang pagkilos ng modifier genes.
- Pleiotropic interaction.
Lahatsa mga ganitong uri ng pakikipag-ugnayan ay may sariling natatanging katangian at nagpapakita ng sarili sa sarili nitong paraan.
Dapat nating pag-isipan ang bawat isa sa kanila nang mas detalyado.
Epistasis
Ang interaksyon na ito ng mga non-allelic na gene - epistasis - ay nakikita kapag pinipigilan ng isang gene ang aktibidad ng isa pa (ang suppressing gene ay tinatawag na epistatic, at ang suppressed gene ay tinatawag na hypostatic gene).
Ang reaksyon sa pagitan ng mga gene na ito ay maaaring nangingibabaw o recessive. Ang nangingibabaw na epistasis ay sinusunod kapag ang epistatic gene (kadalasang tinutukoy ng letrang I, kung wala itong panlabas, phenotypic manifestation) ay pinipigilan ang hypostatic gene (ito ay karaniwang tinutukoy na B o b). Ang recessive epistasis ay nangyayari kapag ang recessive allele ng epistatic gene ay humahadlang sa pagpapahayag ng alinman sa mga alleles ng hypostatic gene.
Ang paghahati ayon sa phenotypic na katangian, sa bawat isa sa mga ganitong uri ng pakikipag-ugnayan, ay iba rin. Sa nangingibabaw na epistasis, ang sumusunod na larawan ay mas madalas na sinusunod: sa ikalawang henerasyon, ayon sa mga phenotypes, ang dibisyon ay magiging tulad ng sumusunod - 13:3, 7:6:3 o 12:3:1. Nakadepende ang lahat sa kung aling mga gene ang nagtatagpo.
Sa recessive epistasis, ang dibisyon ay: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Complementarity
Ang pakikipag-ugnayan ng mga hindi allelic na gene, kung saan, kapag pinagsama-sama ang mga nangingibabaw na alleles ng ilang mga katangian, isang bago, hanggang ngayon ay hindi nakikitang phenotype, at tinatawag na complementarity.
Halimbawa, ang ganitong uri ng reaksyon sa pagitan ng mga gene ay pinakakaraniwan sa mga halaman (lalo na sa mga kalabasa).
Kung ang genotype ng halaman ay may dominanteng allele A o B, ang gulay ay magkakaroon ng spherical na hugis. Kung recessive ang genotype, kadalasang pinahaba ang hugis ng fetus.
Kung mayroong dalawang nangingibabaw na alleles (A at B) sa genotype nang magkasabay, ang kalabasa ay nagiging disc-shaped. Kung patuloy tayong tumawid (i.e. ipagpatuloy ang pakikipag-ugnayan na ito ng mga di-allelic na gene na may mga pumpkin ng isang purong linya), pagkatapos ay sa ikalawang henerasyon maaari kang makakuha ng 9 na indibidwal na may hugis na disc, 6 na may spherical na hugis at isang pinahabang kalabasa.
Ang ganitong crossbreeding ay nagbibigay-daan sa iyong makakuha ng mga bago, hybrid na anyo ng mga halaman na may natatanging katangian.
Sa mga tao, ang ganitong uri ng pakikipag-ugnayan ay nagdudulot ng normal na pag-unlad ng pandinig (isang gene para sa pagbuo ng cochlea, ang isa naman para sa auditory nerve), at sa pagkakaroon ng isang nangingibabaw na katangian, lumilitaw ang pagkabingi.
Polymeria
Kadalasan ang pagpapakita ng isang katangian ay hindi nakabatay sa pagkakaroon ng dominante o recessive allele ng isang gene, ngunit sa kanilang numero. Ang pakikipag-ugnayan ng mga non-allelic genes - polymeria - ay isang halimbawa ng gayong pagpapakita.
Ang polymeric na pagkilos ng mga gene ay maaaring magpatuloy nang may pinagsama-samang (cumulative) na epekto o wala nito. Sa panahon ng pagsasama-sama, ang antas ng pagpapakita ng isang katangian ay nakasalalay sa pangkalahatang pakikipag-ugnayan ng gene (mas maraming mga gene, mas malinaw ang katangian). Ang mga supling na may katulad na epekto ay nahahati bilang mga sumusunod - 1: 4: 6: 4: 1 (ang antas ng pagpapahayag ng katangian ay bumababa, i.e. sa isang indibidwal ang katangian ay pinakamataas na binibigkas, sa iba ang pagkalipol nito ay sinusunod hanggang sa kumpletong pagkawala).
