Unvollständige Dominanz: Definition, Erklärung & Beispiel

Fortgeschrittene Organismen wie Tiere erhalten zwei Sätze von Genen mit einem Satz von jedem Elternteil. Während der Gesamt genetischer Code gleich ist, haben die Eltern oft unterschiedliche Versionen desselben Gens. Als Ergebnis kann der vererbte genetische Code Kopien der beiden Versionen enthalten; einer kann sein Dominant während der andere sein mag rezessiv.

Wenn ein einzelnes Gen ein bestimmtes Merkmal in einem Organismus hervorruft, Mendelsches Erbe Regeln gelten. Sie wurden zuerst von einem österreichischen Mönch vorgeschlagen Gregor Mendel im 19. Jahrhundert und beschreiben, wie einzelne Gene mit ein paar einfachen Regeln vererbt werden. Mendel arbeitete mit Erbsenpflanzen und definierte dominante und rezessive Allele.

Die meisten Merkmale des Organismus werden jedoch nicht von einem einzelnen Gen erzeugt. Stattdessen beeinflussen viele Gene ein Merkmal und einige Gene beeinflussen mehrere Merkmale des Organismus. Da die einfachen Regeln von Mendel in solchen Fällen nicht gelten,

Gregor Mendels Arbeit mit Erbsenpflanzen konzentrierte sich auf beobachtbare Merkmale wie Blütenfarbe und Schotenform. Mendel versuchte zu bestimmen, welche Gene violette und weiße Blüten und andere Merkmale von Erbsenpflanzen hervorbrachten. Er wählte Eigenschaften, die meist durch ein einzelnes Gen verursacht wurden; Dadurch konnte er das Erbe in einfachen Worten erklären.

Seine wichtigsten Schlussfolgerungen waren wie folgt:

• Jeder Organismus hat zwei Versionen eines Gens.
• Die Eltern tragen jeweils eine Version bei.
• Sind die beiden Versionen gleich, weist der Organismus das entsprechende Merkmal auf.
• Wenn die beiden Versionen unterschiedlich sind, weist der Organismus das dominante Merkmal auf.

In der Medelschen Vererbung werden die beiden von den Eltern geerbten Genversionen genannt Allele. Allele können dominant oder rezessiv sein. Eine Person, die ein oder zwei hat dominante Allele wird das Merkmal haben, das vom dominanten Gen kodiert wird.

Für Personen mit zwei rezessive Allele, erscheint das rezessive Merkmal. Nach Mendel erklärte das Vorhandensein oder Fehlen einzelner Gene und ihrer Allele, welche Merkmale die Erbsenpflanzen aufwiesen.

Vor Mendel dachten die meisten Wissenschaftler, dass Eigenschaften als Mischung der Eigenschaften der Eltern parents. Das Problem war, dass Kinder oft keine solche Mischung hatten, wie wenn ein blauäugiges Elternteil und ein braunäugiges Elternteil ein blauäugiges Kind hervorbrachten.

Mendel schlug vor, dass Merkmale das Ergebnis des Vorhandenseins oder Fehlens eines dominanten Allels sind. Seine Theorie gilt immer noch für Merkmale, die von einem einzelnen Gen produziert werden.

Mendel bewies beispielsweise, dass Erbsenpflanzen mit einem kurzen und einem langen Elternteil keine mittellangen Pflanzen hervorbringen, sondern nur kurze oder lange Pflanzen. Pflanzen, die ein Elternteil mit glatten und ein Elternteil mit faltigen Schoten hatten, produzierten keine leicht faltigen Schoten, sondern entweder faltige oder glatte Schoten.

Dort war keine Mischung von Eigenschaften.

Die meisten Merkmale werden jedoch von mehreren Genen erzeugt. Zum Beispiel gibt es viele Pflanzen mit unterschiedlichen Längen, nicht nur kurze und lange Pflanzen. Wenn eine kurze und eine lange Pflanze eine mittellange Pflanze hervorbringen, muss dies am Einfluss mehrerer Gene oder an der fehlenden vollständigen Dominanz des dominanten Gens liegen.

Diese Art der Vererbung wird als nicht-Mendelsche Vererbung bezeichnet.

Die Gesamtsammlung der Gene eines Organismus ist die Genotyp während die Sammlung von beobachtbaren Merkmalen, die durch den Genotyp erzeugt werden, als bezeichnet wird Phänotyp. Phänotypen basieren auf dem Genotyp, können aber durch Umweltfaktoren und das Verhalten des Organismus beeinflusst werden.

Zum Beispiel kann eine Pflanze den Genotyp haben, groß und buschig zu werden, aber wenn sie auf kargen Böden wächst, kann sie immer noch klein und spärlich sein.

