Neúplná dominance: Definice, vysvětlení a příklad

Pokročilé organismy, jako jsou zvířata, dostávají dvě sady genů s jednou sadou od každého rodiče. Zatímco celkově genetický kód je stejný, rodiče mají často různé verze stejného genu. Ve výsledku může zděděný genetický kód obsahovat kopie těchto dvou verzí; jeden může být dominantní zatímco druhý může být recesivní.

Když jediný gen produkuje určitý znak v organismu, Mendelovo dědictví platí pravidla. Poprvé je navrhl rakouský mnich Gregor Mendel v 19. století a podrobně popisuje, jak se jednotlivé geny dědí, pomocí několika jednoduchých pravidel. Mendel pracoval s rostlinami hrachu a definoval dominantní a recesivní alely.

Většina charakteristik organismu však není produkována jediným genem. Místo toho mnoho genů ovlivňuje charakteristiku a některé geny ovlivňují několik vlastností organismu. Protože Mendelova jednoduchá pravidla v takových případech neplatí, nemendelovské dědictví se zabývá těmito složitými procesy. Tam, kde Mendel předpokládal, že jedna ze dvou verzí genu byla dominantní, nemendelovská dědičnost připouští, že v některých případech je dominance neúplná.

Práce Gregora Mendela s rostlinami hrachu se zaměřila na pozorovatelné rysy, jako je barva květu a tvar lusku. Mendel se pokusil určit, jaké geny produkují fialové a bílé květy a další vlastnosti rostlin hrachu. Vybral rysy, které byly většinou způsobeny jediným genem; díky tomu dokázal jednoduše vysvětlit dědictví.

Jeho hlavní závěry byly následující:

• Každý organismus má dvě verze genu.
• Každý z rodičů přispívá jednou verzí.
• Pokud jsou obě verze stejné, bude mít organismus odpovídající znak.
• Pokud jsou obě verze odlišné, bude mít organismus dominantní rys.

V Medelianově dědictví se nazývají dvě genové verze zděděné od rodičů alely. Alely mohou být dominantní nebo recesivní. Jednotlivec, který má jednoho nebo dva dominantní alely bude mít znak kódovaný dominantním genem.

Pro jednotlivce se dvěma recesivní alely, objeví se recesivní znak. Podle Mendela přítomnost nebo nepřítomnost jednotlivých genů a jejich alel vysvětlovala, jaké znaky byly u rostlin hrachu vystaveny.

Před Mendelem si většina vědců myslela, že vlastnosti byly předávány jako směs vlastností rodičů. Problém byl v tom, že děti často neměly takovou směs, jako když modrooký rodič a rodič s hnědýma očima produkovali modrooké dítě.

Mendel navrhl, že vlastnosti byly výsledkem přítomnosti nebo nepřítomnosti dominantní alely. Jeho teorie je stále použitelná pro vlastnosti produkované jediným genem.

Například Mendel dokázal, že rostliny hrachu s krátkým a dlouhým rodičem neprodukovaly středně dlouhé rostliny, ale pouze krátké nebo dlouhé rostliny. Rostliny, které měly jednoho rodiče s hladkými a jednoho rodiče s vrásčitými lusky, neprodukovaly mírně vrásčité lusky, ale buď vrásčité nebo hladké lusky.

Zde bylo žádná směs vlastností.

Většinu vlastností však produkuje více genů. Například existuje mnoho rostlin s řadou délek, nejen krátkých a dlouhých rostlin. Když krátká a dlouhá rostlina produkuje rostlinu střední délky, musí to být z důvodu vlivu více genů nebo nedostatku úplné dominance dominantního genu.

Tento druh dědictví se nazývá nemendelovské dědictví.

Celková sbírka genů organismu je genotyp zatímco sbírka pozorovatelných znaků produkovaných genotypem se nazývá fenotyp. Fenotypy jsou založeny na genotypu, ale mohou být ovlivněny faktory prostředí a chováním organismu.

Například rostlina může mít genotyp růstu vysokých a hustých rostlin, ale pokud roste ve špatné půdě, může být stále malá a řídká.

Organismy, které mají dvě dominantní nebo dvě recesivní alely, jsou homozygotní pro tento gen, zatímco ty, které mají dominantní a recesivní alelu, jsou heterozygotní. To se stává důležitým v nemendelovském dědictví, protože homozygotní organismy mají jasnou genovou expresi dvou dominantních nebo recesivních alel a vykazují odpovídající fenotyp.

V heterozygotních organismech s dominantní a recesivní alelou nemusí být dominantní / recesivní vztah úplný a obě alely mohou být v různé míře exprimovány.

Faktory kromě genotypu, které ovlivňují fenotyp, zahrnují následující:

• Dostupné zdroje, jako jsou živiny, prostor a přístřeší.
• Toxiny, jako je průmyslový odpad a splašky.
• Záření, přírodní i umělé.
• Teplotní extrémy.
• Přítomnost predátorů.

Souhra dominantních a recesivních alel v kombinaci s faktory prostředí produkuje fenotyp z původního genotypu.

Složitá povaha nemendelovského dědictví je založena na skutečnosti, že mnoho vlastností je výsledkem vlivů mnoha různých genů, faktorů prostředí a chování organismu. Kromě těchto vlivů alely a gen může produkovat různé fenotypy díky následujícím čtyřem mechanismům:

• Kodominance: Jsou exprimovány dvě alely stejného genu a vykazují svůj znak. Například kotě pocházející z černé kočky a bílé kočky může mít alely pro černou a bílou srst a mít černé a bílé skvrny.
  
