Непълно господство: Определение, обяснение и пример

Напредналите организми като животни получават два комплекта гени с по един набор от всеки родител. Докато цялостното генетичен код е едно и също, родителите често имат различни версии на един и същ ген. В резултат наследеният генетичен код може да съдържа копия на двете версии; човек може да бъде доминантен докато другият може да бъде рецесивен.

Когато един ген произвежда определена черта в организма, Наследство по Мендел важат правилата. За първи път са предложени от австрийски монах Грегор Мендел през 19-ти век и подробно описва как се наследяват единични гени с няколко прости правила. Мендел е работил с грахови растения и е определял доминиращи и рецесивни алели.

Повечето характеристики на организма обаче не се произвеждат от един ген. Вместо това много гени влияят на характеристика, а някои гени засягат няколко организми. Тъй като простите правила на Мендел не се прилагат в такива случаи, неменделевско наследство се занимава с тези сложни процеси. Когато Мендел предполага, че една от двете версии на даден ген е доминираща, не-менделското наследство приема, че в някои случаи доминирането е непълно.

Работата на Грегор Мендел с грахови растения се фокусира върху забележими черти като цвят на цветя и форма на шушулка. Мендел се опита да определи кои гени произвеждат лилави и бели цветя и други черти на граховите растения. Той избра черти, причинени най-вече от един ген; в резултат на това той успя да обясни наследството с прости думи.

Основните му изводи бяха следните:

• Всеки организъм има две версии на ген.
• Родителите дават по една версия.
• Ако двете версии са еднакви, организмът ще покаже съответната черта.
• Ако двете версии са различни, организмът ще покаже доминиращата черта.

При наследяването на Медел се наричат ​​двете генни версии, наследени от родителите алели. Алелите могат да бъдат доминиращи или рецесивни. Лице, което има един или двама доминиращи алели ще имат признака, кодиран от доминиращия ген.

За лица с двама рецесивни алели, ще се появи рецесивната черта. Според Мендел, наличието или отсъствието на единични гени и техните алели обяснява кои белези са изложени в граховите растения.

Преди Мендел повечето учени смятаха, че чертите се предават като смесица от черти на родителите. Проблемът беше, че често децата не са имали такава смес, както когато родител със сини очи и родител с кафяви очи произвеждат дете със сини очи.

Мендел предполага, че чертите са резултат от наличието или отсъствието на доминиращ алел. Неговата теория все още е приложима за признаци, произведени от един ген.

Например Мендел доказа, че граховите растения с къс и дълъг родител не произвеждат растения със средна дължина, а само къси или дълги растения. Растенията, които са имали един родител с гладки и един родител с набръчкани шушулки, не произвеждат леко набръчкани шушулки, но нито гънки, нито гладки шушулки.

Имаше няма смес от черти.

Повечето черти обаче се произвеждат от множество гени. Например има много растения с диапазон от дължини, не само къси и дълги растения. Когато кратко и дълго растение произвежда растение със средна дължина, това трябва да се дължи на влиянието на множество гени или липсата на пълно господство от доминиращия ген.

Този вид наследство се нарича неменделевско наследство.

Цялостната колекция от гени на организма е генотип докато колекцията от забележими белези, произведени от генотипа, се нарича фенотип. Фенотипите се основават на генотипа, но могат да бъдат повлияни от фактори на околната среда и поведението на организма.

Например, едно растение може да има генотип за отглеждане на високи и храсталаци, но ако расте в бедна почва, то все още може да е малко и рядко.

Организмите, които имат два доминиращи или два рецесивни алела са хомозиготен за този ген, докато тези, които имат доминиращ и рецесивен алел, са хетерозиготен. Това става важно при не-менделско наследяване, тъй като хомозиготните организми имат ясна генна експресия на двата доминиращи или рецесивни алела и проявяват съответния фенотип.

При хетерозиготни организми с доминиращ и рецесивен алел, доминиращата / рецесивната връзка може да не е пълна и двата алела могат да бъдат изразени в различна степен.

Факторите, различни от генотипа, които влияят на фенотипа, включват следното:

• Налични ресурси като хранителни вещества, пространство и подслон.
• Токсини като промишлени отпадъци и канализация.
• Радиация, както естествена, така и изкуствена.
• Екстремни температури.
• Наличие на хищници.

Взаимодействието на доминиращи и рецесивни алели, комбинирани с факторите на околната среда, произвежда фенотипа от генотипа, който произхожда.

Сложният характер на не-менделското наследство се основава на факта, че много черти са резултат от влияния от много различни гени, фактори на околната среда и поведение на организма. В допълнение към тези влияния, алелите на a ген може да произвежда различни фенотипове поради следните четири механизма:

• Съвместност: Два алела от един и същ ген се експресират и проявяват своята черта. Например, коте, произлязло от черна котка, а бяла котка може да има алели за черно-бяла козина и да има черно-бели петна.
  
