Iedzimtība: definīcija, faktors, veidi un piemēri

Kad vecāki ar zilām acīm un vecāki ar brūnām acīm nodod pēcnācējiem acu krāsas gēnus, tas ir iedzimtības piemērs.

Bērni pārmanto gēnus, no kuriem sastāv dezoksiribonukleīnskābe (DNS) no vecākiem, un viņiem var būt zilas vai brūnas acis. Tomēr ģenētika ir sarežģīta, un par acu krāsu ir atbildīgi vairāk nekā viens gēns.

Tāpat daudzi gēni nosaka citas īpašības, piemēram, matu krāsu vai augumu.

Iedzimtība ir pētījums par to, kā vecāki nodod savas īpašības savām atvasēm ģenētika. Ir pastāvējušas daudzas teorijas par iedzimtību, un vispārējie iedzimtības jēdzieni parādījās, pirms cilvēki pilnībā izprata šūnas.

Tomēr mūsdienu iedzimtība un ģenētika ir jaunākas jomas.

Kaut arī gēnu izpētes pamats parādījās 1850. gados un visā 19. gadsimtā, tas tika lielā mērā ignorēts līdz 20. gadsimta sākumam.

Cilvēks iezīmes ir specifiskas pazīmes, kas identificē indivīdus. Vecāki tos nodod, izmantojot savus gēnus. Dažas viegli identificējamas cilvēka īpašības ir augums, acu krāsa, matu krāsa, matu tips, ausu ļipiņu piestiprināšana un mēles ripošana. Kad jūs salīdzināt

Piemēram, dominējošā iezīme, piemēram, brūni mati, ir biežāk sastopama populācijā, savukārt recesīva iezīme, piemēram, sarkani mati, ir retāk sastopama. Tomēr ne visas dominējošās iezīmes ir kopīgas.

Ja jūs gatavojaties studēt ģenētiku, jums ir jāsaprot attiecības starp DNS un pārmantojamaiezīmes.

Lielākās daļas dzīvo organismu šūnās ir DNS, kas ir viela, kas veido jūsu gēnus. Kad šūnas vairojas, tās var nodot DNS molekulu vai ģenētiskā informācija nākamajai paaudzei. Piemēram, jūsu šūnās ir ģenētiskais materiāls, kas nosaka, vai jums ir gaišie vai melnie mati.

Jūsu genotips ir gēni šūnu iekšienē, kamēr jūsu fenotips ir fiziskās īpašības, kuras redzamas un ietekmē gan gēni, gan vide.

Starp gēniem ir variācijas, tāpēc DNS secības atšķiras. Ģenētiskā variācija padara cilvēkus unikālus, un tas ir svarīgs jēdziens dabiskajā atlasē, jo labvēlīgās īpašības, visticamāk, izdzīvos un nodosies tālāk.

Lai arī identiskiem dvīņiem ir vienāda DNS, to gēnu ekspresija var atšķirties. Ja viens dvīnis saņem vairāk uztura nekā otrs, viņš vai viņa var būt garāks, neskatoties uz to, ka viņam ir vieni un tie paši gēni.

Sākotnēji cilvēki iedzimtību saprata no reproduktīvās perspektīvas. Viņi izdomāja pamatjēdzienus, piemēram, augu putekšņi un pistoles ir līdzīgas cilvēka olšūnai un spermai.

Neskatoties uz hibrīdo krustojumu audzēšanu augos un citās sugās, ģenētika palika noslēpums. Daudzus gadus viņi uzskatīja, ka asinis pārnēsā iedzimtību. Pat Čārlzs Darvins domāja, ka asinis ir atbildīgas par iedzimtību.

1700. gados Carolus Linnaeus un Josef Gottlieb Kölreuter rakstīja par dažādu augu sugu šķērsošanu un atklāja, ka hibrīdiem ir starpposma pazīmes.

Gregora Mendela darbs 1860. gados palīdzēja uzlabot izpratni par hibrīdie krusti un mantojums. Viņš noraidīja izveidojušās teorijas, taču publicēšanas laikā viņa darbs netika pilnībā izprasts.

Ērihs Čermaks fon Seizenegs, Hugo de Vriss un Karls Erihs Korenss 20. gadsimta sākumā no jauna atklāja Mendela darbu. Katrs no šiem zinātniekiem pētīja augu hibrīdus un izdarīja līdzīgus secinājumus.

Ģenētika ir bioloģiskā mantojuma izpēte un Gregors Mendels tiek uzskatīts par tā tēvu. Viņš noteica iedzimtības pamatjēdzienus, pētot zirņu augus. Iedzimtie elementi ir gēni, un iezīmes ir specifiskas īpašības, piemēram, ziedu krāsa.