• Neúplná dominance: Dominantní a recesivní alela produkují přechodný znak, protože dominance dominantní alely je neúplná a recesivní alela tento znak ovlivňuje. Například rostlina s dominantní alelou červeného květu a recesivní alelou bílého květu může produkovat růžové květy.
• Variabilní expresivita: Alely zvláštnosti nejsou vždy plně vyjádřeny. Například Marfanův syndrom je porucha pojivové tkáně v celém těle, ale příznaky se značně liší, protože expresi genů ovlivňují jiné geny a faktory prostředí.
• Neúplná penetrace: Jedinec s dominantní alelou nemusí vždy vykazovat odpovídající rys. Alela je plně exprimována, ale nezpůsobuje výskyt fenotypu. Například gen může učinit jedince náchylným k rakovině, ale rakovina se objeví pouze tehdy, když jsou přítomny další faktory.

Pokud je pro určitý znak přítomna neúplná dominance, heterozygotní potomci mohou mít směs vlastností svých rodičů a vykazovat přechodný fenotyp. U lidí je barva kůže příkladem neúplné dominance, protože geny odpovědné za produkci melaninu a světlou nebo tmavou pleť nemohou dominovat.

Výsledkem je, že potomci mají často barvu pleti, která je mezi tóny pleti rodičů.

Mechanismus neúplné dominance má mírně odlišné účinky, když se objeví u jednotlivých genů ve srovnání s genotypem více genů nebo polygenů.

Možné rozdíly ve fenotypech vyplývající z genů s neúplnou dominancí zahrnují následující variace:

• Jednotlivé heterozygotní geny: Ani jedna z alel v dominantním / recesivním genovém páru není zcela dominantní. Výsledkem kombinace znaků představovaných dvěma alelami. Například homozygotní hledáčky mají červené nebo bílé květy, ale heterozygotní potomci mohou mít růžové květy.
• Více genů: Rys je produkován účinky mnoha genů. Některé alely mají neúplnou dominanci a přispívají k rysu kombinací vlastností. Například v lidské barvě očí nejsou geny odpovědné za tmavou barvu zcela dominantní a přispívají tmavě.
• Další vlivy: Alely s neúplnou dominancí mohou být ovlivněny jinými geny nebo jinými faktory zcela oddělenými od kódovaného znaku. Například lidská výška je určena mnoha genetickými faktory, včetně neúplné dominance, ale výživa také ovlivňuje růst a individuální výšku.

V důsledku těchto variací může neúplná dominance vést k a velké množství fenotypů a může pomoci vysvětlit kontinuální variaci mnoha vlastností.

Mendel při svých pokusech s rostlinami hrachu nepozoroval neúplnou dominanci, ale mechanismy jiné než Mendelovy dědičnosti, včetně neúplné dominance, jsou častější než Mendelianova dědičnost.

Jednotlivé vlastnosti, které jsou ovlivňovány více geny, se přenášejí na potomky prostřednictvím polygenní dědičnosti. Barva u zvířat je často polygennía každý gen trochu přispívá k vytvoření celkového konečného fenotypu. V genech existuje další rozdíl mezi alelami, přičemž každý alelový pár přináší a potenciální čtyři různé příspěvky i variace v důsledku stupňů dominance a genů výraz.

S tolika faktory je obtížné získat přesný obraz o tom, jak se rys vytváří a které geny a alely přispívají. Alelové páry jsou vždy na stejném místě nebo místě na chromozomu, ale samotné geny jsou těžší najít.

Přispívajícím genem může být navázaný gen poblíž chromozomu, nebo může být na druhém konci. Některé přispívající geny mohou být na jiných chromozomech a mohou být exprimovány pouze za určitých okolností.

Polygenní vlivy na znak může zahrnovat následující:

• Dominantní alela.
  
• Dvě recesivní alely.
• Dominantní a recesivní alela s neúplnou dominancí.
• Dvě alely kodominantů.
• Gen není plně exprimován kvůli vlivu jiných genů.
• Gen plně exprimovaný, ale s částečnou penetrací vlivem faktorů prostředí.

Všechny tyto možnosti platí pro každý z genů znaku, který má více genetických vlivů. Výsledný fenotyp lze popsat podrobně, ale přesné základní genetické vlivy jsou často méně jasné.

Zatímco Mendelova pravidla pro dědičnost alel jsou obecně pravdivá a dokonce fungují na úrovni alel pro znaky s více geny, pravidla pro dědičnost úplných polygenní vlastnosti jsou mnohem komplikovanější. Polygenní vlastnosti jsou ovlivňovány mnoha faktory, které ovlivňují genovou expresi a penetraci.

Typické příklady u lidí zahrnují následující:

• Barva kůže: Mnoho genů ovlivňuje produkci melanin, pigment zodpovědný za tmavou pokožku u lidí. Faktory prostředí, jako je vystavení slunečnímu záření, ovlivňují také barvu pleti.
• Barva očí: Za temnotu a odstín barvy očí jsou zodpovědné dva hlavní geny, ale individuální barva očí se liší vlivem jiných genů podle tmy, barvy a rozsahu.
• Barva vlasů: Geny melaninu také ovlivňují barvu vlasů, ale také sluneční záření a věk.
• Výška: Výška jedince je dána geny regulujícími růst kostí, velikost orgánů a tvar těla. Výživa také ovlivňuje růst a další faktory, jako jsou farmaceutika, mohou ovlivňovat výšku.

Rozdíly v polygenních vlastnostech pomáhají vysvětlit obrovské rozdíly ve fenotypech nalezených ve vyspělých organismech včetně lidí. Místo toho, aby jediný gen vedl k určitému znaku, jsou komplexní mechanismy polygenní dědičnosti včetně neúplné dominance kořenem rozmanité škály charakteristik.