Nebaigtas dominavimas: apibrėžimas, paaiškinimas ir pavyzdys

Pažangūs organizmai, tokie kaip gyvūnai, gauna du genų rinkinius su vienu rinkiniu iš kiekvieno iš tėvų. Nors apskritai genetinis kodas yra tas pats, tėvai dažnai turi skirtingas to paties geno versijas. Dėl to paveldėtame genetiniame kode gali būti dviejų versijų kopijos; vienas gali būti dominuojantis o kitas gali būti recesyvinis.

Kai vienas genas sukuria tam tikrą organizmo savybę, Mendelio paveldėjimas galioja taisyklės. Pirmą kartą juos pasiūlė Austrijos vienuolis Gregoras Mendelis XIX amžiuje ir išsamiai aprašykite, kaip pavieniai genai paveldimi laikantis kelių paprastų taisyklių. Mendelis dirbo su žirnių augalais ir apibrėžė dominuojančius bei recesyvinius alelius.

Daugelio organizmo savybių nesukuria vienas genas. Vietoj to, daugelis genų daro įtaką savybei, o kai kurie genai veikia keletą organizmo savybių. Kadangi tokiais atvejais paprastos Mendelio taisyklės netaikomos, ne Mendelio paveldėjimas nagrinėja šiuos sudėtingus procesus. Kai Mendelis padarė prielaidą, kad dominuoja viena iš dviejų geno versijų, ne Mendelio paveldėjimas pripažįsta, kad kai kuriais atvejais dominavimas nėra visiškas.

Gregoro Mendelio darbas su žirnių augalais buvo sutelktas į pastebimas savybes, tokias kaip žiedų spalva ir ankščių forma. Mendelis bandė nustatyti, kurie genai davė violetines ir baltas gėles bei kitas žirnių augalų savybes. Jis pasirinko bruožus, kuriuos dažniausiai sukėlė vienas genas; dėl to jis sugebėjo paveldėjimą paaiškinti paprastai.

Pagrindinės jo išvados buvo šios:

• Kiekvienas organizmas turi dvi geno versijas.
• Kiekvienas tėvas pateikia vieną versiją.
• Jei abi versijos yra vienodos, organizmas parodys atitinkamą bruožą.
• Jei abi versijos yra skirtingos, organizmas turės dominuojančią savybę.

Medelijos paveldėjime vadinamos dvi iš tėvų paveldėtos genų versijos aleliai. Aleliai gali būti dominuojantys arba recesyviniai. Asmuo, turintis vieną ar du dominuojantys aleliai turės požymį, kurį užkoduos dominuojantis genas.

Asmenims, turintiems du recesyviniai aleliai, atsiras recesyvinis bruožas. Pasak Mendelio, pavienių genų ir jų alelių buvimas ar nebuvimas paaiškino, kokie bruožai atsiskleidžia žirnių augaluose.

Iki Mendelio dauguma mokslininkų manė, kad bruožai perduodami kaip a tėvų bruožų mišinys. Problema buvo ta, kad dažnai vaikai neturėjo tokio mišinio, kaip tada, kai mėlynomis akimis ir rudomis akimis gimė vaikas.

Mendelis pasiūlė, kad požymiai atsirado dėl dominuojančio alelio buvimo ar nebuvimo. Jo teorija vis dar taikoma bruožams, kuriuos sukuria vienas genas.

Pavyzdžiui, Mendelis įrodė, kad žirnių augalai, turintys trumpą ir ilgą tėvą, augino ne vidutinio ilgio, o tik trumpus ar ilgus augalus. Augalai, turintys vieną iš tėvų su lygiomis ir vienas iš tėvų su raukšlėtomis ankštimis, nesudarė šiek tiek susiraukšlėjusių, bet raukšlėtų arba lygių ankščių.

Buvo jokio bruožų mišinio.

Vis dėlto daugumą bruožų sukuria keli genai. Pavyzdžiui, yra daugybė įvairių ilgių augalų, ne tik trumpų ir ilgų augalų. Kai trumpas ir ilgas augalas išaugina vidutinio ilgio augalą, tai turi būti dėl kelių genų įtakos arba dėl to, kad dominuojantis genas nėra visiškai dominuojantis.

Ši paveldėjimo rūšis vadinama ne Mendelio paveldėjimu.

Bendra organizmo genų kolekcija yra genotipas o genotipo sukurtų stebimų požymių rinkinys vadinamas fenotipas. Fenotipai yra pagrįsti genotipu, tačiau jiems įtakos gali turėti aplinkos veiksniai ir organizmo elgesys.