Kung walang naobserbahang pinagsama-samang pagkilos, kung gayonang pagpapakita ng isang katangian ay nakasalalay sa mga nangingibabaw na alleles. Kung mayroong kahit isang tulad na allele, ang katangian ay magaganap. Sa katulad na epekto, ang paghahati sa mga supling ay nagpapatuloy sa ratio na 15:1.
Ang pagkilos ng mga modifier genes
Ang pakikipag-ugnayan ng mga hindi allelic na gene, na kinokontrol ng pagkilos ng mga modifier, ay medyo bihira. Ang isang halimbawa ng naturang pakikipag-ugnayan ay ang mga sumusunod:
- Halimbawa, mayroong D gene na responsable para sa tindi ng kulay. Sa nangingibabaw na estado, kinokontrol ng gene na ito ang hitsura ng kulay, habang sa pagbuo ng recessive genotype para sa gene na ito, kahit na may iba pang mga gene na direktang kumokontrol sa kulay, ang "color dilution effect" ay lilitaw, na madalas na sinusunod sa gatas na puting daga.
- Ang isa pang halimbawa ng naturang reaksyon ay ang hitsura ng mga spotting sa katawan ng mga hayop. Halimbawa, mayroong F gene, ang pangunahing pag-andar nito ay ang pagkakapareho ng pangkulay ng lana. Sa pagbuo ng isang recessive genotype, ang amerikana ay makulayan nang hindi pantay, na may hitsura, halimbawa, ng mga puting spot sa isa o ibang bahagi ng katawan.
Ang ganitong pakikipag-ugnayan ng mga hindi allelic na gene sa mga tao ay medyo bihira.
Pleiotropy
Sa ganitong uri ng pakikipag-ugnayan, kinokontrol ng isang gene ang pagpapahayag o nakakaapekto sa antas ng pagpapahayag ng isa pang gene.
Sa mga hayop, ang pleiotropy ay nagpakita ng sarili tulad ng sumusunod:
- Sa mga daga, ang dwarfism ay isang halimbawa ng pleiotropy. Naobserbahan na kapag tumatawid sa phenotypically normal na mga dagaSa unang henerasyon, ang lahat ng mga daga ay naging dwarf. Napagpasyahan na ang dwarfism ay sanhi ng isang recessive gene. Ang mga recessive homozygotes ay tumigil sa paglaki, ang kanilang mga panloob na organo at mga glandula ay kulang sa pag-unlad. Ang dwarfism gene na ito ay nakaapekto sa pagbuo ng pituitary gland sa mga daga, na humantong sa pagbaba ng hormone synthesis at naging sanhi ng lahat ng mga kahihinatnan.
- Platinum na kulay sa mga fox. Ang pleiotropy sa kasong ito ay ipinakita ng isang nakamamatay na gene, na, kapag nabuo ang isang nangingibabaw na homozygote, ay naging sanhi ng pagkamatay ng mga embryo.
- Sa mga tao, may ipinakitang pleiotropic interaction sa phenylketonuria pati na rin sa Marfan's syndrome.
Ang tungkulin ng mga non-allelic na pakikipag-ugnayan
Sa evolutionary terms, lahat ng nasa itaas na uri ng interaksyon ng mga non-allelic na gene ay may mahalagang papel. Ang mga bagong kumbinasyon ng gene ay nagiging sanhi ng paglitaw ng mga bagong tampok at katangian ng mga buhay na organismo. Sa ilang mga kaso, ang mga palatandaang ito ay nag-aambag sa kaligtasan ng organismo, sa iba, sa kabaligtaran, sila ay nagdudulot ng pagkamatay ng mga indibidwal na iyon na kapansin-pansin sa kanilang mga species.
Non-allelic interaction ng mga gene ay malawakang ginagamit sa breeding genetics. Ang ilang mga species ng mga buhay na organismo ay napanatili dahil sa naturang gene recombination. Ang ibang mga species ay nakakakuha ng mga ari-arian na lubos na pinahahalagahan sa modernong mundo (halimbawa, pagpaparami ng bagong lahi ng hayop na may mas mataas na tibay at pisikal na lakas kaysa sa mga magulang nito).
Isinasagawa ang trabaho sa paggamit ng mga ganitong uri ng pamana sa mga tao upangpag-aalis ng mga negatibong katangian mula sa genome ng tao at paglikha ng bago, walang depektong genotype.
