Elk levend organisme kan worden gezien als een verzameling eigenschappen. Elk van deze eigenschappen wordt gecodeerd door a gen of genen in het DNA van dat organisme.
bacteriën hebben slechts één kopie van elk gen, planten en de meeste dieren hebben er twee. Wanneer er kleine variaties van het gen in de populatie bestaan, wordt elke variatie een genoemd allel.
Eigenschappen van één allel zijn eigenschappen die worden bepaald door slechts één allel in plaats van meerdere. Sommige eigenschappen, zoals oogkleur, kunnen door meer dan één allel worden bepaald, maar veel eigenschappen worden bepaald door enkele genen.
Definitie van een allel
Genen coderen voor bepaalde eigenschappen in een individueel organisme. Wanneer verschillende vormen van het gen ontstaan als gevolg van willekeurige mutatie en/of evolutionaire druk, wordt elke vorm van het gen een "allel". Wanneer bepaalde eigenschappen door slechts één gen worden bepaald, worden ze enkelvoudige geneigenschappen genoemd.
Een bekend voorbeeld hiervan zijn vastgezette oorlellen. Mensen kunnen ofwel bevestigde oorlellen hebben die aansluiten op de zijkant van het hoofd of ze kunnen losse oorlellen hebben.
Het gen kan worden weergegeven door F (het allel voor vrijhangende oorlellen) en f (het allel voor aangehechte oorlellen). Het vrijhangende allel is dominant, dus mensen met FF- of Ff-genotypen zullen vrijhangende oorlellen hebben. Een ff-genotype resulteert in iemand met aangehechte oorlellen.
allel fixatie
Je zou voor de meeste genen niet meer dan één optie willen. Tenzij er iets mis is, worden mensen geboren met twee benen, tien vingers en een hart met vier kamers. Het basisplan voor de lay-out van een organisme heeft slechts één optie voor de meeste van zijn componenten, omdat elke variatie zou betekenen dat het organisme niet zo goed of helemaal niet zou werken.
Wanneer een gen bestaat als slechts een enkel allel in een populatie, wordt het genoemd allel fixatie. Polymorfe genen hebben daarentegen meer dan één allel. Een studie uit 1999 schatte dat 30 procent van de menselijke genen polymorf zijn.
16S-rRNA
Het 16S-rRNA-gen is een stukje DNA dat door alle bacteriën wordt gedeeld. Het is zeer geconserveerd, wat betekent dat zijn rol zo cruciaal is dat het slechts één allel heeft voor elke populatie en elke bacteriesoort. Het codeert, zoals de naam al doet vermoeden, voor een stuk rRNA, of ribosomaal RNA, dat deel uitmaakt van het ribosoom.
ribosomen zijn waar eiwitten in de cel worden gesynthetiseerd, dus je kunt zien waarom het gen in de loop van de millennia niet veel is veranderd.
Witte fruitvliegjes
Sterk geconserveerde genen hebben één allel omdat ze een sterke selectiedruk ervaren die dat allel bevoordeelt. Kleine populaties kunnen ook een allel verliezen door genetische drift, wat in wezen willekeurig toeval is.
Peter Buri deed een experiment waarin hij begon met 107 afzonderlijke populaties van elk 16 fruitvliegjes, waarbij elke populatie een gelijke verdeling van rood-oranje en witte kleurallelen had. Door willekeurige paringskansen en de kleine populatie waren de nakomelingen na enkele generaties ofwel bijna helemaal rood of bijna helemaal wit.
Sommige populaties bereikten allelfixatie, waardoor kleur voor die populaties een eigenschap van één allel werd.
Alcoholdehydrogenase in maïs
Een experiment in het begin van de jaren zestig toonde het belang aan van het Adh1-gen, dat codeert voor alcoholdehydrogenase in maïs. Het gen had slechts één allel en de onderzoekers veroorzaakten een mutatie met behulp van een mutageen - een stof die fouten veroorzaakt in het DNA-kopieerproces.
De planten met de mutatie ontkiemden en groeiden onder normale omstandigheden prima, maar toen de wortels van de plant te nat waren, stierven de planten zonder alcoholdehydrogenase. Maïs raakt zo vaak drassig dat alle maïsplanten dezelfde uiterst belangrijke versie van het Adh1-gen hebben.