Organismen mit zwei dominanten oder zwei rezessiven Allelen sind homozygot für dieses Gen, während diejenigen, die ein dominantes und ein rezessives Allel haben, heterozygot. Dies wird bei der nicht-Mendelschen Vererbung wichtig, da homozygote Organismen eine klare Genexpression der beiden dominanten oder rezessiven Allele aufweisen und den entsprechenden Phänotyp aufweisen.

Bei heterozygoten Organismen mit einem dominanten und einem rezessiven Allel ist die dominante/rezessive Beziehung möglicherweise nicht vollständig und beide Allele können in unterschiedlichem Maße exprimiert werden.

Zu den Faktoren, die neben dem Genotyp den Phänotyp beeinflussen, gehören:

• Verfügbare Ressourcen wie Nährstoffe, Platz und Unterkunft.
• Giftstoffe wie Industrieabfälle und Abwässer.
• Strahlung, sowohl natürliche als auch künstliche.
• Extreme Temperaturen.
• Anwesenheit von Raubtieren.

Das Zusammenspiel von dominanten und rezessiven Allelen in Kombination mit den Umweltfaktoren erzeugt den Phänotyp aus dem Ursprungsgenotyp.

Die komplexe Natur der nicht-Mendelschen Vererbung basiert auf der Tatsache, dass viele Merkmale das Ergebnis von Einflüssen vieler verschiedener Gene, Umweltfaktoren und des Organismusverhaltens sind. Zusätzlich zu diesen Einflüssen sind die Allele von a Gen können aufgrund der folgenden vier Mechanismen unterschiedliche Phänotypen erzeugen:

• Kodominanz: Zwei Allele desselben Gens werden exprimiert und weisen ihr Merkmal auf. Zum Beispiel kann ein Kätzchen, das von einer schwarzen Katze und einer weißen Katze abstammt, Allele für schwarz-weißes Fell haben und schwarz-weiße Flecken haben.
  
• Unvollständige Dominanz: Ein dominantes und ein rezessives Allel erzeugen ein intermediäres Merkmal, da die Dominanz des dominanten Allels unvollständig ist und das rezessive Allel das Merkmal beeinflusst. Zum Beispiel kann eine Pflanze mit einem dominanten Allel für rote Blüten und einem rezessiven Allel für weiße Blüten rosa Blüten produzieren.
• Variable Expressivität: Die Allele für ein Merkmal werden nicht immer vollständig exprimiert. Zum Beispiel ist das Marfan-Syndrom eine Störung des Bindegewebes im ganzen Körper, aber die Symptome variieren stark, da andere Gene und Umweltfaktoren die Genexpression beeinflussen.
• Unvollständige Penetranz: Das Individuum mit einem dominanten Allel weist nicht immer das entsprechende Merkmal auf. Das Allel wird vollständig exprimiert, verursacht jedoch nicht das Auftreten des Phänotyps. Beispielsweise kann ein Gen ein Individuum anfällig für Krebs machen, aber der Krebs tritt nur auf, wenn andere Faktoren vorhanden sind.

Wenn eine unvollständige Dominanz für ein bestimmtes Merkmal vorliegt, können heterozygote Nachkommen eine Mischung der Merkmale ihrer Eltern aufweisen und einen intermediären Phänotyp aufweisen. Beim Menschen ist die Hautfarbe ein Beispiel für unvollständige Dominanz, da die Gene, die für die Melaninproduktion und helle oder dunkle Haut verantwortlich sind, keine Dominanz herstellen können.

Dadurch hat der Nachwuchs oft eine Hautfarbe, die zwischen den Hauttönen der Eltern liegt.

Der Mechanismus der unvollständigen Dominanz hat leicht unterschiedliche Auswirkungen, wenn er in einzelnen Genen auftritt, verglichen mit einem Genotyp mit mehreren Genen oder polygenen.

Mögliche Unterschiede in den Phänotypen, die aus Genen mit unvollständiger Dominanz resultieren, umfassen die folgenden Variationen:

• Einzelne heterozygote Gene: Keines der Allele im dominanten/rezessiven Genpaar ist vollständig dominant. Es ergibt sich eine Kombination der durch die beiden Allele repräsentierten Merkmale. Zum Beispiel haben homozygote Löwenmäulchen rote oder weiße Blüten, aber die heterozygoten Nachkommen können rosa Blüten haben.
• Mehrere Gene: Ein Merkmal wird durch die Wirkung vieler Gene erzeugt. Einige Allele haben eine unvollständige Dominanz und tragen eine Mischung von Merkmalen zum Merkmal bei. Bei der menschlichen Augenfarbe sind zum Beispiel Gene, die für die dunkle Farbe verantwortlich sind, nicht vollständig dominant und tragen zu einer dunklen Farbe bei.
• Andere Einflüsse: Allele mit unvollständiger Dominanz können durch andere Gene oder andere Faktoren beeinflusst werden, die vollständig vom kodierten Merkmal getrennt sind. Die menschliche Körpergröße wird beispielsweise durch viele genetische Faktoren einschließlich unvollständiger Dominanz bestimmt, aber die Ernährung beeinflusst auch das Wachstum und die individuelle Körpergröße.

