Ufuldstændig dominans: definition, forklaring og eksempel

Avancerede organismer såsom dyr modtager to sæt gener med et sæt fra hver forælder. Mens den samlede genetisk kode er det samme, har forældrene ofte forskellige versioner af det samme gen. Som et resultat kan den nedarvede genetiske kode indeholde kopier af de to versioner; man kan være dominerende mens den anden kan være recessiv.

Når et enkelt gen producerer et bestemt træk i en organisme, Mendeliansk arv regler gælder. De blev først foreslået af østrigsk munk Gregor Mendel i det 19. århundrede og detaljer om, hvordan enkelte gener nedarves med et par enkle regler. Mendel arbejdede med ærter og definerede dominerende og recessive alleler.

De fleste organismeegenskaber produceres dog ikke af et enkelt gen. I stedet påvirker mange gener et kendetegn, og nogle gener påvirker flere organismeegenskaber. Fordi Mendels enkle regler ikke gælder i sådanne tilfælde, ikke-mendelsk arv beskæftiger sig med disse komplekse processer. Hvor Mendel antog, at en af ​​de to versioner af et gen var dominerende, accepterer ikke-mendelsk arv, at dominans i nogle tilfælde er ufuldstændig.

Gregor Mendels arbejde med ærteplanter fokuserede på observerbare træk som blomsterfarve og bælgform. Mendel forsøgte at bestemme, hvilke gener der producerede lilla og hvide blomster og andre ærteplanteegenskaber. Han valgte træk, der for det meste var forårsaget af et enkelt gen; som et resultat var han i stand til at forklare arv i enkle vendinger.

Hans vigtigste konklusioner var som følger:

• Hver organisme har to versioner af et gen.
• Forældrene bidrager hver med en version.
• Hvis de to versioner er ens, udviser organismen det tilsvarende træk.
• Hvis de to versioner er forskellige, udviser organismen det dominerende træk.

I medeliansk arv kaldes de to genversioner, der arves fra forældre alleler. Alleler kan være dominerende eller recessive. En person, der har en eller to dominerende alleler vil have det træk kodet af det dominerende gen.

For personer med to recessive alleler, vises det recessive træk. Ifølge Mendel forklarede tilstedeværelsen eller fraværet af enkeltgener og deres alleler, hvilke træk der blev udstillet i ærterplanterne.

Før Mendel troede de fleste forskere, at træk blev videregivet som en blanding af forældrenes træk. Problemet var, at børn ofte ikke havde en sådan blanding, som når en forælder med blå øjne og en forælder med brune øjne producerede et barn med blå øjne.

Mendel foreslog, at træk var resultatet af tilstedeværelse eller fravær af en dominerende allel. Hans teori gælder stadig for træk produceret af et enkelt gen.

For eksempel beviste Mendel, at ærter med en kort og lang forælder ikke producerede mellemlange planter, men kun korte eller lange planter. Planter, der havde en forælder med glatte og en forælder med rynkede bælg, producerede ikke let rynkede bælg, men hverken rynkede eller glatte bælg.

Der var ingen blanding af træk.

De fleste træk produceres dog af flere gener. For eksempel er der mange planter med en række længder, ikke kun korte og lange planter. Når en kort og en lang plante producerer en mellemlang plante, skal det være på grund af indflydelsen fra flere gener eller manglen på fuldstændig dominans af det dominerende gen.

Denne form for arv kaldes ikke-mandeliansk arv.

Den samlede samling af en organisms gener er genotype mens samlingen af ​​observerbare træk produceret af genotypen kaldes fænotype. Fænotyper er baseret på genotypen, men kan påvirkes af miljøfaktorer og organismen.

For eksempel kan en plante have genotypen til at vokse høj og busket, men hvis den vokser i dårlig jord, kan den stadig være lille og sparsom.

Organismer, der har to dominerende eller to recessive alleler er homozygot for det gen, mens de, der har en dominerende og en recessiv allel, er heterozygot. Dette bliver vigtigt i ikke-mendelsk arv, fordi homozygote organismer har klart genekspression af de to dominerende eller recessive alleler og udviser den tilsvarende fænotype.

I heterozygote organismer med en dominerende og en recessiv allel er det dominerende / recessive forhold muligvis ikke komplet, og begge alleler kan udtrykkes i varierende grad.

Faktorer bortset fra den genotype, der påvirker fænotypen, inkluderer følgende:

• Tilgængelige ressourcer som næringsstoffer, plads og husly.
• Giftstoffer såsom industriaffald og spildevand.
• Stråling, både naturlig og menneskeskabt.
• Ekstreme temperaturer.
• Tilstedeværelse af rovdyr.

Samspillet mellem dominerende og recessive alleler kombineret med miljøfaktorerne producerer fænotypen fra den oprindelige genotype.

Den komplekse natur af ikke-mendelsk arv er baseret på det faktum, at mange træk er resultatet af påvirkninger fra mange forskellige gener, miljøfaktorer og organismeadfærd. Ud over disse påvirkninger, alleler af en gen kan producere forskellige fænotyper på grund af følgende fire mekanismer:

• Kodominans: To alleler af det samme gen udtrykkes og udviser deres træk. For eksempel kan en killing nedstamme fra en sort kat, og en hvid kat kan have alleler til sort og hvid pels og have sorte og hvide pletter.
  
