Неполное доминирование: определение, объяснение и пример

Развитые организмы, такие как животные, получают два набора генов, по одному от каждого родителя. Хотя в целом генетический код то же самое, у родителей часто есть разные версии одного и того же гена. В результате унаследованный генетический код может содержать копии двух версий; можно быть доминирующий в то время как другой может быть рецессивный.

Когда один-единственный ген производит определенную черту в организме, Менделирующее наследование применяются правила. Впервые они были предложены австрийским монахом. Грегор Мендель в 19 ​​веке и подробно описываем, как наследуются отдельные гены, с помощью нескольких простых правил. Мендель работал с растениями гороха и определил доминантные и рецессивные аллели.

Однако большинство характеристик организма не производятся одним геном. Вместо этого многие гены влияют на характеристику, а некоторые гены влияют на несколько черт организма. Поскольку простые правила Менделя в таких случаях неприменимы, неменделирующее наследование занимается этими сложными процессами. В то время как Мендель предполагал, что одна из двух версий гена является доминантной, неменделирующее наследование допускает, что в некоторых случаях доминантность является неполной.

Работа Грегора Менделя с растениями гороха была сосредоточена на наблюдаемых чертах, таких как цвет цветка и форма стручка. Мендель пытался определить, какие гены производят пурпурные и белые цветы и другие признаки растения гороха. Он выбрал черты, которые в основном были вызваны одним геном; в результате он смог объяснить наследование простыми словами.

Его основные выводы были следующими:

• У каждого организма есть две версии гена.
• Каждый из родителей вносит по одной версии.
• Если две версии одинаковы, организм проявляет соответствующий признак.
• Если две версии различны, организм будет проявлять доминирующий признак.

В меделевском наследовании две версии гена, унаследованные от родителей, называются аллели. Аллели могут быть доминантными или рецессивными. Человек, у которого есть один или два доминантные аллели будет иметь признак, кодируемый доминантным геном.

Для лиц с двумя рецессивные аллели, появится рецессивный признак. Согласно Менделю, наличие или отсутствие отдельных генов и их аллелей объясняло, какие признаки проявляются у растений гороха.

До Менделя большинство ученых считало, что черты передаются как смесь черт родителей. Проблема заключалась в том, что часто у детей не было такой смеси, как когда голубоглазый родитель и кареглазый родитель производили голубоглазого ребенка.

Мендель предположил, что признаки были результатом присутствия или отсутствия доминантного аллеля. Его теория до сих пор применима к признакам, производимым одним геном.

Например, Мендель доказал, что растения гороха с коротким и длинным родителем дают не растения средней длины, а только короткие или длинные растения. У растений, у которых один родитель был с гладкими, а другой родитель - с морщинистыми стручками, давали не слегка морщинистые стручки, а морщинистые или гладкие стручки.

Там было нет смеси черт.

Однако большинство черт производятся несколькими генами. Например, есть много растений разной длины, не только короткие и длинные. Когда короткое и длинное растение дает растение средней длины, это должно происходить из-за влияния нескольких генов или отсутствия полного доминирования доминантного гена.

Такой тип наследования называется неменделевским наследованием.

Общий набор генов организма - это генотип в то время как набор наблюдаемых признаков, производимых генотипом, называется фенотип. Фенотипы основаны на генотипе, но могут зависеть от факторов окружающей среды и поведения организма.

Например, растение может иметь генотип для роста высокого и густого, но если оно растет в бедной почве, оно все равно может быть маленьким и редким.

Организмы, которые имеют два доминантных или два рецессивных аллеля, являются гомозиготный для этого гена, в то время как те, которые имеют доминантный и рецессивный аллели, являются гетерозиготный. Это становится важным при неменделирующем наследовании, потому что гомозиготные организмы имеют четкую генную экспрессию двух доминантных или рецессивных аллелей и демонстрируют соответствующий фенотип.

У гетерозиготных организмов с доминантным и рецессивным аллелями доминантные / рецессивные отношения могут быть неполными, и оба аллеля могут выражаться в разной степени.

Факторы, помимо генотипа, которые влияют на фенотип, включают следующее:

• Доступные ресурсы, такие как питательные вещества, пространство и укрытие.
• Токсины, такие как промышленные отходы и сточные воды.
• Радиация, как естественная, так и техногенная.
• Перепады температур.
• Наличие хищников.

Взаимодействие доминантных и рецессивных аллелей в сочетании с факторами окружающей среды порождает фенотип исходного генотипа.

Сложный характер неменделирующего наследования основан на том факте, что многие черты являются результатом влияния множества различных генов, факторов окружающей среды и поведения организма. Помимо этих влияний, аллели a ген могут продуцировать разные фенотипы за счет следующих четырех механизмов:

• Кодоминантность: Два аллеля одного и того же гена выражаются и проявляют свой признак. Например, котенок, произошедший от черной кошки и белой кошки, может иметь аллели на черный и белый мех и иметь черные и белые пятна.
  
