Arvelighet: definisjon, faktor, typer og eksempler

Når en forelder med blå øyne og foreldre med brune øyne gir genene sine for øyenfarge til sine avkom, er dette et eksempel på arvelighet.

Barna arver genene som består av deoksyribonukleinsyre (DNA) fra foreldrene, og de kan ha blå eller brune øyne. Imidlertid er genetikk kompleks, og mer enn ett gen er ansvarlig for øyenfarge.

På samme måte bestemmer mange gener andre egenskaper som hårfarge eller høyde.

Arvelighet er studien av hvordan foreldre overleverer sine egenskaper til sine avkom genetikk. Mange teorier om arv har eksistert, og de generelle begrepene om arv dukket opp før folk forstod celler fullstendig.

Imidlertid er moderne arv og genetikk nyere felt.

Selv om grunnlaget for å studere gener dukket opp på 1850-tallet og gjennom hele 1800-tallet, ble det stort sett ignorert til begynnelsen av det 20. århundre.

Menneskelig trekk er spesifikke egenskaper som identifiserer individer. Foreldrene sender disse gjennom genene sine. Noen menneskelige egenskaper som er lette å identifisere er høyde, øyenfarge, hårfarge, hårtype, feste av øreflippen og rulling av tungen. Når du sammenligner

For eksempel er et dominerende trekk, for eksempel brunt hår, mer vanlig i befolkningen, mens et recessivt trekk, som rødt hår, er mindre vanlig. Imidlertid er ikke alle dominerende trekk vanlige.

Hvis du skal studere genetikk, må du forstå forholdet mellom DNA og arveligtrekk.

Cellene til de fleste levende organismer har DNA, som er stoffet som utgjør genene dine. Når celler reproduserer, kan de passere DNA-molekylet eller genetisk informasjon til neste generasjon. For eksempel har cellene genetisk materiale som avgjør om du har blondt hår eller svart hår.

Din genotype er gener inne i cellene, mens fenotypen din er de fysiske egenskapene som er synlige og påvirket av både gener og miljø.

Det er variasjoner blant genene, så DNA-sekvenser er forskjellige. Genetisk variasjon gjør mennesker unike, og det er et viktig konsept i naturlig utvalg fordi gunstige egenskaper er mer sannsynlig å overleve og videreføre.

Selv om identiske tvillinger har samme DNA, kan deres genuttrykk variere. Hvis en tvilling får mer ernæring enn den andre får, kan han eller hun være høyere til tross for at de har samme gener.

I utgangspunktet forsto folk arv fra et reproduktivt perspektiv. De fant ut grunnleggende konsepter, for eksempel pollen og pistiller av planter som ligner egg og sæd fra mennesker.

Til tross for avl av hybridkors i planter og andre arter, var genetikk et mysterium. I mange år trodde de at blod overførte arv. Selv Charles Darwin trodde at blod var ansvarlig for arv.

På 1700-tallet skrev Carolus Linnaeus og Josef Gottlieb Kölreuter om kryssing av forskjellige plantearter og oppdaget at hybridene hadde mellomegenskaper.

Gregor Mendels arbeid på 1860-tallet bidro til å forbedre forståelsen av hybrid kryss og arv. Han motbeviste etablerte teorier, men hans arbeid ble ikke forstått fullt ut etter publisering.

Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries og Carl Erich Correns gjenoppdaget Mendels verk tidlig på 1900-tallet. Hver av disse forskerne studerte plantehybrider og nådde lignende konklusjoner.

Genetikk er studiet av biologisk arv, og Gregor Mendel regnes som sin far. Han etablerte nøkkelbegrepene for arv ved å studere erteplanter. Arvelige elementer er gener, og egenskaper er spesifikke egenskaper, for eksempel blomsterfarge.

Ofte kalt Mendeliansk arv, hans funn etablerte forholdet mellom gener og egenskaper.

