Ако сте студент по генетика, вероятно сте научили, че гените често се предлагат в различни версии (обикновено две) наречен "алели". Един от тези алели обикновено е „доминиращ“ над другия, като последният се нарича „рецесивен“ копие. Знаете, че всеки носи около два алела за всеки ген и получава по един алел от всеки родител.
Взети заедно, тези факти предполагат, че ако имате родители с известен генотип за въпросния ген - тоест, знаете какво алелите, които те могат да допринесат - можете да използвате основната математика, за да предскажете вероятността дете на тези родители да има дадено генотип. Като разширение можете също да предвидите шансовете всяко дете да покаже даден фенотип, който е физическият израз на генетично кодирани черти.
В действителност репродуктивната микробиология разширява тези цифри поради феномен, наречен "рекомбинация."
Просто наследяване на Мендел
Да приемем, че при видове сладки извънземни лилавата коса е доминираща над жълтата. В този пример тези алели са представени с буквите P (доминираща лилава коса) и p (рецесивна жълта коса). По същия начин приемете, че кръглите глави (R) са доминиращи над плоските глави (r).
Въз основа на тази информация можете да определите определени неща. Ако знаете, че всеки родител е хетерозиготен и за двете тези черти - тоест и майката, и бащата имат един доминиращ и един рецесивен алел както при местоположението на гена за цвят на косата (локус), така и при ген-локус с форма на глава - тогава знаете, че всеки родител има генотип PpRr. Възможните генотипове на потомството са PPRR, PPRr, PPrr, PpRR, PpRr, Pprr, ppRR, ppRr и pprr.
A Площад Пънет разкрива, че съотношението на тези генотипове е 1: 2: 1: 2: 4: 2: 1: 2: 1, което от своя страна произвежда фенотипно съотношение 9: 3: 3: 1. Това означава, че на всеки 16 деца, произведени от тези родители, бихте очаквали 9 бебета с лилавокоси, кръгли глави; 3 бебета с лилавокоси и плоски глави; 3 бебета с жълтокоси, кръгли глави; и 1 жълтокосо бебе с плоска глава. Тези съотношения от своя страна се получават до 9/16 = 0,563, 3/16 = 0,188, 3/16 = 0,188 и 1/16 = 0,062. Те също могат да бъдат изразени като проценти чрез умножаване по 100.
Природата обаче въвежда критична бръчка в тези числа: Такива изчисления предполагат, че тези алели се наследяват независимо, но феноменът "генна връзка" засилва това предположение.
Генна връзка: Определение
Гените, които са близо един до друг и кодират различни черти, могат да се предават като единица благодарение на процес наречена „рекомбинация“. Това се случва по време на сексуално размножаване като част от обмена на генетичен материал, наречен "пресичане"Вероятността това да се случи в двойка гени е свързано с това колко физически са близо гените в хромозомата.
Помислете за малка дъждовна буря, която се случва във вашия град, когато всеки случайно е навън и прави различни неща. Ако ви хване дъждът, какви са шансовете случайно подбран приятел също да бъде сред накиснатите? Ясно е, че това зависи от това колко близо до вас е избраният приятел. Генната връзка работи в съответствие със същия основен принцип.
Честота на рекомбинация
За да се определи колко близо един до друг на гена, два алела използват репродуктивни данни сами - тоест за решаване картографиране на гени проблеми - учените разглеждат разликата между прогнозираните фенотипни съотношения в популация от потомство и действителните съотношения.
Това се прави чрез кръстосване на "дихибриден" родител с потомство, което показва и двете рецесивни черти. В случая на вашата биология на извънземни връзки, това означава пресичане на лилавокос, кръглоглав извънземен (което в случая на дихибриден организъм, има генотип PpRr) с най-малко вероятния продукт от такова чифтосване - жълтокос, плоскоглав чужденец (pprr).
Да предположим, че това дава следните данни за 1000 потомства:
- Лилава коса, кръгла глава: 404
- Лилава коса, плоска глава: 100
- Жълта коса, кръгла глава: 98
- Жълта коса, плоска глава: 398
Ключът към решаването на проблемите с картографирането на връзките е да се признае, че ако два гена не са свързани, тогава генотипите и фенотипите на потомството трябва да бъдат произведени в по същество равни количества. Както можете да видите от резултатите от данните, те не се произвеждат в равни количества.
За свързаните гени родителските хромозомни конфигурации (известни също като PpRr, лилавокоси кръгли глави и pprr, жълтокосите плоскоглави) са свръхпредставени на брой, докато рекомбинантните конфигурации (Pprr и ppRr) са много по-малко.
Това дава възможност за изчисляване на честотата на рекомбинация, която е просто рекомбинантно потомство, разделено на общо потомство:
(100 + 98) ÷ (100 + 398 + 404 + 98) = 0.20
Генетиците изчисляват съответния процент, за да определят степента на генетична връзка, която има единици "сантиморгани" или cM. В този случай стойността е 0,20 по 100 или 20%.
Колкото по-ниска е честотата на рекомбинация, толкова по-тясно са гените физически свързани.
Помислете за това по следния начин: колкото по-близо са гените един до друг в хромозомата, толкова по-близо са физически. Тази физическа близост прави вероятността от рекомбинация (и по този начин отделяне на свързаните гени) много по-ниска, тъй като те са толкова близки. Въпреки че честотата на рекомбинация не е пряка мярка за тази физическа близост, тя ни дава оценка за тази близост.
В обобщение: Предполагате, че два гена с голяма честота на рекомбинация вероятно ще бъдат по-отдалечени, докато тези с малка честота на рекомбинация вероятно ще са по-близо един до друг.