Poligenske osobine: definicija, primjer i činjenice

Kada su specifične značajke organizma određene mnogim genima, značajka je a poligenska osobina. Na mnoge uočljive osobine organizma utječe više od jednog gena i odgovarajući poligensko nasljeđivanje postaje složen.

Potomci mogu naslijediti dominantan ili recesivan varijacije nekih gena i naslijeđeni geni utječu jedni na druge na različite načine. Neki su geni izraženi više ili manje snažno, a čimbenici okoliša mogu utjecati i na svojstvo.

Tipični primjeri poligenih svojstava kod ljudi su visina, boja očiju i boja kože. Kombinirani utjecaj mnogih gena rezultira a kontinuirana varijacija u karakteristici.

Na primjer, boja očiju može biti bilo koja sjena od tamno smeđe do svijetlo plave i neke zelene, jer svaki gen daje promjenjiv dio boje.

Jednostavne genetske interakcije prvi je predložio austrijski redovnik Gregor Mendel u 19. stoljeću. Mendel je radio s biljkama graška i eksperimentirao s bojama njihovih cvjetova, oblikom mahuna i drugim uočljivim karakteristikama.

Osobine koje je Mendel proučavao su uglavnom proizveden od jednog gena. Na primjer, gen za crveni cvijet je bio prisutan ili nije, a rezultirajući cvijet bio bi ili crveni ili bijeli. Na temelju svojih studija, Mendel je konstruirao svoju teoriju za genetsko nasljeđivanje, a njegov rad ostaje valjan za pojedinačna genska svojstva.

Ljudski primjeri Mendelove osobine uzrokovane jednim genom uključuju sljedeće:

• Daltonizam.
• Albinizam.
• Huntingtonova bolest.
• Anemija srpastih stanica.
• Cistična fibroza.

Te osobine slijede jednostavna pravila nasljeđivanja, ali većinu ljudskih karakteristika uzrokuju mnogi geni. Ta se poligenska svojstva također nazivaju kontinuirane osobine. Karakteristike za koje su odgovorne kontinuirano se razlikuju, a na njihovo nasljeđivanje utječu mnogi čimbenici.

Utjecaj različitih vrsta gena na poligenska svojstva važan je za razumijevanje njihovog rada. Ključni genetski koncepti za opisivanje utjecaja gena na osobine kod ljudi uključuju sljedeće:

• Dominantni nasuprot recesivnim genima: Ljudi dobivaju dva seta gena, jedan od majke, a drugi od oca. Pozvane su dvije verzije istog gena alela. Imati jedan ili dva dominantna alela stvara svojstvo dominantnog gena, dok dva recesivna alela stvara recesivno svojstvo.
  
• Homozigotni vs. heterozigotni: Pojedinac koji ima dva dominantna ili dva recesivna alela homozigotan je za taj gen. Pojedinci s jednim dominantnim i jednim recesivnim alelom su heterozigotni.
• Suodnosnost: Kada su dva alela različita, ali oba su dominantna, oba se izražavaju u pojedincu i pojavljuju se osobine oba.
• Nepotpuna dominacija: Kada različiti aleli nisu niti u potpunosti dominantni niti u potpunosti recesivni, oba se izražavaju slabo, a u pojedinca se pojavljuje mješavina osobina.

Poligenetske osobine mogu nastati iz nekoliko različitih alela ili iz više gena. Tip alela i vrsta dominacije utječu na ekspresiju gena i rezultirajuća poligena svojstva.

Kad se uočljive osobine kontinuirano razlikuju, genetičari znaju da je više gena u korijenu te osobine. Teže je pronaći sve gene koji utječu na poligensku osobinu.

Jedan je problem utvrditi utječu li na neku osobinu različiti geni ili aleli istog gena. Gen može imati više od dva alela, a obrazac dominacije mogu utjecati na ekspresiju gena.

Aleli pojedinog gena uvijek se nalaze na određenom mjestu ili mjesto na kromosomu, ali oni geni koji pridonose poligenskoj osobini mogu biti bilo gdje. Neki geni za jedno svojstvo mogu biti usko povezani na kromosomu, na različitim mjestima na istom kromosomu ili na različitim kromosomima. Pronaći sve utjecaje je izazovno.

