כיצד לחשב תדרים מחדש

אם אתה סטודנט לגנטיקה, ככל הנראה למדת שגנים מגיעים לרוב בגרסאות שונות (בדרך כלל שתי) נקרא "אללים". אחד האללים הללו הוא בדרך כלל "דומיננטי" על פני האחר, האחרון מכונה "רצסיבי". עותק. אתה יודע שכולם נושאים שני אללים לכל גן ומקבלים אלל אחד מכל הורה.

יחדיו עובדות אלה מרמזות כי אם יש לך הורים עם גנוטיפ ידוע לגן המדובר - כלומר אתה יודע מה אללים שהם מסוגלים לתרום - תוכלו להשתמש במתמטיקה בסיסית כדי לחזות את הסבירות שילד מההורים הללו יקבל נתון גנוטיפ. בהרחבה, אתה יכול גם לחזות את הסיכויים שכל ילד יציג פנוטיפ נתון, שהוא הביטוי הפיזי של תכונות מקודדות גנטית.

במציאות, המיקרוביולוגיה הרבייה מפחיתה את המספרים האלה בגלל תופעה שנקראת "רקומבינציה."

נניח שבמין של חייזרים חמודים שיער סגול הוא דומיננטי על שיער צהוב. בדוגמה זו אללים אלו מיוצגים על ידי האותיות P (שיער סגול דומיננטי) ו- p (שיער צהוב רצסיבי). באופן דומה, נניח שראשים עגולים (R) הם דומיננטיים על פני ראשים שטוחים (r).

על סמך מידע זה תוכלו לקבוע דברים מסוימים. אם אתה יודע שכל הורה כן הטרוזיגוט לשתי התכונות הללו - כלומר, לאם ולאב יש אלל אחד דומיננטי ואחד רצסיבי הן במיקום הגן (לוקוס) והן בצבע השיער לוקוס גנים בצורת ראש - אז אתה יודע שלכל אחד מההורים יש את הגנוטיפ PpRr. הגנוטיפים האפשריים של הצאצאים הם PPRR, PPRr, PPrr, PpRR, PpRr, Pprr, ppRR, ppRr ו- pprr.

א כיכר פונט מגלה שהיחס בין גנוטיפים אלה הוא 1: 2: 1: 2: 4: 2: 1: 2: 1, מה שמייצר בתורו יחס פנוטיפי של 9: 3: 3: 1. כלומר, על כל 16 ילדים בסך הכל המיוצרים על ידי הורים אלה, הייתם מצפים ל -9 תינוקות סגולים עם ראש עגול; 3 תינוקות סגולים עם ראש שטוח; 3 תינוקות צהובים, ראש עגולים; ותינוק צהוב שיער ושטוח ראש. יחסים אלה בתורם מסתדרים ל- 9/16 = 0.563, 3/16 = 0.188, 3/16 = 0.188 ו- 1/16 = 0.062. אלה עשויים לבוא לידי ביטוי כאחוזים על ידי הכפלתם ב 100.

עם זאת, הטבע מכניס קמטוט קריטי למספרים אלה: חישובים כאלה מניחים שאללים אלו עוברים בתורשה עצמאית, אך תופעת "הצמדה בין הגן" מעלה הנחה זו.

גנים שקרובים זה לזה שמקודד תכונות שונות עשויים להיות מועברים כיחידה בזכות תהליך נקרא "רקומבינציה". זה קורה במהלך רבייה מינית כחלק מחילופי חומרים גנטיים הנקראים "הצלבה"הסבירות שזה יקרה בזוג גנים קשורה לאופן שבו הגנים קרובים זה לזה בכרומוזום.

שקול סופת גשמים קטנה המתרחשת בעיירה שלך כאשר כולם במקרה בחוץ ועושים דברים שונים. אם תיתפס בגשם, מה הסיכוי שגם חבר שנבחר באקראי יהיה בין הספוגים? ברור שזה תלוי כמה קרוב אליך החבר שנבחר במקרה. הצמדה בין הגן עובדת על פי אותו עיקרון בסיסי.

כדי לקבוע כמה קרוב זה לזה בגן שני אללים משתמשים בנתוני רבייה בלבד - כלומר לפתור מיפוי גנים בעיות - מדענים בוחנים את ההבדל בין היחס הפנוטיפי החזוי באוכלוסיית צאצאים לבין היחסים בפועל.

זה נעשה על ידי חציית הורה "דיהיברידי" עם צאצא המציג שתי תכונות רצסיביות. במקרה של הביולוגיה שלך של הצמדה חייזרית, זה אומר לחצות זר סגול-שיער עם ראש עגול (שבמקרה של אורגניזם דיהיברידי, יש לו את הגנוטיפ PpRr) עם התוצר הפחות סביר של הזדווגות כזו - חייזר צהוב שיער וראש שטוח (pprr).

נניח שזה מניב את הנתונים הבאים עבור 1,000 צאצאים:

• שיער סגול, ראש עגול: 404
  
• שיער סגול, ראש שטוח: 100
  
• שיער צהוב, ראש עגול: 98
  
• שיער צהוב, ראש שטוח: 398
  

המפתח לפתרון בעיות במיפוי הצמדה הוא הכרה שאם לא מקושרים שני גנים, יש לייצר את הגנוטיפים והפנוטיפים של הצאצאים בכמויות שוות. עם זאת, כפי שניתן לראות מתוצאות הנתונים, הם אינם מיוצרים בכמויות שוות.

עבור גנים מקושרים, התצורות הכרומוזומליות של ההורים (aka PpRr, ראש עגול עם שיער סגול ו- pprr, ראש שטוח עם שיער צהוב) מיוצגים יתר על המידה במספר, ואילו התצורות הרקומביננטיות (Pprr ו- ppRr) הן הרבה פחות.

זה מאפשר חישוב של תדירות הרקומבינציה, שהיא פשוט צאצאים רקומביננטיים חלקי סך הצאצאים:

(100 + 98) ÷ (100 + 398 + 404 + 98) = 0.20

גנטיקאים מחשבים את האחוז המתאים להקצאת מידת ההצמדה הגנטית, המכילה יחידות של "centimorgans", או cM. במקרה זה, הערך הוא 0.20 פעמים 100, או 20%.

ככל שתדירות הרקומבינציה נמוכה יותר, כך הגנים קשורים פיזית יותר.

תחשוב על זה ככה: ככל שהגנים קרובים יותר זה לזה בכרומוזום, הם קרובים יותר פיזית. קרבה פיזית זו מקטינה את הסבירות לרומבינציה (ובכך הפרדת הגנים המקושרים) בהרבה מכיוון שהם קרובים כל כך. תדר הרומבינציה אמנם אינו מדד ישיר לקירבה הפיזית הזו, אך הוא נותן לנו הערכה לקרבה זו.

לסיכום: אתה מעריך ששני גנים בעלי תדירות רקומבינציה גדולה עשויים להיות רחוקים יותר זה מזה, ואילו אלו עם תדירות רקומבינציה קטנה עשויים להיות קרובים יותר זה לזה.