Полигенни черти: Определение, пример и факти

Когато специфичните особености на организма се определят от много гени, характеристиката е a полигенна черта. Много от наблюдаваните характеристики на даден организъм се влияят от повече от един ген и съответния полигенно наследяване става сложен.

Потомците могат да наследят доминиращ или рецесивен вариации на някои от гените и наследените гени си влияят по различен начин. Някои от гените се изразяват повече или по-малко силно и факторите на околната среда също могат да повлияят на характеристиката.

Типични примери за полигенни черти при хората са височината, цветът на очите и цвета на кожата. Комбинираното влияние на многото гени води до a непрекъснато изменение в характеристиката.

Например, цветът на очите може да бъде всеки нюанс от тъмнокафяв до светло син и малко зелен, тъй като всеки ген допринася с променлив цвят.

Простите генетични взаимодействия са предложени за първи път от австрийския монах Грегор Мендел през 19 век. Мендел е работил с грахови растения и е експериментирал с цветовете на цветята им, формата на шушулките и други забележими характеристики.

Чертите, които Мендел изследва, бяха произведени предимно от един ген. Например, генът за червено цвете или е присъствал, или не е присъствал, а полученото цвете ще бъде или червено, или бяло. Въз основа на своите проучвания Мендел изгражда теорията си за генетично наследяване и работата му остава валидна за единични генни черти.

Човешки примери за Менделееви черти причинени от един ген, включват следното:

• Цветна слепота.
• Албинизъм.
• Болест на Хънтингтън.
• Сърповидно-клетъчна анемия.
• Кистозна фиброза.

Тези черти следват прости правила за наследяване, но повечето човешки характеристики се причиняват от много гени. Тези полигенни черти също се наричат непрекъснати черти. Характеристиките, за които отговарят, варират непрекъснато и тяхното наследяване се влияе от много фактори.

Влиянието на различните видове гени върху полигенните признаци е важно за разбирането на начина им на работа. Основните генетични концепции за описване на влиянието на гените върху признаците при хората включват следното:

• Доминиращи спрямо рецесивни гени: Хората получават два комплекта гени, един от майката и един от бащата. Извикват се двете версии на един и същ ген алели. Наличието на един или два доминантни алела произвежда признака за доминиращия ген, докато наличието на два рецесивни алела произвежда рецесивния признак.
  
• Хомозиготен срещу хетерозиготен: Индивид, който има два доминиращи или два рецесивни алела, е хомозиготен за този ген. Лицата с един доминиращ и един рецесивен алел са хетерозиготни.
• Съвместност: Когато два алела са различни, но и двамата са доминиращи, и двамата се изразяват в индивида и се проявяват черти и от двата.
• Непълно господство: Когато различните алели не са нито напълно доминиращи, нито напълно рецесивни, и двете се изразяват слабо и при индивида се появява смесица от черти.

Полигенетичните черти могат да бъдат резултат от няколко различни алела или от множество гени. Типът алели и видът на доминиране влияе върху генната експресия и произтичащите полигенни белези.

Когато наблюдаваните признаци се различават непрекъснато, генетиците знаят, че множество гени са в основата на признака. Проследяването на всички гени, влияещи на полигенен признак, е по-трудно.

Един от проблемите е да се определи дали даден признак се влияе от различни гени или от алели на един и същ ген. Един ген може да има повече от два алела, а модел на господство може да повлияе на експресията на гена.

Алелите на отделен ген винаги се намират на определено място или локус върху хромозома, но тези гени, допринасящи за полигенната черта, могат да бъдат навсякъде. Някои гени за един признак могат да бъдат тясно свързани на хромозома, на различни места в една и съща хромозома или на различни хромозоми. Откриването на всички влияния е предизвикателство.

Фенотипове са всички наблюдаеми характеристики и поведения на организма. Много фенотипове се основават на полигенни признаци и имат непрекъснато променливи характеристики. Например, цветът на човешката кожа показва непрекъснати вариации в различни тонове и цветове, сочещи към полигенен произход.

Фенотипите често се влияят и от факторите на околната среда. В някои случаи полигенната вариация се осъществява на малки стъпки, но влиянието на околната среда изравнява стъпките, за да направи вариацията да изглежда непрекъсната.

В случая с цвета на кожата и без това непрекъснатите вариации се влияят от излагането на слънчева светлина, което потъмнява тоновете на кожата.

Когато два индивида имат едни и същи гени по отношение на определени признаци, много от тези характеристики ще бъдат еднакви, но някои фенотипове могат да се различават. Това важи особено за гени, които правят даден индивид вероятно да развие определено заболяване. Гените кодират за чувствителност, но факторите на околната среда и други гени могат да играят роля в задействането на болестта.

Променлива експресивност означава, че признакът, кодиран в гените, може да бъде изразен слабо или силно в зависимост от други фактори. Непълното проникване означава, че чертата понякога изобщо не се появява. И в двата случая факторите на околната среда или други гени влияят върху експресията на гена, отговорен за чертата.

Полигенните черти могат да бъдат изразени с различна интензивност и могат да бъдат повлияни от външни фактори. Кога непълно господство позволява на рецесивния ген, сдвоен с доминиращ ген, да влияе на фенотип, възможно е непрекъснато изменение на наблюдаваната характеристика.

Примерите за човешки полигенни признаци с непрекъснато вариране включват следното:

• Височина: Непрекъснатите вариации в човешкия ръст произтичат от влиянието на голям брой гени, непълно доминиране в някои гени и фактори на околната среда като храненето.
  
• Цвят на очите: Разликата в цвета и сянката се определя предимно от два гена, но се влияе от редица други гени.
• Цвят на косата: Непрекъснатото изменение от светло до тъмно се влияе от много гени, но също и от фактори на околната среда, като излагане на слънчева светлина.

Полигенните признаци при растенията показват подобни непрекъснати вариации, но непълно доминиране е възможно и при единични гени. Например цветът на пшеничните зърна се определя от ген, който има доминиращ алел за червено над рецесивен алел за бяло.

Тъй като хетерозиготните зърна на пшеницата показват непълно доминиране в цветния ген, зърната също могат да бъдат с различни нюанси на розово.

Гени от a генотип се изразяват, за да създадат определени черти в организма, но как се появяват тези черти често зависи от факторите на околната среда, включително поведението на организма. Генотиповете могат да създадат a податливост към определено заболяване, но дали даден индивид проявява симптомите на заболяването се дължи на други фактори.

Например, фенилкетонурия или PKU е генетично заболяване, което води до индивид, неспособен да метаболизира аминокиселината фенилаланин. Аминокиселината се натрупва до токсични нива в организма и причинява умствени и физически увреждания.

Лечението включва диета с ограничени количества фенилаланин. Хората, които спазват тази диета, няма да развият симптомите и техният фенотип не включва външен израз на болестта.

Ген може да причини специфичен фенотип при определени условия на околната среда, но ако условията липсват, фенотипът няма да се появи.

Например цветът на козината на сиамските котки е тъмен, когато температурата на кожата е хладна, но бял, когато температурата на кожата е топла. Това води до тъмно оцветените крайници на котките, където температурата на кожата за ушите и лапите е по-ниска. При топъл климат температурата на кожата като цяло ще бъде по-висока и козината на котката ще бъде по-светла.

Докато хипотезата на Мендел все още се отнася за проста генетика, голямото разнообразие от наблюдаеми черти може да бъде обяснено само от взаимодействията на неменделевско наследство. Сложните влияния на полигенните признаци създават непрекъснати вариации на характеристиките на напредналите организми.

Заедно с факторите на околната среда те са отговорни за широкия спектър от наблюдавани фенотипове.