Ufullstendig dominans: definisjon, forklaring og eksempel

Avanserte organismer som dyr mottar to sett med gener med ett sett fra hver av foreldrene. Mens den generelle genetisk kode er det samme, har foreldrene ofte forskjellige versjoner av samme gen. Som et resultat kan den arvelige genetiske koden inneholde kopier av de to versjonene; en kan være dominerende mens den andre kan være resessiv.

Når et enkelt gen produserer et bestemt trekk i en organisme, Mendeliansk arv regler gjelder. De ble først foreslått av østerriksk munk Gregor Mendel på 1800-tallet og detaljert hvordan enkeltgener arves med noen få enkle regler. Mendel jobbet med erteplanter og definerte dominerende og recessive alleler.

De fleste organismeegenskaper produseres imidlertid ikke av et enkelt gen. I stedet påvirker mange gener et kjennetegn, og noen gener påvirker flere organismeegenskaper. Fordi Mendels enkle regler ikke gjelder i slike tilfeller, ikke-mendelsk arv tar for seg disse komplekse prosessene. Der Mendel antok at en av de to versjonene av et gen var dominerende, aksepterer ikke-mendelsk arv at i noen tilfeller er dominans ufullstendig.

Gregor Mendels arbeid med erteplanter fokuserte på observerbare egenskaper som blomsterfarge og belgform. Mendel prøvde å bestemme hvilke gener som produserte lilla og hvite blomster og andre erteplanteegenskaper. Han valgte trekk som hovedsakelig var forårsaket av et enkelt gen; som et resultat var han i stand til å forklare arv i enkle termer.

Hans hovedkonklusjoner var som følger:

• Hver organisme har to versjoner av et gen.
• Foreldrene bidrar hver med en versjon.
• Hvis de to versjonene er de samme, vil organismen vise tilsvarende trekk.
• Hvis de to versjonene er forskjellige, vil organismen vise det dominerende trekket.

I medaljearv kalles de to genversjonene som er arvet fra foreldrene alleler. Alleler kan være dominerende eller recessive. Et individ som har en eller to dominerende alleler vil ha egenskapen kodet av det dominerende genet.

For personer med to recessive alleler, vil det recessive trekket vises. Ifølge Mendel forklarte tilstedeværelsen eller fraværet av enkeltgener og deres alleler hvilke trekk som ble utstilt i erteplantene.

Før Mendel trodde de fleste forskere at egenskaper ble videreført som en blanding av foreldrenes trekk. Problemet var at barn ofte ikke hadde en slik blanding, som når en blåøyet forelder og en brunøyet foreldre produserte et blåøyet barn.

Mendel foreslo at trekk var resultatet av tilstedeværelse eller fravær av en dominerende allel. Teorien hans gjelder fortsatt for egenskaper produsert av et enkelt gen.

For eksempel beviste Mendel at erteplanter med kort og lang forelder ikke produserte middels lange planter, men bare korte eller lange planter. Planter som hadde en forelder med glatt og en forelder med rynkete belger, produserte ikke litt rynkete belger, men enten rynkete eller glatte belger.

Det var ingen blanding av egenskaper.

De fleste trekk produseres imidlertid av flere gener. For eksempel er det mange planter med en rekke lengder, ikke bare korte og lange planter. Når en kort og en lang plante produserer en mellomlange plante, må det være på grunn av innflytelsen fra flere gener eller mangel på fullstendig dominans av det dominerende genet.

Denne typen arv kalles ikke-mendelsk arv.

Den samlede samlingen av gener fra en organisme er genotype mens samlingen av observerbare trekk produsert av genotypen kalles fenotype. Fenotyper er basert på genotypen, men kan påvirkes av miljøfaktorer og organismenes oppførsel.

For eksempel kan en plante ha genotypen for å vokse høyt og busket, men hvis den vokser i dårlig jord, kan den fremdeles være liten og sparsom.

Organismer som har to dominerende eller to recessive alleler er homozygot for det genet mens de som har en dominerende og en recessiv allel er heterozygot. Dette blir viktig i ikke-mendelsk arv fordi homozygote organismer har tydelig genuttrykk for de to dominerende eller recessive allelene og viser den tilsvarende fenotypen.

I heterozygote organismer med en dominerende og en recessiv allel, er det mulig at det dominerende / recessive forholdet ikke er komplett, og begge alleler kan uttrykkes i varierende grad.

Faktorer bortsett fra genotypen som påvirker fenotypen inkluderer følgende:

• Tilgjengelige ressurser som næringsstoffer, plass og ly.
• Giftstoffer som industriavfall og kloakk.
• Stråling, både naturlig og menneskeskapt.
• Ekstreme temperaturer.
• Tilstedeværelse av rovdyr.

Samspillet mellom dominerende og recessive alleler kombinert med miljøfaktorene produserer fenotypen fra den opprinnelige genotypen.

Den komplekse naturen til ikke-mendelsk arv er basert på det faktum at mange trekk er resultatet av påvirkning fra mange forskjellige gener, miljøfaktorer og organismeoppførsel. I tillegg til disse påvirkningene, er allelene til en gen kan produsere forskjellige fenotyper på grunn av følgende fire mekanismer:

• Kodominans: To alleler av samme gen uttrykkes og viser deres trekk. For eksempel kan en kattunge stamme fra en svart katt, og en hvit katt kan ha alleler for svart og hvit pels og ha svarte og hvite flekker.
  