Pavyzdžiui, augalas gali turėti genotipą augti aukštam ir krūmingam, tačiau jei jis auga prastoje dirvoje, jis vis tiek gali būti mažas ir retas.

Organizmai, turintys du dominuojančius arba du recesyvinius alelius, yra homozigotinis tam genui, o tie, kurie turi dominuojantį ir recesyvinį alelį heterozigotinis. Tai tampa svarbu paveldint ne Mendelian, nes homozigotiniai organizmai turi aiškią dviejų dominuojančių arba recesyvinių alelių genų išraišką ir turi atitinkamą fenotipą.

Heterozigotiniuose organizmuose, kuriuose yra dominuojantis ir recesyvus alelis, dominuojantis / recesyvinis ryšys gali būti neišbaigtas, o abu aleliai gali būti išreikšti skirtingu laipsniu.

Faktoriai, išskyrus genotipą, turintys įtakos fenotipui, yra šie:

• Turimi ištekliai, tokie kaip maistinės medžiagos, erdvė ir pastogė.
• Toksinai, tokie kaip pramoninės atliekos ir nuotekos.
• Natūrali ir žmogaus sukurta radiacija.
• Temperatūros kraštutinumai.
• Plėšrūnų buvimas.

Dominuojančių ir recesyvinių alelių sąveika kartu su aplinkos veiksniais sukuria fenotipą iš kilusio genotipo.

Kompleksinis ne Mendelio paveldėjimo pobūdis grindžiamas tuo, kad daugelis bruožų yra daugelio skirtingų genų, aplinkos veiksnių ir organizmo elgesio įtakos rezultatas. Be šių įtakų, aleliai a genas gali gaminti skirtingus fenotipus dėl šių keturių mechanizmų:

• Bendrumas: Išreiškiami du to paties geno aleliai, kurie turi savo bruožą. Pavyzdžiui, kačiukas, kilęs iš juodos katės ir baltos katės, gali turėti juodos ir baltos spalvos kailio alelius ir juodas ir baltas dėmes.
  
• Nebaigtas dominavimas: Dominuojantis ir recesyvus alelis sukuria tarpinį požymį, nes dominuojančio alelio dominavimas yra neišsamus ir recesyvinis alelis daro įtaką požymiui. Pavyzdžiui, augalas, kuriame vyrauja raudonų gėlių alelis ir recesyvus baltų gėlių alelis, gali išauginti rausvas gėles.
• Kintamasis išraiškingumas: Būdo aleliai ne visada yra visiškai išreikšti. Pavyzdžiui, Marfano sindromas yra jungiamojo audinio sutrikimas visame kūne, tačiau simptomai labai skiriasi, nes kiti genai ir aplinkos veiksniai daro įtaką genų ekspresijai.
• Nebaigtas skvarbumas: Asmuo, turintis dominuojantį alelį, ne visada turi atitinkamą bruožą. Alelis yra visiškai išreikštas, tačiau nesukelia fenotipo atsiradimo. Pavyzdžiui, genas gali paversti asmenį vėžiu, tačiau vėžys atsiranda tik tada, kai yra kitų veiksnių.

Kai tam tikras bruožas yra nevisiškai dominuojantis, heterozigotiniai palikuonys gali turėti savo tėvų bruožų mišinį ir turėti tarpinį fenotipą. Žmonėms odos spalva yra ne visiško dominavimo pavyzdys, nes genai, atsakingi už melanino gamybą ir šviesią ar tamsią odą, negali nustatyti dominavimo.

Todėl palikuonių odos spalva dažnai būna tarp tėvų odos atspalvių.

Nebaigto dominavimo mechanizmas turi šiek tiek kitokį poveikį, kai jis pasireiškia pavieniuose genuose, palyginti su kelių genų arba poligeniniu genotipu.