• Ufuldstændig dominans: En dominerende og en recessiv allel producerer et mellemliggende træk, fordi dominansen af ​​den dominerende allel er ufuldstændig, og den recessive allel påvirker træk. For eksempel kan en plante med en dominerende rød blomsterallel og en recessiv hvid blomsterallel producere lyserøde blomster.
• Variabel udtryksevne: Allelerne for et træk udtrykkes ikke altid fuldt ud. For eksempel er Marfan syndrom en forstyrrelse i bindevævet i hele kroppen, men symptomerne varierer meget, fordi andre gener og miljøfaktorer påvirker genekspression.
• Ufuldstændig penetrans: Personen med en dominerende allel udviser ikke altid det tilsvarende træk. Allelen udtrykkes fuldt ud, men får ikke fænotypen til at vises. For eksempel kan et gen gøre et individ modtageligt for kræft, men kræften vises kun, når andre faktorer er til stede.

Når ufuldstændig dominans er til stede for et bestemt træk, kan heterozygotiske afkom have en blanding af deres forældres træk og udvise en mellemliggende fænotype. Hos mennesker er hudfarve et eksempel på ufuldstændig dominans, fordi generne, der er ansvarlige for melaninproduktion og lys eller mørk hud, ikke kan etablere dominans.

Som et resultat har afkomene ofte en hudfarve, der er mellem forældrenes hudtoner.

Mekanismen for ufuldstændig dominans har lidt forskellige virkninger, når den vises i enkeltgener versus i et multiple-gen eller polygen genotype.

Mulige forskelle i fænotyper som følge af gener med ufuldstændig dominans inkluderer følgende variationer:

• Enkelt heterozygote gener: Ingen af ​​allelerne i det dominerende / recessive genpar er helt dominerende. En kombination af de træk, der er repræsenteret af de to alleler, resulterer. For eksempel har homozygote snapdragons røde eller hvide blomster, men det heterozygote afkom kan have lyserøde blomster.
• Flere gener: Et træk produceres gennem virkningerne af mange gener. Nogle alleler har ufuldstændig dominans og bidrager med en blanding af funktioner til træk. For eksempel i gener af menneskelig øjenfarve er gener, der er ansvarlige for mørk farve, ikke helt dominerende og bidrager mørkt.
• Andre påvirkninger: Alleler med ufuldstændig dominans kan blive påvirket af andre gener eller andre faktorer, der er helt adskilt fra det kodede træk. For eksempel bestemmes menneskelig højde af mange genetiske faktorer, herunder ufuldstændig dominans, men ernæring påvirker også vækst og individuel højde.

Som et resultat af disse variationer kan ufuldstændig dominans resultere i en stort udvalg af fænotyper og kan hjælpe med at forklare den kontinuerlige variation af mange træk.

Mendel observerede ikke ufuldstændig dominans i sine eksperimenter med ærteplanter, men ikke-mandeliske arvemekanismer, herunder ufuldstændig dominans, er mere almindelige end mandeliske arv.

Enkelt træk, der er påvirket af flere gener, overføres til afkom gennem polygen arv. Farve hos dyr er ofte polygenog hvert gen bidrager lidt til at skabe den samlede endelige fænotype. Inden for gener er der en yderligere forskel mellem alleler, hvor hvert allelpar bringer en potentielt fire forskellige bidrag samt variationer på grund af grader af dominans og gen udtryk.

Med så mange faktorer er det vanskeligt at udvikle et nøjagtigt billede af, hvordan et træk dannes, og hvilke gener og alleler der bidrager. Allelpar er altid på samme sted eller sted på kromosomet, men selve generne er sværere at finde.

Et bidragende gen kan være et linket gen i nærheden af ​​kromosomet, eller det kan være i den anden ende. Nogle bidragende gener kan være på andre kromosomer, og de kan kun udtrykkes under visse omstændigheder.

Polygeniske påvirkninger på et træk kan omfatte følgende:

• Dominant allel.
  
• To recessive alleler.
• Dominant og recessiv allel med ufuldstændig dominans.
• To codominant alleler.
• Gen udtrykkes ikke fuldt ud på grund af indflydelsen fra andre gener.
• Gen fuldt udtrykt, men med delvis gennemtrængning på grund af miljømæssige faktorer.

Alle disse muligheder gælder for hver af generne i et træk, der har flere genetiske påvirkninger. Den resulterende fænotype kan beskrives detaljeret, men de nøjagtige underliggende genetiske påvirkninger er ofte mindre klare.

Mens Mendels regler for arv af alleler generelt er sande og endda fungerer på alleleniveau for træk med flere gener, er reglerne for arv af komplet polygene træk er meget mere komplicerede. Polygene træk er påvirket af mange faktorer, der påvirker genekspression og penetrans.

Typiske eksempler på mennesker inkluderer følgende:

• Hudfarve: Mange gener påvirker produktionen af melanin, pigmentet, der er ansvarlig for mørk hud hos mennesker. Miljøfaktorer såsom udsættelse for sollys påvirker også hudfarven.
• Øjenfarve: To hovedgener er ansvarlige for mørket og farven på øjenfarve, men individuel øjenfarve varierer efter mørke, farve og rækkevidde på grund af indflydelsen fra andre gener.
• Hårfarve: Melaningener påvirker også hårfarven, men også udsættelse for sollys og alder.
• Højde: Højden på et individ bestemmes af gener, der styrer væksten af ​​knogler, størrelsen af ​​organer og kropsform. Ernæring påvirker også vækst, og andre faktorer såsom lægemidler kan påvirke højden.

Variationen i polygene træk hjælper med at forklare de store forskelle i fænotyper, der findes i avancerede organismer inklusive mennesker. I stedet for at et enkelt gen giver anledning til et specifikt træk, er de komplekse mekanismer for polygen arv, herunder ufuldstændig dominans, roden til en række forskellige egenskaber.