كيفية حساب ترددات إعادة التركيب

إذا كنت طالبًا في علم الوراثة ، فمن المحتمل أنك تعلمت أن الجينات غالبًا ما تأتي في نسخ مختلفة (عادة اثنين) تسمى "الأليلات". عادةً ما يكون أحد هذه الأليلات "سائدًا" على الآخر ، ويُطلق على الأخير "المتنحي" ينسخ. أنت تعلم أن كل شخص يحمل حوالي أليلين لكل جين ويحصل على أليل واحد من كل والد.

مجتمعة ، تشير هذه الحقائق إلى أنه إذا كان لديك والداك نمط وراثي معروف للجين المعني - أي أنك تعرف ماذا الأليلات التي يستطيعون المساهمة بها - يمكنك استخدام الرياضيات الأساسية للتنبؤ باحتمالية حصول طفل من هؤلاء الوالدين على الطراز العرقى. بالامتداد ، يمكنك أيضًا التنبؤ بفرص أن يعرض أي طفل نمطًا ظاهريًا معينًا ، وهو التعبير المادي عن السمات المشفرة وراثيًا.

في الواقع ، علم الأحياء الدقيقة الإنجابي يسقط هذه الأرقام بسبب ظاهرة تسمى "إعادة التركيب."

افترض أنه في نوع من الكائنات الفضائية اللطيفة ، يكون الشعر الأرجواني هو السائد على الشعر الأصفر. في هذا المثال ، يتم تمثيل هذه الأليلات بالحرفين P (الشعر الأرجواني السائد) و p (الشعر الأصفر المتنحي). وبالمثل ، افترض أن الرؤوس المستديرة (R) هي المهيمنة على الرؤوس المسطحة (r).

بناءً على هذه المعلومات ، يمكنك تحديد أشياء معينة. إذا كنت تعلم أن كل من الوالدين متغاير الزيجوت لكل من هاتين السمتين - أي أن لكل من الأم والأب أليل واحد مهيمن وأليل متنحي واحد في كل من موقع جين لون الشعر (الموضع) و موضع الجين على شكل الرأس - فأنت تعلم أن كل والد لديه النمط الجيني PpRr. الأنماط الجينية المحتملة للنسل هي PPRR و PPRr و PPrr و PpRR و PpRr و Pprr و ppRR و ppRr و pprr.

أ ميدان بونيت يكشف أن نسبة هذه الطرز الجينية هي 1: 2: 1: 2: 4: 2: 1: 2: 1 ، والتي بدورها تنتج نسبة نمطية 9: 3: 3: 1. وهذا يعني أنه مقابل كل 16 طفلًا أنجبهم هؤلاء الآباء ، تتوقع أن يكون هناك 9 أطفال ذوي شعر أرجواني مستدير الرأس ؛ 3 أطفال بشعر أرجواني ورأس مسطح ؛ 3 أطفال أصفر الشعر مستدير الرأس ؛ وطفل رضيع ذو شعر أصفر مسطح الرأس. تعمل هذه النسب بدورها على 9/16 = 0.563 ، 3/16 = 0.188 ، 3/16 = 0.188 و 1/16 = 0.062. يمكن أيضًا التعبير عنها كنسب مئوية بضربها في 100.

ومع ذلك ، تقدم الطبيعة تجعدًا حرجًا في هذه الأرقام: تفترض مثل هذه الحسابات أن هذه الأليلات موروثة بشكل مستقل ، لكن ظاهرة "الارتباط الجيني" تقلب هذا الافتراض.

قد يتم تمرير الجينات القريبة من بعضها البعض رمز سمات مختلفة كوحدة بفضل عملية ما يسمى "إعادة التركيب". يحدث هذا أثناء التكاثر الجنسي كجزء من تبادل مادة وراثية تسمى "تقفز فوق. أو تجاوزت. "إن احتمال حدوث ذلك في زوج من الجينات مرتبط بمدى قرب الجينات جسديًا من بعضها على الكروموسوم.