Fenotipovi su sve uočljive karakteristike i ponašanja organizma. Mnogi fenotipovi temelje se na poligenskim svojstvima i kontinuirano su promjenjivih karakteristika. Primjerice, boja ljudske kože pokazuje kontinuirane promjene u raznim tonovima i bojama, što ukazuje na poligeno podrijetlo.

Na fenotipove često utječu i čimbenici okoliša. U nekim se slučajevima poligenske varijacije odvijaju malim koracima, ali utjecaj okoliša ujednačava korake kako bi se činilo da se varijacija čini kontinuiranom.

U slučaju boje kože, na ionako kontinuirane varijacije utječe izloženost sunčevoj svjetlosti koja potamni tonove kože.

Kada dvije jedinke imaju iste gene s obzirom na određene osobine, mnoge od tih karakteristika bit će iste, ali neki fenotipi mogu se razlikovati. To se posebno odnosi na gene koji čine da pojedinac može razviti određenu bolest. Geni kodiraju osjetljivost, ali čimbenici okoliša i drugi geni mogu igrati ulogu u pokretanju bolesti.

Promjenjiva ekspresivnost znači da svojstvo kodirano u genima može biti izraženo slabo ili jako, ovisno o drugim čimbenicima. Nepotpuna penetracija znači da se osobina ponekad uopće ne pojavljuje. U oba slučaja, čimbenici okoliša ili drugi geni utječu na ekspresiju gena odgovornog za svojstvo.

Poligenska svojstva mogu se izraziti različitim intenzitetom, a na njih mogu utjecati vanjski čimbenici. Kada nepotpuna dominacija omogućuje recesivnom genu uparenom s dominantnim genom utjecaj na fenotip, moguće su kontinuirane varijacije promatrane karakteristike.

Primjeri ljudskih poligenskih svojstava s kontinuiranim varijacijama uključuju sljedeće:

• Visina: Stalne varijacije u ljudskoj visini proizlaze iz utjecaja velikog broja gena, nepotpune dominacije u nekim genima i čimbenika okoliša poput prehrane.
  
• Boja očiju: Varijacije u boji i sjeni uglavnom određuju dva gena, ali na njih utječe niz drugih gena.
• Boja kose: Na kontinuirano mijenjanje svjetlosti u tamu utječu mnogi geni, ali i čimbenici okoliša poput izloženosti sunčevoj svjetlosti.

Poligenske osobine u biljkama pokazuju slične kontinuirane varijacije, ali nepotpuna dominacija moguća je i kod pojedinačnih gena. Na primjer, boju zrna pšenice određuje gen koji ima dominantni alel za crvenu, a ne recesivni za bijelu.

Budući da heterozigotna zrna pšenice pokazuju nepotpunu dominaciju u genu boje, zrna mogu biti i raznih ružičastih nijansi.

Geni iz a genotip izraženi su kako bi se stvorile određene osobine u organizmu, ali kako se te osobine pojavljuju često ovisi o čimbenicima okoline, uključujući ponašanje organizma. Genotipovi mogu stvoriti a osjetljivost na određenu bolest, ali pokazuju li pojedinci simptome bolesti zbog drugih čimbenika.

Na primjer, fenilketonurija ili PKU je genetska bolest koja rezultira time da pojedinac nije u stanju metabolizirati aminokiselinu fenilalanin. Aminokiselina se u tijelu izgrađuje do toksičnih razina i uzrokuje mentalne i tjelesne onesposobljenosti.

Liječenje uključuje prehranu s ograničenim količinama fenilalanin. Pojedinci koji poštuju ovu dijetu neće razviti simptome, a njihov fenotip ne uključuje vanjski izraz bolesti.

Gen može uzrokovati određeni fenotip pod određenim uvjetima okoliša, ali ako uvjeti izostanu, fenotip se neće pojaviti.

Na primjer, boja krzna sijamskih mačaka je tamna kad je temperatura kože hladna, a bijela kada je temperatura kože topla. To dovodi do tamnih udova mačaka gdje je temperatura kože za uši i šape hladnija. U toploj klimi, ukupna temperatura kože bit će viša, a mačje krzno svjetlije.

Iako se Mendelova hipoteza još uvijek odnosi na jednostavnu genetiku, široka paleta uočljivih osobina može se objasniti samo interakcijama nemendelsko nasljedstvo. Kompleksni utjecaji poligenih svojstava stvaraju kontinuirane varijacije karakteristika u naprednim organizmima.

Zajedno s čimbenicima okoliša odgovorni su za širok raspon uočenih fenotipova.