Wenn Sie Genetik studieren, haben Sie wahrscheinlich gelernt, dass Gene oft in verschiedenen Versionen (normalerweise zwei) vorkommen. "Allele" genannt. Eines dieser Allele ist im Allgemeinen "dominant" gegenüber dem anderen, wobei letzteres als "rezessiv" bezeichnet wird. Kopieren. Sie wissen, dass jeder für jedes Gen zwei Allele trägt und von jedem Elternteil ein Allel bekommt.
Zusammengenommen bedeuten diese Fakten, dass, wenn Sie Eltern mit einem bekannten Genotyp für das fragliche Gen haben, Sie wissen, was Allele, die sie beitragen können – Sie können grundlegende Mathematik verwenden, um die Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, dass ein Kind dieser Eltern ein bestimmtes Merkmal hat Genotyp. Darüber hinaus können Sie auch die Wahrscheinlichkeit vorhersagen, dass jedes Kind einen bestimmten Phänotyp aufweist, der der physische Ausdruck genetisch kodierter Merkmale ist.
In Wirklichkeit versenkt die reproduktive Mikrobiologie diese Zahlen aufgrund eines Phänomens namens "Rekombination"."
Einfache Mendelsche Vererbung
Angenommen, bei einer Spezies süßer Außerirdischer dominiert lila Haar über gelbes Haar. In diesem Beispiel werden diese Allele durch die Buchstaben P (dominantes lila Haar) und p (rezessives gelbes Haar) repräsentiert. Nehmen Sie in ähnlicher Weise an, dass runde Köpfe (R) gegenüber flachen Köpfen (r) dominieren.
Anhand dieser Informationen können Sie bestimmte Dinge feststellen. Wenn Sie wissen, dass jedes Elternteil ist heterozygot für diese beiden Merkmale – das heißt, sowohl die Mutter als auch der Vater haben ein dominantes und ein rezessives Allel sowohl am Ort des Haarfarbengens (Locus) als auch am Kopfform-Genlocus – dann wissen Sie, dass jeder Elternteil den Genotyp PpRr hat. Die möglichen Genotypen der Nachkommen sind PPRR, PPRr, PPrr, PpRR, PpRr, Pprr, ppRR, ppRr und prr.
EIN Punnett Quadrat zeigt, dass das Verhältnis dieser Genotypen 1:2:1:2:4:2:1:2:1 beträgt, was wiederum ein phänotypisches Verhältnis von 9:3:3:1 ergibt. Das heißt, von insgesamt 16 Kindern, die von diesen Eltern gezeugt werden, würden Sie 9 lilahaarige, rundköpfige Babys erwarten; 3 Babys mit lila Haaren und flachem Kopf; 3 gelbhaarige, rundköpfige Babys; und 1 gelbhaariges, flachköpfiges Baby. Diese Verhältnisse ergeben wiederum 9/16 = 0,563, 3/16 = 0,188, 3/16 = 0,188 und 1/16 = 0,062. Diese können auch in Prozent durch Multiplikation mit 100 ausgedrückt werden.
Die Natur bringt jedoch eine kritische Knicke in diese Zahlen: Solche Berechnungen gehen davon aus, dass diese Allele unabhängig vererbt werden, aber das Phänomen der "Genverknüpfung" stellt diese Annahme auf den Kopf.
Genverknüpfung: Definition
Eng beieinander liegende Gene, die für verschiedene Merkmale kodieren, können dank eines Prozesses als Einheit weitergegeben werden "Rekombination" genannt. Dies geschieht während der sexuellen Fortpflanzung im Rahmen eines Austauschs von genetischem Material namens "überqueren." Die Wahrscheinlichkeit, dass dies bei einem Genpaar passiert, hängt davon ab, wie nah die Gene auf dem Chromosom physisch beieinander liegen.
Stellen Sie sich einen kleinen Regensturm vor, der in Ihrer Stadt auftritt, wenn jeder zufällig draußen ist und verschiedene Dinge tut. Wie groß ist die Chance, dass auch ein zufällig ausgewählter Freund unter den Durchnässten ist, wenn Sie im Regen erwischt werden? Dies hängt natürlich davon ab, wie nahe Ihnen der ausgewählte Freund gerade ist. Die Genverknüpfung funktioniert nach dem gleichen Grundprinzip.
Rekombinationsfrequenz
Um zu bestimmen, wie nah zwei Allele auf einem Gen beieinander liegen, verwendet man allein Reproduktionsdaten – d.h Genkartierung Probleme – Wissenschaftler untersuchen den Unterschied zwischen den vorhergesagten phänotypischen Verhältnissen in einer Population von Nachkommen und den tatsächlichen Verhältnissen.
Dies geschieht durch die Kreuzung eines "dihybriden" Elternteils mit einem Nachkommen, das beide rezessiven Merkmale aufweist. Im Fall Ihrer Alien-Linkage-Biologie bedeutet dies, dass Sie einen lilahaarigen, rundköpfigen Alien kreuzen (was im Fall von a dihybrider Organismus, hat den Genotyp PpRr) mit dem am wenigsten wahrscheinlichen Produkt einer solchen Paarung – einem gelbhaarigen, flachköpfigen Alien (pprr).
Angenommen, dies liefert die folgenden Daten für 1.000 Nachkommen:
- Lila Haare, runder Kopf: 404
- Lila Haare, flacher Kopf: 100
- Gelbes Haar, runder Kopf: 98
- Gelbes Haar, flacher Kopf: 398
Der Schlüssel zur Lösung von Kopplungskartierungsproblemen besteht darin, zu erkennen, dass, wenn zwei Gene nicht verbunden sind, die Genotypen und Phänotypen der Nachkommen im Wesentlichen in gleichen Mengen produziert werden sollten. Wie Sie an den Ergebnissen der Daten sehen können, werden sie jedoch nicht in gleichen Mengen produziert.
Bei verknüpften Genen sind die elterlichen chromosomalen Konfigurationen (auch bekannt als PpRr, lilahaariger runder Kopf und pprr, gelbhaarig flachköpfig) sind zahlenmäßig überrepräsentiert, während die rekombinanten Konfigurationen (Pprr und ppRr) viel weniger.
Dies ermöglicht die Berechnung der Rekombinationshäufigkeit, die einfach rekombinante Nachkommen geteilt durch Gesamtnachkommen ist:
(100 + 98) ÷ (100 + 398 + 404 + 98) = 0.20
Genetiker berechnen den entsprechenden Prozentsatz, um den Grad der genetischen Verknüpfung zuzuordnen, der Einheiten von "Centimorgans" oder cM hat. In diesem Fall beträgt der Wert 0,20 mal 100 oder 20 %.
Je niedriger die Rekombinationsfrequenz, desto enger sind die Gene physikalisch verknüpft.
Stellen Sie sich das so vor: Je näher Gene auf einem Chromosom beieinander liegen, desto näher sind sie physisch. Diese physische Nähe macht die Wahrscheinlichkeit einer Rekombination (und damit einer Trennung der verknüpften Gene) viel geringer, da sie so nahe beieinander liegen. Obwohl die Rekombinationshäufigkeit kein direktes Maß für diese physische Nähe ist, gibt sie uns eine Schätzung dieser Nähe.
Zusammenfassend: Sie schätzen, dass zwei Gene mit einer großen Rekombinationsfrequenz wahrscheinlich weiter auseinander liegen, während diejenigen mit einer kleinen Rekombinationsfrequenz wahrscheinlich näher beieinander liegen.