ضع في اعتبارك عاصفة مطيرة صغيرة تحدث في بلدتك عندما يكون الجميع في الخارج يقومون بأشياء مختلفة. إذا علقت في المطر ، فما هي احتمالات أن يكون صديقًا تم اختياره عشوائيًا أيضًا من بين هؤلاء المبللين؟ من الواضح أن هذا يعتمد على مدى قربك من الصديق المختار. يعمل الربط الجيني وفقًا لنفس المبدأ الأساسي.

لتحديد مدى قرب بعضهما من الجين ، يستخدم أليلين بيانات التكاثر وحدها - أي لحلها رسم الخرائط الجينية المشاكل - ينظر العلماء إلى الفرق بين النسب المظهرية المتوقعة في مجموعة النسل والنسب الفعلية.

يتم ذلك عن طريق تهجين أحد الوالدين "ثنائي الهجين" مع ذرية تظهر كلتا الصفات المتنحية. في حالة بيولوجيا الارتباط الفضائي الخاص بك ، فإن هذا يعني عبور كائن فضائي ذو شعر أرجواني مستدير الرأس (والذي ، في حالة كائن ثنائي الهجين ، لديه النمط الجيني PpRr) مع المنتج الأقل احتمالا لمثل هذا التزاوج - أجنبي ذو شعر أصفر مسطح الرأس (pprr).

لنفترض أن هذا ينتج عنه البيانات التالية لـ 1000 نسل:

• شعر أرجواني ، رأس مستدير: 404
  
• شعر أرجواني ، رأس مسطح: 100
  
• شعر أصفر ، رأس مستدير: 98
  
• شعر أصفر ، رأس مسطح: 398
  

إن مفتاح حل مشكلات رسم خرائط الارتباط هو إدراك أنه إذا لم يتم ربط جينين ، فيجب إنتاج الأنماط الجينية والنماذج الظاهرية للنسل بكميات متساوية أساسًا. ومع ذلك ، كما ترى من نتائج البيانات ، لا يتم إنتاجها بكميات متساوية.

بالنسبة للجينات المرتبطة ، فإن التكوينات الصبغية الأبوية (المعروفة أيضًا باسم PpRr ، والرأس المستدير ذي الشعر الأرجواني ، و pprr ، الرأس المسطح ذو الشعر الأصفر) مُمَثَّل بشكل زائد في العدد ، في حين أن التكوينات المؤتلفة (Pprr و ppRr) هي أقل بكثير.

يسمح هذا بحساب تردد إعادة التركيب ، وهو ببساطة نسل مؤتلف مقسومًا على النسل الكلي:

(100 + 98) ÷ (100 + 398 + 404 + 98) = 0.20

يحسب علماء الوراثة النسبة المئوية المقابلة لتعيين درجة الارتباط الجيني ، والتي تحتوي على وحدات من "الكائنات المئوية" أو سم. في هذه الحالة ، تكون القيمة 0.20 في 100 ، أو 20٪.

كلما انخفض تواتر إعادة التركيب ، زاد ارتباط الجينات ماديًا.

فكر في الأمر على النحو التالي: كلما اقتربت الجينات من بعضها البعض على الكروموسوم ، كلما اقتربت ماديًا. هذا التقارب الجسدي يجعل احتمالية إعادة التركيب (وبالتالي فصل الجينات المرتبطة) أقل بكثير نظرًا لأنها قريبة جدًا. في حين أن تكرار إعادة التركيب ليس مقياسًا مباشرًا لهذا التقارب المادي ، إلا أنه يعطينا تقديرًا لهذا التقارب.

لتلخيص: أنت تقدر أن اثنين من الجينات مع تكرار إعادة التركيب الكبير من المحتمل أن يكونا متباعدين ، بينما من المحتمل أن يكون الجينان اللذان لديهما تكرار إعادة تركيب صغير أقرب إلى بعضهما البعض.