Nepotpuna dominacija: definicija, objašnjenje i primjer

Napredni organizmi poput životinja primaju dva seta gena s po jednim setom od svakog roditelja. Dok je ukupni genetski kod je isto, roditelji često imaju različite verzije istog gena. Kao rezultat toga, naslijeđeni genetski kod može sadržavati kopije dviju verzija; jedan može biti dominantan dok drugi može biti recesivan.

Kada jedan gen stvara određeno svojstvo u organizmu, Baština Mendelija vrijede pravila. Prvo ih je predložio austrijski redovnik Gregor Mendel u 19. stoljeću i detaljno opisuju kako se nasljeđuju pojedini geni uz nekoliko jednostavnih pravila. Mendel je radio s biljkama graška i definirao dominantne i recesivne alele.

Većinu karakteristika organizma ipak ne proizvodi jedan gen. Umjesto toga, mnogi geni utječu na karakteristiku, a neki geni utječu na nekoliko svojstava organizma. Budući da se Mendelova jednostavna pravila ne primjenjuju u takvim slučajevima, nemendelsko nasljedstvo bavi se tim složenim procesima. Tamo gdje je Mendel pretpostavio da je jedna od dvije verzije gena dominantna, ne-mendelovsko nasljeđivanje prihvaća da je u nekim slučajevima dominacija nepotpuna.

Rad Gregora Mendela s biljkama graška usredotočio se na uočljive osobine poput boje cvijeta i oblika mahune. Mendel je pokušao utvrditi koji su geni stvorili ljubičaste i bijele cvjetove i druga svojstva biljaka graška. Odabrao je osobine koje je uglavnom uzrokovao jedan gen; kao rezultat toga, uspio je objasniti nasljedstvo jednostavnim riječima.

Njegovi glavni zaključci bili su sljedeći:

• Svaki organizam ima dvije verzije gena.
• Roditelji daju po jednu verziju.
• Ako su dvije verzije iste, organizam će pokazivati ​​odgovarajuću osobinu.
• Ako se dvije verzije razlikuju, organizam će pokazati dominantno svojstvo.

U medelijanskom nasljeđivanju nazivaju se dvije verzije gena naslijeđene od roditelja alela. Aleli mogu biti dominantni ili recesivni. Pojedinac koji ima jednog ili dva dominantni aleli imat će svojstvo koje kodira dominantni gen.

Za pojedince s dvoje recesivni aleli, pojavit će se recesivna osobina. Prema Mendelu, prisutnost ili odsutnost pojedinačnih gena i njihovih alela objasnili su koja su svojstva izložena u biljkama graška.

Prije Mendela, većina znanstvenika mislila je da se osobine prenose kao mješavina osobina roditelja. Problem je bio u tome što djeca često nisu imala takvu smjesu, kao kad su plavooki roditelj i roditelj smeđih očiju rodili plavooko dijete.

Mendel je predložio da su osobine rezultat prisutnosti ili odsutnosti dominantnog alela. Njegova je teorija još uvijek primjenjiva na osobine koje stvara jedan gen.

Na primjer, Mendel je dokazao da biljke graška s kratkim i dugim roditeljem ne daju biljke srednje duljine već samo kratke ili duge biljke. Biljke koje su imale jednog roditelja s glatkim i jednog roditelja s naboranim mahunama nisu proizvodile blago naborane mahune, već naborane ili glatke mahune.

Bilo je nikakva mješavina osobina.

Većinu osobina proizvodi više gena. Na primjer, postoje mnoge biljke s raznim duljinama, ne samo kratke i duge biljke. Kad kratka i duga biljka proizvode biljku srednje dužine, to mora biti zbog utjecaja više gena ili nedostatka potpune dominacije dominantnog gena.

Ova vrsta nasljeđa naziva se nemendelovsko nasljeđivanje.

Ukupna kolekcija gena organizma je genotip dok se zbirka uočljivih svojstava proizvedenih genotipom naziva fenotip. Fenotipovi se temelje na genotipu, ali na njih mogu utjecati čimbenici okoliša i ponašanje organizma.