Als Folge dieser Variationen kann eine unvollständige Dominanz zu einem große Vielfalt an Phänotypen und kann helfen, die kontinuierliche Variation vieler Merkmale zu erklären.

Mendel beobachtete in seinen Experimenten mit Erbsenpflanzen keine unvollständige Dominanz, aber nicht-Mendelsche Vererbungsmechanismen, einschließlich unvollständiger Dominanz, sind häufiger als die Mendelsche Vererbung.

Einzelne Merkmale, die von mehreren Genen beeinflusst werden, werden durch polygene Vererbung an die Nachkommen weitergegeben. Farbe bei Tieren ist oft polygen, und jedes Gen trägt ein wenig zum endgültigen Gesamtphänotyp bei. Innerhalb der Gene gibt es einen zusätzlichen Unterschied zwischen den Allelen, wobei jedes Allelpaar ein potenziell vier verschiedene Beiträge sowie Variationen aufgrund von Dominanzgrad und Gen Ausdruck.

Bei so vielen Faktoren ist es schwierig, sich ein genaues Bild davon zu machen, wie ein Merkmal gebildet wird und welche Gene und Allele dazu beitragen. Allelpaare befinden sich immer am gleichen Ort oder Locus auf dem Chromosom, aber die Gene selbst sind schwerer zu finden.

Ein beitragendes Gen könnte ein verknüpftes Gen in der Nähe des Chromosoms sein oder es könnte sich am anderen Ende befinden. Einige beitragende Gene können sich auf anderen Chromosomen befinden und werden möglicherweise nur unter bestimmten Umständen exprimiert.

Polygene Einflüsse zu einem Merkmal kann Folgendes umfassen:

• Dominantes Allel.
  
• Zwei rezessive Allele.
• Dominantes und rezessives Allel mit unvollständiger Dominanz.
• Zwei kodominante Allele.
• Gen aufgrund des Einflusses anderer Gene nicht vollständig exprimiert.
• Gen vollständig exprimiert, aber aufgrund von Umweltfaktoren mit teilweiser Penetranz.

Alle diese Möglichkeiten gelten für jedes der Gene eines Merkmals, das mehrere genetische Einflüsse. Der resultierende Phänotyp kann detailliert beschrieben werden, die genauen zugrunde liegenden genetischen Einflüsse sind jedoch oft weniger klar.

Während Mendels Regeln für die Vererbung von Allelen im Allgemeinen wahr sind und sogar auf Allelebene für Merkmale mit mehreren Genen funktionieren, gelten die Regeln für die Vererbung von vollständigen polygene Eigenschaften sind viel komplizierter. Polygene Merkmale werden von vielen Faktoren beeinflusst, die die Genexpression und Penetranz beeinflussen.

Typische Beispiele beim Menschen sind die folgenden:

• Hautfarbe: Viele Gene beeinflussen die Produktion von Melanin, das Pigment, das für dunkle Haut beim Menschen verantwortlich ist. Umweltfaktoren wie Sonneneinstrahlung wirken sich ebenfalls auf die Hautfarbe aus.
• Augenfarbe: Zwei Hauptgene sind für die Dunkelheit und den Farbton der Augenfarbe verantwortlich, aber die individuelle Augenfarbe variiert aufgrund des Einflusses anderer Gene je nach Dunkelheit, Farbe und Reichweite.
• Haarfarbe: Melanin-Gene beeinflussen auch die Haarfarbe, aber auch die Sonneneinstrahlung und das Alter.
• Höhe: Die Größe eines Individuums wird durch Gene bestimmt, die das Knochenwachstum, die Größe der Organe und die Körperform bestimmen. Auch die Ernährung beeinflusst das Wachstum und andere Faktoren wie Medikamente können die Körpergröße beeinflussen.

Die Variation der polygenen Merkmale trägt dazu bei, die enormen Unterschiede in den Phänotypen zu erklären, die in fortgeschrittenen Organismen einschließlich des Menschen gefunden werden. Anstelle eines einzelnen Gens, das ein bestimmtes Merkmal hervorruft, sind die komplexen Mechanismen der polygenen Vererbung einschließlich der unvollständigen Dominanz die Wurzel einer Vielzahl von Merkmalen.