Bieži sauc Mendeli mantojums, viņa atklājumi noteica saikni starp gēniem un īpašībām.

Mendels koncentrējās uz septiņām zirņu augu īpašībām: augumu, ziedu krāsu, zirņu krāsu, zirņu formu, pākšu formu, pākšu krāsu un ziedu stāvokli. Zirņi bija labi testa subjekti, jo tiem bija ātri reproduktīvie cikli un tos bija viegli augt. Pēc tam, kad viņš bija izveidojis zirņu tīršķirnes, viņš varēja tos sakrustot, lai iegūtu hibrīdus.

Viņš secināja, ka tādas īpašības kā pākšu forma bija pārmantojami elementi vai gēni.

Alēles ir dažādas gēna formas. Ģenētiskās variācijas, piemēram, mutācijas, ir atbildīgas par alēļu radīšanu. Atšķirības DNS bāzes pāros var mainīt arī funkciju vai fenotipu. Mendela secinājumi par alēlēm kļuva par pamatu diviem galvenajiem mantojuma likumiem: segregācijas likums un neatkarīga sortimenta likums.

Atdalīšanas likums nosaka, ka, veidojoties gametām, alēļu pāri šķiras. Neatkarīgā sortimenta likums nosaka, ka dažādu gēnu alēles šķirojas neatkarīgi.

Alēles pastāv vai nu dominējošā, vai recesīvā formā. Dominējošās alēles ir izteikti vai redzami. Piemēram, dominē brūnas acis. No otras puses, recesīvās alēles ne vienmēr ir izteikti vai redzami. Piemēram, zilas acis ir recesīvas. Lai cilvēkam būtu zilas acis, viņam par to jāiemanto divas alēles.

Ir svarīgi atzīmēt, ka dominējošās iezīmes ne vienmēr ir populācijā izplatītas. Piemērs tam ir noteiktas ģenētiskas slimības, piemēram, Hantingtonas slimība, kuru izraisa dominējošā alēle, bet kas nav izplatīta populācijā.

Tā kā ir dažādi alēļu veidi, dažiem organismiem ir divas alēles vienai pazīmei. Homozigots nozīmē, ka vienam gēnam ir divas identiskas alēles, un heterozigota nozīmē, ka gēnam ir divas dažādas alēles. Kad Mendels pētīja savus zirņu augus, viņš atklāja, ka F₂ paaudzes (mazbērnu) fenotipos vienmēr bija attiecība 3: 1.

Tas nozīmē, ka dominējošā iezīme parādījās trīs reizes biežāk nekā recesīvā.

Punnett kvadrāti var palīdzēt saprast homozigotu vs. heterozigoti krustojumi un heterozigoti vs. heterozigoti krusti. Tomēr ne visus krustojumus to sarežģītības dēļ var aprēķināt, izmantojot Punnett kvadrātus.

Nosaukts pēc Reginalda C. Punnett, diagrammas var palīdzēt prognozēt pēcnācēju fenotipus un genotipus. Kvadrāti parāda noteiktu krustojumu varbūtību.

Mendela vispārējie atklājumi parādīja, ka gēni nodod iedzimtību. Katrs vecāks nodod pusi no saviem gēniem pēcnācējiem. Vecāki var arī piešķirt dažādiem gēnu komplektiem pēcnācējiem. Piemēram, identiskiem dvīņiem ir vienāda DNS, bet brāļiem un māsām nav.

Mendela darbs bija precīzs, bet vienkāršots, tāpēc mūsdienu ģenētika ir atradusi vairāk atbilžu. Pirmkārt, īpašības ne vienmēr rodas no viena gēna. Vairāku gēnu kontrole poligēnās īpašības, piemēram, matu krāsa, acu krāsa un ādas krāsa. Tas nozīmē, ka vairāk nekā viens gēns ir atbildīgs par to, lai jums būtu brūni vai melni mati.

Viens gēns var ietekmēt arī vairākas īpašības. Tas ir pleiotropija, un gēni var kontrolēt nesaistītas pazīmes. Dažos gadījumos pleiotropija ir saistīta ar ģenētiskām slimībām un traucējumiem. Piemēram, sirpjveida šūnu anēmija ir iedzimts ģenētisks traucējums, kas ietekmē sarkanās asins šūnas, padarot tās pusmēness formas.

Papildus tam, ka traucējumi ietekmē sarkanās asins šūnas, tas ietekmē arī asins plūsmu un citus orgānus. Tas nozīmē, ka tas ietekmē vairākas iezīmes.

Mendels domāja, ka katram gēnam ir tikai divas alēles. Tomēr gēna alēles var būt daudz dažādu. Vairākas alēles var kontrolēt vienu gēnu. Piemērs tam ir kažoku krāsa trušiem. Cits piemērs ir ABO asinsgrupu sistēma cilvēkiem. Cilvēkiem ir trīs alēles asinīm: A, B un O. A un B ir dominējošie pār O, tātad kodominants.