• Ufullstendig dominans: En dominerende og en recessiv allel produserer et mellomliggende trekk fordi dominansen av den dominerende allelen er ufullstendig og den recessive allelen påvirker egenskapen. For eksempel kan en plante med en dominerende rød blomsterallel og en recessiv hvit blomsterallel produsere rosa blomster.
• Variabel uttrykksevne: Allelene for et trekk kommer ikke alltid til uttrykk. Marfans syndrom er for eksempel en forstyrrelse i bindevevet i hele kroppen, men symptomene varierer mye fordi andre gener og miljøfaktorer påvirker genuttrykk.
• Ufullstendig penetrasjon: Individet med en dominerende allel viser ikke alltid den tilsvarende egenskapen. Allelen er fullstendig uttrykt, men får ikke fenotypen til å vises. For eksempel kan et gen gjøre et individ utsatt for kreft, men kreften vises bare når andre faktorer er til stede.

Når ufullstendig dominans er til stede for et bestemt trekk, kan heterozygote avkom ha en blanding av egenskapene til foreldrene og vise en mellomliggende fenotype. Hos mennesker er hudfarge et eksempel på ufullstendig dominans fordi gener som er ansvarlige for melaninproduksjon og lys eller mørk hud ikke kan etablere dominans.

Som et resultat har avkommet ofte en hudfarge som er mellom foreldrenes hudtoner.

Mekanismen for ufullstendig dominans har litt forskjellige effekter når den vises i enkeltgener versus i et multigen eller polygen genotype.

Mulige forskjeller i fenotyper som følge av gener med ufullstendig dominans inkluderer følgende variasjoner:

• Enkelt heterozygote gener: Ingen av allelene i det dominerende / recessive genparet er helt dominerende. En kombinasjon av egenskapene som er representert av de to allelene, resulterer. For eksempel har homozygote snapdragons røde eller hvite blomster, men de heterozygote avkommene kan ha rosa blomster.
• Flere gener: Et trekk produseres gjennom effekten av mange gener. Noen alleler har ufullstendig dominans og bidrar med en blanding av egenskaper til egenskapen. For eksempel, i menneskelig øyenfarge, er gener som er ansvarlige for mørk farge ikke helt dominerende og gir et mørkfarget bidrag.
• Andre påvirkninger: Alleler med ufullstendig dominans kan påvirkes av andre gener eller andre faktorer helt atskilt fra det kodede trekket. For eksempel bestemmes menneskelig høyde av mange genetiske faktorer, inkludert ufullstendig dominans, men ernæring påvirker også vekst og individuell høyde.

Som et resultat av disse variasjonene kan ufullstendig dominans resultere i en stort utvalg av fenotyper og kan bidra til å forklare den kontinuerlige variasjonen av mange trekk.

Mendel observerte ikke ufullstendig dominans i sine eksperimenter med erteplanter, men ikke-mandeliske arvsmekanismer, inkludert ufullstendig dominans, er vanligere enn mandelarv.

Enkelt trekk som er påvirket av flere gener overføres til avkom gjennom polygen arv. Farge hos dyr er ofte polygen, og hvert gen bidrar litt til å skape den totale endelige fenotypen. Innen gener er det en ekstra forskjell mellom alleler, hvert allelpar bringer en potensielle fire forskjellige bidrag, samt variasjoner på grunn av grader av dominans og gen uttrykk.

Med så mange faktorer er det vanskelig å utvikle et nøyaktig bilde av hvordan et trekk dannes og hvilke gener og alleler som bidrar. Allelpar er alltid på samme sted eller sted på kromosomet, men genene i seg selv er vanskeligere å finne.

Et medvirkende gen kan være et koblet gen i nærheten på kromosomet, eller det kan være i den andre enden. Noen medvirkende gener kan være på andre kromosomer, og de kan bare uttrykkes under visse omstendigheter.

Polygeniske påvirkninger på et trekk kan omfatte følgende:

• Dominant allel.
  
• To recessive alleler.
• Dominant og recessiv allel med ufullstendig dominans.
• To kodominante alleler.
• Gen uttrykkes ikke helt på grunn av påvirkning fra andre gener.
• Gen fullstendig uttrykt, men med delvis penetrasjon på grunn av miljøfaktorer.

Alle disse mulighetene gjelder for hvert av genene til et trekk som har flere genetiske påvirkninger. Den resulterende fenotypen kan beskrives i detalj, men den eksakte underliggende genetiske påvirkningen er ofte mindre klar.

Mens Mendels regler for arv av alleler generelt er sanne og til og med fungerer på allelenivå for egenskaper med flere gener, er reglene for arv av komplett polygene egenskaper er mye mer kompliserte. Polygene egenskaper er påvirket av mange faktorer som påvirker genuttrykk og penetrans.

Typiske eksempler på mennesker inkluderer følgende:

• Hudfarge: Mange gener påvirker produksjonen av melanin, pigmentet som er ansvarlig for mørk hud hos mennesker. Miljøfaktorer som eksponering for sollys påvirker også hudfargen.
• Øyenfarge: To hovedgener er ansvarlige for mørket og fargen på øyenfarge, men individuell øyenfarge varierer etter mørke, farge og rekkevidde på grunn av innflytelsen fra andre gener.
• Hårfarge: Melanin-gener påvirker også hårfargen, men også eksponering for sollys og alder.
• Høyde: Høyden til et individ bestemmes av gener som styrer veksten av bein, størrelsen på organer og kroppsform. Ernæring påvirker også vekst, og andre faktorer som legemidler kan påvirke høyden.

Variasjonen i polygene egenskaper hjelper til med å forklare de store forskjellene i fenotyper som finnes i avanserte organismer, inkludert mennesker. I stedet for at et enkelt gen gir opphav til et spesifikt trekk, er de komplekse mekanismene for polygen arv, inkludert ufullstendig dominans, roten til et mangfoldig utvalg av egenskaper.