Na primjer, biljka može imati genotip za uzgoj visokih i grmolika, ali ako raste u siromašnom tlu, još uvijek može biti mala i rijetka.

Organizmi koji imaju dva dominantna ili dva recesivna alela jesu homozigotni za taj gen dok su oni koji imaju dominantan i recesivan alel heterozigotni. To postaje važno u nemenđelovskom nasljeđivanju jer homozigotni organizmi imaju jasnu gensku ekspresiju dvaju dominantnih ili recesivnih alela i pokazuju odgovarajući fenotip.

U heterozigotnim organizmima s dominantnim i recesivnim alelom, odnos dominantni / recesivni ne mora biti potpun, a oba alela mogu biti izražena u različitom stupnju.

Čimbenici, osim genotipa koji utječu na fenotip, uključuju sljedeće:

• Dostupni resursi poput hranjivih sastojaka, prostora i skloništa.
• Otrovi poput industrijskog otpada i kanalizacije.
• Zračenje, prirodno i umjetno.
• Ekstremne temperature.
• Prisutnost grabežljivaca.

Međusobna povezanost dominantnih i recesivnih alela u kombinaciji s čimbenicima okoliša stvara fenotip iz izvornog genotipa.

Složena priroda nemendelovskog nasljeđa temelji se na činjenici da su mnoga svojstva rezultat utjecaja mnogih različitih gena, čimbenika okoliša i ponašanja organizma. Pored ovih utjecaja, aleli a gen mogu proizvesti različite fenotipove zbog sljedeća četiri mehanizma:

• Suodnosnost: Izražena su dva alela istog gena i pokazuju svoju osobinu. Na primjer, mačić potječe od crne mačke, a bijela mačka može imati alele za crno-bijelo krzno i ​​imati crno-bijele mrlje.
  
• Nepotpuna dominacija: Dominantan i recesivan alel proizvode međuproduktno svojstvo, jer je dominacija dominantnog alela nepotpuna, a recesivni alel utječe na svojstvo. Na primjer, biljka s dominantnim alelom crvenog cvijeta i recesivnim alelom bijelog cvijeta može proizvesti ružičaste cvjetove.
• Promjenjiva ekspresivnost: Aleli neke osobine nisu uvijek u potpunosti izraženi. Na primjer, Marfanov sindrom je poremećaj vezivnog tkiva u cijelom tijelu, ali simptomi se uvelike razlikuju jer drugi geni i čimbenici okoliša utječu na ekspresiju gena.
• Nepotpuna penetracija: Pojedinac s dominantnim alelom ne pokazuje uvijek odgovarajuću osobinu. Alel je u potpunosti izražen, ali ne uzrokuje pojavu fenotipa. Na primjer, gen može pojedinca učiniti osjetljivim na rak, ali rak se pojavljuje samo kada su prisutni drugi čimbenici.

Kada je za određenu osobinu prisutna nepotpuna dominacija, heterozigotni potomci mogu imati mješavinu osobina svojih roditelja i pokazivati ​​srednji fenotip. U ljudi je boja kože primjer nepotpune dominacije, jer geni odgovorni za proizvodnju melanina i svijetla ili tamna koža ne mogu uspostaviti dominaciju.

Kao rezultat toga, potomci često imaju boju kože koja se nalazi između tonova kože roditelja.

Mehanizam nepotpune dominacije ima malo drugačije učinke kada se pojavljuje u pojedinačnim genima u odnosu na višegenijski ili poligeni genotip.

Moguće razlike u fenotipovima koje proizlaze iz gena s nepotpunom dominacijom uključuju sljedeće varijacije:

• Pojedinačni heterozigotni geni: Nijedan od alela u dominantnom / recesivnom genskom paru nije u potpunosti dominantan. Rezultat je kombinacija osobina predstavljenih s dva alela. Na primjer, homozigotni snapdragoni imaju crvene ili bijele cvjetove, ali heterozigotni potomci mogu imati ružičaste cvjetove.
• Više gena: Osobina se stvara učincima mnogih gena. Neki aleli imaju nepotpunu dominaciju i doprinose mješavini svojstava svojstvu. Primjerice, u boji ljudskih očiju geni odgovorni za tamnu boju nisu u potpunosti dominantni i daju doprinos tamnoj boji.
• Ostali utjecaji: Na alele s nepotpunom dominacijom mogu utjecati drugi geni ili drugi čimbenici koji su potpuno odvojeni od kodirane osobine. Na primjer, ljudsku visinu određuju mnogi genetski čimbenici, uključujući nepotpunu dominaciju, ali prehrana također utječe na rast i individualnu visinu.