• Непълно господство: Доминантният и рецесивният алел произвеждат междинен признак, тъй като доминирането на доминиращия алел е непълно и рецесивният алел влияе върху чертата. Например, растение с доминиращ алел от червено цвете и рецесивен алел от бяло цвете може да даде розови цветя.
• Променлива експресивност: Алелите за дадена черта не винаги са напълно изразени. Например, синдромът на Марфан е нарушение на съединителната тъкан в цялото тяло, но симптомите варират значително, тъй като други гени и фактори на околната среда влияят върху генната експресия.
• Непълна проникване: Индивидът с доминиращ алел не винаги проявява съответната черта. Алелът е напълно изразен, но не води до появата на фенотипа. Например, ген може да направи индивида податлив на рак, но ракът се появява само когато са налице други фактори.

Когато за дадена черта е налице непълно господство, хетерозиготното потомство може да има смесица от черти на своите родители и да проявява междинен фенотип. При хората цветът на кожата е пример за непълно доминиране, тъй като гените, отговорни за производството на меланин, и светлата или тъмна кожа не могат да установят господство.

В резултат на това потомството често има цвят на кожата, който е между тоновете на кожата на родителите.

Механизмът на непълно доминиране има малко по-различни ефекти, когато се появява в единични гени спрямо многогенен или полигенен генотип.

Възможните разлики във фенотипите, произтичащи от гени с непълно доминиране, включват следните вариации:

• Единични хетерозиготни гени: Нито един от алелите в доминантната / рецесивна генна двойка не е напълно доминиращ. Резултат е комбинация от чертите, представени от двата алела. Например, хомозиготните Snapdragons имат червени или бели цветя, но хетерозиготните потомци могат да имат розови цветя.
• Множество гени: Една черта се получава чрез ефектите на много гени. Някои алели имат непълно господство и допринасят комбинация от черти на чертата. Например, при цвета на човешките очи гените, отговорни за тъмния цвят, не са напълно доминиращи и допринасят с тъмен цвят.
• Други влияния: Алелите с непълно доминиране могат да бъдат засегнати от други гени или други фактори, напълно отделени от кодираната черта. Например, човешкият ръст се определя от много генетични фактори, включително непълно господство, но храненето влияе и върху растежа и индивидуалния ръст.

В резултат на тези вариации, непълно доминиране може да доведе до a голямо разнообразие от фенотипове и може да помогне да се обясни непрекъснатото изменение на много черти.

Мендел не е наблюдавал непълно доминиране в експериментите си с грахови растения, но не-менделските механизми за наследяване, включително непълно господство, са по-често срещани от менделското наследство.

Единични черти, които са повлияни от множество гени, се предават на потомството чрез полигенно наследяване. Цветът при животните често е полигенени всеки ген допринася малко за създаването на цялостния краен фенотип. В рамките на гените има допълнителна разлика между алелите, като всяка двойка алели носи a потенциални четири различни приноса, както и вариации поради степени на доминиране и ген израз.

При толкова много фактори е трудно да се създаде точна картина за това как се формира черта и кои гени и алели допринасят. Двойките алели винаги са на едно и също място или локус в хромозомата, но самите гени са по-трудни за намиране.

Допринасящ ген може да бъде свързан ген наблизо в хромозомата или може да е в другия край. Някои допринасящи гени може да са върху други хромозоми и те могат да бъдат експресирани само при определени обстоятелства.

Полигенни влияния по черта може да включва следното:

• Доминиращ алел.
  
• Два рецесивни алела.
• Доминиращ и рецесивен алел с непълно доминиране.
• Два кодоминантни алела.
• Генът не е напълно изразен поради влиянието на други гени.
• Генът е напълно експресиран, но с частично проникване поради фактори на околната среда.

Всички тези възможности се отнасят за всеки от гените на дадена черта, която има множество генетични влияния. Полученият фенотип може да бъде описан подробно, но точните генетични влияния често са по-малко ясни.

Докато правилата на Мендел за наследяване на алели обикновено са верни и дори работят на ниво алел за признаци с множество гени, правилата за наследяване на пълни полигенни черти са много по-сложни. Полигенните черти се влияят от много фактори, които влияят върху генната експресия и проникване.

Типичните примери при хора включват следното:

• Цвят на кожата: Много гени влияят върху производството на меланин, пигментът, отговорен за тъмната кожа при хората. Факторите на околната среда като излагане на слънчева светлина влияят и върху цвета на кожата.
• Цвят на очите: Два основни гена са отговорни за тъмнината и оттенъка на цвета на очите, но индивидуалният цвят на очите варира в зависимост от тъмнината, цвета и обхвата поради влиянието на други гени.
• Цвят на косата: Гените на меланин също влияят върху цвета на косата, но също така и излагането на слънчева светлина и възрастта.
• Височина: Височината на индивида се определя от гени, регулиращи растежа на костите, размера на органите и формата на тялото. Храненето също влияе върху растежа, а други фактори като фармацевтичните продукти могат да повлияят на височината.

Разликата в полигенните признаци помага да се обяснят огромните разлики във фенотипите, открити при напреднали организми, включително хора. Вместо един-единствен ген, който поражда специфична черта, сложните механизми на полигенно наследяване, включително непълно доминиране, са в основата на разнообразен набор от характеристики.