Pilnīga dominance ir Mendela aprakstītais modelis. Viņš redzēja, kā viena alēle bija dominējošā, bet otra - recesīvā. Dominējošā alēle bija redzama, jo tā bija izteikta. Sēklu forma zirņu augos ir pilnīgas dominēšanas piemērs; apaļo sēklu alēles ir dominējošās pār grumbainajām.

Tomēr ģenētika ir sarežģītāka, un pilnīga dominēšana ne vienmēr notiek.

In nepilnīga dominance, viena alēle nav pilnībā dominējoša. Snapdragons ir klasisks nepilnīgas dominēšanas piemērs. Tas nozīmē, ka pēcnācēju fenotips, šķiet, atrodas starp divu vecāku fenotipu. Kad šķirne ir balta un sarkana, tai var būt rozā sikspārnis. Kad jūs šķērsojat šos rozā snapdragonus, rezultāti ir sarkani, balti un sārti.

In kodominance, abas alēles tiek izteiktas vienādi. Piemēram, daži ziedi var būt dažādu krāsu sajaukums. Sarkans zieds un balts zieds var radīt pēcnācējus ar sarkanu un baltu ziedlapiņu sajaukumu. Abi vecāku fenotipi ir izteikti, tāpēc pēcnācējiem ir trešais fenotips, kas tos apvieno.

Daži krusti var būt letāli. A letālā alēle var nogalināt organismu. 1900. gados Lūsjēns Kuenots atklāja, ka, šķērsojot dzeltenās peles ar brūnām pelēm, pēcnācēji bija brūni un dzelteni.

Tomēr, kad viņš šķērsoja divas dzeltenās peles, pēcnācējiem bija attiecība 2: 1, nevis Mendela atrastā attiecība 3: 1. Vienai brūnai pelei bija divas dzeltenas peles.

Kuenots uzzināja, ka dominējošā krāsa bija dzeltenā krāsa, tāpēc šīs peles bija heterozigotas. Tomēr apmēram ceturtā daļa pelēm, kas audzētas, šķērsojot heterozigotas, gāja bojā embrija stadijā. Tāpēc attiecība bija 2: 1, nevis 3: 1.

Mutācijas var izraisīt letālus gēnus. Kaut arī daži organismi var nomirt embrija stadijās, citi var gadiem ilgi dzīvot ar šiem gēniem. Cilvēkiem var būt arī letālas alēles, un ar tām ir saistīti vairāki ģenētiski traucējumi.

Tas, kā izrādās dzīvs organisms, ir atkarīgs gan no tā iedzimtības, gan no vides. Piemēram, fenilketonūrija (PKU) ir viens no ģenētiskajiem traucējumiem, ko cilvēki var pārmantot. PKU var izraisīt intelektuālās attīstības traucējumus un citas problēmas, jo organisms nespēj apstrādāt aminoskābi fenilalanīnu.

Ja paskatās tikai uz ģenētiku, jūs varētu sagaidīt, ka personai ar PKU vienmēr ir intelektuāla invaliditāte. Tomēr, pateicoties jaundzimušo agrīnai atklāšanai, cilvēkiem ir iespējams dzīvot kopā ar PKU ar zemu olbaltumvielu diētu un nekad neradīt nopietnas veselības problēmas.

Aplūkojot gan vides faktorus, gan ģenētiku, ir iespējams redzēt, kā cilvēks dzīvo, var ietekmēt gēnu ekspresiju.

Hortenzijas ir vēl viens piemērs vides ietekme uz gēniem. Diviem hortenzijas augiem ar vienādiem gēniem augsnes pH dēļ var būt dažādas krāsas. Skābās augsnēs veidojas zilas hortenzijas, bet sārmainās - sārtas. Augsnes barības vielas un minerālvielas ietekmē arī šo augu krāsu. Piemēram, zilajām hortenzijām augsnē jābūt alumīnijam, lai tās kļūtu par šo krāsu.

Lai gan Gregora Mendela pētījumi radīja pamatu vairāk pētījumu veikšanai, mūsdienu ģenētika to ir izdarījusi paplašināja savus atklājumus un atklāja jaunus mantojuma modeļus, piemēram, nepilnīgu dominēšanu un kodominance.

Izpratne par to, kā gēni ir atbildīgi par redzamajām fiziskajām īpašībām, ir izšķirošs bioloģijas aspekts. No ģenētiskiem traucējumiem līdz augu audzēšanai iedzimtība var izskaidrot daudzus jautājumus, kurus cilvēki uzdod par apkārtējo pasauli.