Kao rezultat ovih varijacija, nepotpuna dominacija može rezultirati a velika raznolikost fenotipova i može vam pomoći objasniti kontinuirano mijenjanje mnogih osobina.

Mendel nije primijetio nepotpunu dominaciju u svojim eksperimentima s biljkama graška, ali nemendelovski mehanizmi nasljeđivanja, uključujući nepotpunu dominaciju, češći su od mendelovskog nasljeđivanja.

Pojedinačne osobine na koje utječe više gena prenose se na potomstvo poligenskim nasljeđivanjem. Boja kod životinja je često poligenski, a svaki gen pomalo doprinosi stvaranju ukupnog konačnog fenotipa. Unutar gena postoji dodatna razlika između alela, svaki par alela donosi a potencijalna četiri različita doprinosa kao i varijacije zbog stupnja dominacije i gena izraz.

S toliko mnogo čimbenika teško je razviti točnu sliku o tome kako se formira neka osobina i koji geni i aleli doprinose. Parovi alela su uvijek na istom mjestu ili lokusu na kromosomu, ali teže je pronaći same gene.

Gen koji doprinosi tome može biti povezani gen u blizini kromosoma ili na drugom kraju. Neki geni koji daju doprinos mogu biti na drugim kromosomima i mogu se eksprimirati samo u određenim okolnostima.

Poligenski utjecaji na osobini može uključivati ​​sljedeće:

• Dominantan alel.
  
• Dva recesivna alela.
• Dominantan i recesivan alel s nepotpunom dominacijom.
• Dva kodominantna alela.
• Gen nije u potpunosti izražen zbog utjecaja drugih gena.
• Gen u potpunosti izražen, ali s djelomičnom penetracijom zbog čimbenika okoliša.

Sve ove mogućnosti odnose se na svaki od gena neke osobine koja ima višestruki genetski utjecaji. Rezultirajući fenotip može se detaljno opisati, ali točni genetski utjecaji koji su u osnovi često su manje jasni.

Iako su Mendelova pravila za nasljeđivanje alela općenito istinita i čak djeluju na razini alela za osobine s više gena, pravila za nasljeđivanje potpunih poligenske osobine su puno kompliciraniji. Na poligenske osobine utječu mnogi čimbenici koji utječu na ekspresiju i penetraciju gena.

Tipični primjeri kod ljudi uključuju sljedeće:

• Boja kože: Mnogi geni utječu na proizvodnju melanin, pigment odgovoran za tamnu kožu kod ljudi. Čimbenici okoliša poput izloženosti sunčevoj svjetlosti utječu i na boju kože.
• Boja očiju: Dva su glavna gena odgovorna za tamu i nijansu boje oka, ali pojedinačna boja oka ovisi o tami, boji i rasponu zbog utjecaja drugih gena.
• Boja kose: Geni melanina također utječu na boju kose, ali isto tako i na izloženost sunčevoj svjetlosti i starosti.
• Visina: Visina jedinke određena je genima koji reguliraju rast kostiju, veličinu organa i oblik tijela. Prehrana također utječe na rast, a drugi čimbenici poput farmaceutskih proizvoda mogu utjecati na visinu.

Varijacije u poligenskim svojstvima pomažu objasniti velike razlike u fenotipovima pronađenim u naprednim organizmima, uključujući ljude. Umjesto jednog gena koji daje određenu osobinu, složeni mehanizmi poligenskog nasljeđivanja, uključujući nepotpunu dominaciju, korijen su različitih karakteristika.