Mendel fokuserte på syv karakteristikker i erteplanter: høyde, blomsterfarge, ertefarge, ertform, belgform, belgfarge og blomsterposisjon. Erter var gode testpersoner fordi de hadde raske reproduksjonssykluser og var lette å dyrke. Etter at han hadde etablert renavlslinjer med erter, var han i stand til å krysse dem for å lage hybrider.

Han konkluderte med at egenskaper som podform var arvelige elementer eller gener.

Alleler er de forskjellige former for et gen. Genetiske variasjoner som mutasjoner er ansvarlige for å skape alleler. Forskjeller i DNA-basepar kan også endre funksjon eller fenotype. Mendels konklusjoner om alleler ble grunnlaget for to store arvelover: de lov om segregering og lov om uavhengig sortiment.

Loven om segregering sier at allelpar skiller seg når kjønnsceller dannes. Loven om uavhengig sortiment sier at alleler fra forskjellige gener sorterer uavhengig.

Alleler eksisterer enten i dominerende eller recessive former. Dominante alleler er uttrykt eller synlig. For eksempel er brune øyne dominerende. På den andre siden, recessive alleler er ikke alltid uttrykt eller synlig. For eksempel er blå øyne recessive. For at en person skal ha blå øyne, må han eller hun arve to alleler for det.

Det er viktig å merke seg at dominerende egenskaper ikke alltid er vanlige i en befolkning. Et eksempel på dette er visse genetiske sykdommer, for eksempel Huntington sykdom, som er forårsaket av en dominerende allel, men ikke vanlig i befolkningen.

Siden det er forskjellige typer alleler, har noen organismer to alleler for et enkelt trekk. Homozygot betyr at det er to identiske alleler for ett gen, og heterozygot betyr at det er to forskjellige alleler for et gen. Da Mendel studerte erteplantene sine, fant han ut at F₂ generasjon (barnebarn) hadde alltid et forhold på 3: 1 i sine fenotyper.

Dette betyr at det dominerende trekket dukket opp tre ganger oftere enn det recessive.

Punnett firkanter kan hjelpe deg med å forstå homozygot vs. heterozygote kryss og heterozygote vs. heterozygote kryss. Imidlertid kan ikke alle kryss beregnes ved hjelp av Punnett-firkanter på grunn av deres kompleksitet.

Oppkalt etter Reginald C. Punnett, diagrammene kan hjelpe deg med å forutsi fenotyper og genotyper for avkom. Rutene viser sannsynligheten for visse kryss.

Mendels samlede funn viste at gener overfører arv. Hver foreldre overfører halvparten av hans eller hennes gener til avkommet. Foreldre kan også gi forskjellige sett med gener til forskjellige avkom. For eksempel har identiske tvillinger samme DNA, men søsken ikke.

Mendels arbeid var nøyaktig, men forenklet, så moderne genetikk har funnet flere svar. For det første kommer trekk ikke alltid fra et enkelt gen. Flere gener kontrollerer polygene egenskaper, som hårfarge, øyenfarge og hudfarge. Dette betyr at mer enn ett gen er ansvarlig for at du har brunt eller svart hår.

Ett gen kan også påvirke flere egenskaper. Dette er pleiotropi, og gener kan kontrollere ikke-relaterte egenskaper. I noen tilfeller er pleiotropi knyttet til genetiske sykdommer og lidelser. For eksempel er sigdcelleanemi en arvelig genetisk lidelse som påvirker de røde blodcellene ved å gjøre dem halvmåneformet.

I tillegg til å påvirke de røde blodcellene, påvirker lidelsen blodstrømmen og andre organer. Dette betyr at det har innvirkning på flere trekk.

Mendel trodde at hvert gen bare hadde to alleler. Imidlertid kan det være mange forskjellige alleler av et gen. Flere alleler kan kontrollere ett gen. Et eksempel på dette er pelsfarge på kaniner. Et annet eksempel er blodtypesystemet ABO hos mennesker. Folk har tre alleler for blod: A, B og O. A og B er dominerende over O, så de er kodominant.

