Jeśli jesteś studentem genetyki, prawdopodobnie nauczyłeś się, że geny często występują w różnych wersjach (zazwyczaj dwie) zwany „allelami”. Jeden z tych alleli jest generalnie „dominujący” nad drugim, przy czym ten ostatni jest określany jako „recesywny” Kopiuj. Wiesz, że każdy nosi około dwóch alleli na każdy gen i otrzymuje jeden allel od każdego rodzica.
Podsumowując, fakty te sugerują, że jeśli masz rodziców o znanym genotypie danego genu – to znaczy wiesz, co allele, które są w stanie wnieść – możesz użyć podstawowej matematyki, aby przewidzieć prawdopodobieństwo, że dziecko tych rodziców będzie miało dany genotyp. Co za tym idzie, można również przewidzieć prawdopodobieństwo, że każde dziecko wykaże dany fenotyp, który jest fizyczną ekspresją genetycznie zakodowanych cech.
W rzeczywistości mikrobiologia rozrodu eliminuje te liczby dzięki zjawisku zwanemu „rekombinacja."
Proste dziedziczenie mendlowskie
Załóżmy, że u jednego z uroczych kosmitów fioletowe włosy przeważają nad żółtymi. W tym przykładzie allele te są reprezentowane przez litery P (dominujące fioletowe włosy) i p (recesywne żółte włosy). Podobnie załóżmy, że okrągłe główki (R) dominują nad główkami płaskimi (r).
Na podstawie tych informacji możesz określić pewne rzeczy. Jeśli wiesz, że każdy rodzic jest heterozygotyczny dla obu tych cech – to znaczy, że zarówno matka, jak i ojciec mają jeden allel dominujący i jeden recesywny zarówno w lokalizacji genu koloru włosów (locus), jak i locus w kształcie głowy – wtedy wiesz, że każdy rodzic ma genotyp PpRr. Możliwe genotypy potomstwa to PPRR, PPRr, PPrr, PpRR, PpRr, Pprr, ppRR, ppRr i ppr.
ZA Kwadrat Punneta ujawnia, że stosunek tych genotypów wynosi 1:2:1:2:4:2:1:2:1, co z kolei daje stosunek fenotypowy 9:3:3:1. Oznacza to, że na każde 16 dzieci urodzonych przez tych rodziców można się spodziewać 9 dzieci o fioletowych włosach i okrągłych głowach; 3 dzieci o fioletowych włosach i płaskich głowach; 3 żółtowłose, okrągłogłowe dzieci; i 1 żółtowłose dziecko z płaską głową. Te proporcje z kolei dają 9/16 = 0,563, 3/16 = 0,188, 3/16 = 0,188 i 1/16 = 0,062. Można je również wyrazić jako wartości procentowe przez pomnożenie przez 100.
Jednak natura wprowadza do tych liczb krytyczną zmarszczkę: takie obliczenia zakładają, że te allele są dziedziczone niezależnie, ale zjawisko „połączenia genów” obala to założenie.
Powiązanie genów: definicja
Geny znajdujące się blisko siebie, które kodują różne cechy, mogą być przekazywane dalej jako jednostka dzięki procesowi zwany „rekombinacją”. Dzieje się tak podczas rozmnażania płciowego w ramach wymiany materiału genetycznego zwanej "przechodzić przezPrawdopodobieństwo, że to się wydarzy w parze genów, jest związane z tym, jak fizycznie blisko siebie znajdują się geny na chromosomie.
Zastanów się nad małą ulewą występującą w twoim mieście, kiedy wszyscy są na zewnątrz robiąc różne rzeczy. Jeśli złapie Cię deszcz, jakie są szanse, że losowo wybrany przyjaciel również znajdzie się wśród przemoczonych? Oczywiście zależy to od tego, jak blisko Ciebie znajduje się wybrany znajomy. Połączenie genów działa zgodnie z tą samą podstawową zasadą.
Częstotliwość rekombinacji
Aby określić, jak blisko siebie w genie znajdują się dwa allele, użyj samych danych reprodukcyjnych – to znaczy, aby rozwiązać mapowanie genów problemy – naukowcy przyglądają się różnicy między przewidywanymi wskaźnikami fenotypowymi w populacji potomstwa a wskaźnikami rzeczywistymi.
Odbywa się to poprzez skrzyżowanie „dihybrydowego” rodzica z potomstwem, które wykazuje obie cechy recesywne. W przypadku twojego obcego powiązania biologii oznacza to przejście przez fioletowowłosego, okrągłogłowego kosmitę (co w przypadku organizm dwuhybrydowy, ma genotyp PpRr) z najmniej prawdopodobnym produktem takiego kojarzenia – kosmitą żółtowłosą, płaskogłową (ppr).
Załóżmy, że daje to następujące dane dla 1000 potomstwa:
- Fioletowe włosy, okrągła głowa: 404
- Fioletowe włosy, płaska głowa: 100
- Żółte włosy, okrągła głowa: 98
- Żółte włosy, płaska głowa: 398
Kluczem do rozwiązania problemów z mapowaniem sprzężeń jest uznanie, że jeśli dwa geny nie są połączone, to genotypy i fenotypy potomstwa powinny być produkowane w zasadniczo równych ilościach. Jednak, jak widać z wyników danych, nie są one wytwarzane w równych ilościach.
W przypadku połączonych genów, rodzicielskie konfiguracje chromosomów (aka PpRr, fioletowowłosa okrągła głowa i pprr, żółtowłosa płaskogłowa) jest nadreprezentowana liczebnie, podczas gdy konfiguracje rekombinowane (Pprr i ppRr) są znacznie mniej.
Pozwala to na obliczenie częstości rekombinacji, która jest po prostu zrekombinowanym potomstwem podzielonym przez całkowite potomstwo:
(100 + 98) ÷ (100 + 398 + 404 + 98) = 0.20
Genetycy obliczają odpowiedni procent, aby przypisać stopień powiązania genetycznego, który ma jednostki „centimorganów” lub cM. W tym przypadku wartość wynosi 0,20 razy 100, czyli 20%.
Im niższa częstotliwość rekombinacji, tym ściślej geny są fizycznie połączone.
Pomyśl o tym w ten sposób: im bliżej siebie znajdują się geny na chromosomie, tym bliżej są fizycznie. Ta fizyczna bliskość sprawia, że prawdopodobieństwo rekombinacji (a tym samym oddzielenia połączonych genów) jest znacznie mniejsze, ponieważ są one tak blisko siebie. Chociaż częstotliwość rekombinacji nie jest bezpośrednią miarą tej fizycznej bliskości, daje nam oszacowanie tej bliskości.
Podsumowując: Szacujesz, że dwa geny o dużej częstotliwości rekombinacji prawdopodobnie będą bardziej od siebie oddalone, a te o małej częstotliwości rekombinacji będą bliżej siebie.