Galimi fenotipų skirtumai, atsirandantys dėl genų, turinčių nepilną dominavimą, apima šiuos variantus:

• Pavieniai heterozigotiniai genai: Nė vienas iš dominuojančių / recesyvinių genų porų alelių nėra visiškai dominuojantis. Rezultatų, kuriuos apibūdina du aleliai, derinys. Pvz., Homozigotiniai žiedai turi raudonus arba baltus žiedus, tačiau heterozigotiniai palikuonys gali turėti rausvus žiedus.
• Keli genai: Bruožas atsiranda dėl daugelio genų poveikio. Kai kurie aleliai nevisiškai dominuoja ir dėl savybės prisideda prie požymių mišinio. Pavyzdžiui, žmogaus akių spalvos genai, atsakingi už tamsią spalvą, nėra visiškai dominuojantys ir prisideda prie tamsios spalvos.
• Kita įtaka: Alelius, turinčius neišsamų dominavimą, gali paveikti kiti genai ar kiti veiksniai, visiškai atskirti nuo užkoduoto požymio. Pavyzdžiui, žmogaus ūgį lemia daugybė genetinių veiksnių, įskaitant nevisišką dominavimą, tačiau mityba taip pat turi įtakos augimui ir individualiam ūgiui.

Dėl šių variacijų neišsamus dominavimas gali lemti a didelė fenotipų įvairovė ir gali padėti paaiškinti nuolatinį daugelio bruožų kitimą.

Mendelis, atlikdamas eksperimentus su žirnių augalais, nepastebėjo neišsamaus dominavimo, tačiau ne Mendelio paveldėjimo mechanizmai, įskaitant nevisišką dominavimą, yra dažnesni nei Mendelio paveldėjimas.

Pavieniai bruožai, kuriems įtakos turi keli genai, perduodami palikuonims per poligeninį paveldėjimą. Gyvūnų spalva dažnai būna poligeninis, ir kiekvienas genas šiek tiek prisideda kuriant bendrą galutinį fenotipą. Genuose yra papildomas skirtumas tarp alelių, kiekviena alelių pora atneša a potencialūs keturi skirtingi indėliai, taip pat variacijos dėl dominavimo laipsnių ir genų išraiška.

Turint tiek daug veiksnių, sunku susidaryti tikslų vaizdą, kaip susidaro bruožas ir kokie genai bei aleliai prisideda. Alelių poros visada yra toje pačioje chromosomos vietoje ar lokuse, tačiau pačius genus rasti sunkiau.

Prisidedantis genas gali būti susietas genas šalia chromosomos, arba jis gali būti kitame gale. Kai kurie prisidedantys genai gali būti kitose chromosomose, ir jie gali būti išreikšti tik esant tam tikroms aplinkybėms.

Poligenų įtaka bruožas gali apimti:

• Dominuojantis alelis.
  
• Du recesyviniai aleliai.
• Dominuojantis ir recesyvinis alelis, turintis neišsamų dominavimą.
• Du kodominantiniai aleliai.
• Genas nėra visiškai išreikštas dėl kitų genų įtakos.
• Genas visiškai išreikštas, tačiau su aplinkos veiksniais dalinai skverbiasi.

Visos šios galimybės taikomos kiekvienam bruožo genui, kuris turi daugybė genetinių įtakų. Gautą fenotipą galima išsamiai aprašyti, tačiau tiksli genetinė įtaka dažnai nėra tokia aiški.

Nors Mendelio alelių paveldėjimo taisyklės paprastai yra teisingos ir net veikia alelių lygmenyje, kai požymiai turi daug genų, visiško paveldėjimo taisyklės poligeninės savybės yra daug sudėtingesni. Poligeninėms savybėms įtakos turi daugybė veiksnių, turinčių įtakos genų ekspresijai ir prasiskverbimui.

Tipiški žmonių pavyzdžiai yra šie:

• Odos spalva: Daugelis genų daro įtaką melaninas, pigmentas, atsakingas už tamsią žmonių odą. Tokie aplinkos veiksniai, kaip saulės spindulių poveikis, taip pat turi įtakos odos spalvai.
• Akių spalva: Du tamsiausi genai yra atsakingi už tamsą ir akių spalvos atspalvį, tačiau individuali akių spalva skiriasi nuo tamsos, spalvos ir diapazono dėl kitų genų įtakos.
• Plaukų spalva: Melanino genai taip pat turi įtakos plaukų spalvai, tačiau taip pat veikia saulės spinduliai ir amžius.
• Aukštis: Asmens aukštį lemia kaulų augimą, organų dydį ir kūno formas valdantys genai. Mityba taip pat turi įtakos augimui, o kiti veiksniai, tokie kaip farmacija, gali turėti įtakos ūgiui.

Poligeninių savybių kitimas padeda paaiškinti didžiulius fenotipų skirtumus, nustatytus pažengusiems organizmams, įskaitant žmones. Vietoj vieno geno, sukeliančio specifinį bruožą, kompleksiniai poligeninio paveldėjimo mechanizmai, įskaitant nevisišką dominavimą, yra įvairių charakteristikų pagrindas.