Fullstendig dominans er mønsteret som Mendel beskrev. Han så at den ene allelen var dominerende mens den andre var recessiv. Den dominerende allelen var synlig fordi den ble uttrykt. Frøform i erteplanter er et eksempel på fullstendig dominans; de runde frøallelene er dominerende over de rynkede.

Imidlertid er genetikk mer kompleks, og fullstendig dominans skjer ikke alltid.

I ufullstendig dominans, en allel er ikke helt dominerende. Snapdragons er et klassisk eksempel på ufullstendig dominans. Dette betyr at fenotypen til avkommet ser ut til å være mellom fenotypen til de to foreldrene. Når en hvit snapdragon og en rød snapdragon raser, kan de ha rosa snapdragons. Når du krysser disse rosa snapdragons, er resultatene rød, hvit og rosa.

I samvittighet, begge alleler uttrykkes likt. For eksempel kan noen blomster være en blanding av forskjellige farger. En rød blomst og en hvit blomst kan gi avkom med en blanding av røde og hvite kronblader. De to fenotypene til foreldrene er begge uttrykt, så avkommet har en tredje fenotype som kombinerer dem.

Visse kryss kan være dødelige. EN dødelig allel kan drepe en organisme. På 1900-tallet oppdaget Lucien Cuenót at når han krysset gule mus med brune mus, var avkomene brune og gule.

Når han krysset to gule mus, hadde avkommet imidlertid et forhold på 2: 1 i stedet for forholdet 3: 1 som Mendel fant. Det var to gule mus for en brun mus.

Cuenót fant ut at gul var den dominerende fargen, så disse musene var heterozygoter. Imidlertid døde omtrent en fjerdedel av musene oppdrettet fra kryssing av heterozygotene under det embryonale stadiet. Dette var grunnen til at forholdet var 2: 1 i stedet for 3: 1.

Mutasjoner kan forårsake dødelige gener. Selv om noen organismer kan dø i fosterstadiene, kan andre kanskje leve i årevis med disse genene. Mennesker kan også ha dødelige alleler, og flere genetiske lidelser er knyttet til dem.

Hvordan en levende organisme blir, avhenger av både arv og miljø. For eksempel er fenylketonuri (PKU) en av de genetiske lidelsene som mennesker kan arve. PKU kan forårsake intellektuelle funksjonshemninger og andre problemer fordi kroppen ikke kan behandle aminosyren fenylalanin.

Hvis du bare ser på genetikken, forventer du at en person med PKU alltid vil ha en intellektuell funksjonshemning. Imidlertid, takket være tidlig påvisning hos nyfødte, er det mulig for folk å leve med PKU på et lavprotein diett og aldri utvikle alvorlige helseproblemer.

Når man ser på både miljøfaktorene og genetikken, er det mulig å se hvordan en person lever kan påvirke genuttrykk.

Hortensiaer er et annet eksempel på miljøpåvirkning på gener. To hortensiaplanter med samme gener kan ha forskjellige farger på grunn av jordens pH. Sur jord skaper blå hortensiaer, mens alkaliske jordarter gjør rosa. Jordnæringsstoffer og mineraler påvirker også fargen på disse plantene. For eksempel må blå hortensiaer ha aluminium i jorden for å bli denne fargen.

Selv om Gregor Mendels studier skapte grunnlaget for mer forskning, har moderne genetikk det utvidet sine funn og oppdaget nye arvemønstre, som ufullstendig dominans og samvittighet.

Å forstå hvordan gener er ansvarlige for fysiske egenskaper du kan se, er et avgjørende aspekt av biologien. Fra genetiske forstyrrelser til planteforedling kan arv forklare mange spørsmål folk stiller om verden rundt dem.