• Неполное доминирование: Доминантный и рецессивный аллели создают промежуточный признак, потому что доминирование доминантного аллеля является неполным, и рецессивный аллель влияет на признак. Например, растение с доминантным аллелем красного цветка и рецессивным аллелем белого цветка может давать розовые цветы.
• Вариативная выразительность: Аллели признака не всегда полностью выражены. Например, синдром Марфана - это заболевание соединительной ткани по всему телу, но симптомы сильно различаются, поскольку на экспрессию генов влияют другие гены и факторы окружающей среды.
• Неполная пенетрантность: Человек с доминантным аллелем не всегда проявляет соответствующий признак. Аллель полностью выражен, но не вызывает проявления фенотипа. Например, ген может сделать человека предрасположенным к раку, но рак появляется только при наличии других факторов.

Когда присутствует неполное доминирование определенного признака, гетерозиготное потомство может иметь смесь признаков своих родителей и демонстрировать промежуточный фенотип. У людей цвет кожи является примером неполного доминирования, потому что гены, ответственные за выработку меланина и светлой или темной кожи, не могут установить доминирование.

В результате цвет кожи потомства часто находится между оттенками кожи родителей.

Механизм неполного доминирования имеет несколько разные эффекты, когда он проявляется в отдельных генах, по сравнению с многогенным или полигенным генотипом.

Возможные различия в фенотипах, обусловленные генами с неполным доминированием, включают следующие вариации:

• Одиночные гетерозиготные гены: Ни один из аллелей в паре доминантный / рецессивный ген не является полностью доминантным. Результатом является комбинация признаков, представленных двумя аллелями. Например, гомозиготные львиный зев имеют красные или белые цветы, а у гетерозиготного потомства могут быть розовые цветы.
• Множественные гены: Признак возникает в результате воздействия многих генов. Некоторые аллели имеют неполное доминирование и вносят в признак совокупность признаков. Например, в цвете глаз человека гены, ответственные за темный цвет, не являются полностью доминирующими и вносят вклад в темный цвет.
• Другие влияния: На аллели с неполным доминированием могут влиять другие гены или другие факторы, полностью отличные от кодируемого признака. Например, рост человека определяется многими генетическими факторами, включая неполное доминирование, но питание также влияет на рост и индивидуальный рост.

В результате этих изменений неполное доминирование может привести к большое разнообразие фенотипов и может помочь объяснить непрерывное изменение многих черт.

Мендель не наблюдал неполного доминирования в своих экспериментах с растениями гороха, но неменделирующие механизмы наследования, включая неполное доминирование, встречаются чаще, чем менделевское наследование.

Отдельные признаки, на которые влияют несколько генов, передаются потомству посредством полигенного наследования. Окрас у животных часто бывает полигенный, и каждый ген вносит свой вклад в создание общего окончательного фенотипа. Внутри генов существует дополнительное различие между аллелями, каждая пара аллелей несет потенциально четыре различных вклада, а также вариации из-за степени доминирования и гена выражение.

При таком большом количестве факторов сложно составить точную картину того, как формируется признак и какие гены и аллели вносят свой вклад. Пары аллелей всегда находятся в одном и том же месте или локусе хромосомы, но сами гены найти труднее.

Способствующий ген может быть связанным геном поблизости на хромосоме или на другом конце. Некоторые вносящие вклад гены могут находиться на других хромосомах, и они могут экспрессироваться только при определенных обстоятельствах.

Полигенные влияния по признаку может включать следующее:

• Доминантный аллель.
  
• Два рецессивных аллеля.
• Доминантный и рецессивный аллель с неполным доминированием.
• Два кодоминантных аллеля.
• Ген не полностью экспрессируется из-за влияния других генов.
• Ген полностью экспрессируется, но с частичной пенетрантностью из-за факторов окружающей среды.

Все эти возможности применимы к каждому из генов признака, имеющего множественные генетические влияния. Полученный фенотип можно описать подробно, но точные лежащие в основе генетические влияния часто менее ясны.

Хотя правила Менделя для наследования аллелей в целом верны и даже работают на уровне аллелей для признаков с множественными генами, правила наследования полных полигенные признаки намного сложнее. На полигенные признаки влияют многие факторы, влияющие на экспрессию и пенетрантность генов.

Типичные примеры у людей включают следующее:

• Цвет кожи: Многие гены влияют на производство меланин, пигмент, отвечающий за темную кожу человека. Факторы окружающей среды, такие как воздействие солнечного света, также влияют на цвет кожи.
• Цвет глаз: Два основных гена ответственны за темноту и оттенок цвета глаз, но индивидуальный цвет глаз варьируется в зависимости от темноты, цвета и диапазона из-за влияния других генов.
• Цвет волос: Гены меланина также влияют на цвет волос, но то же самое влияет на воздействие солнечного света и возраст.
• Высота: Рост человека определяется генами, регулирующими рост костей, размером органов и формой тела. Питание также влияет на рост, и другие факторы, такие как фармацевтические препараты, могут влиять на рост.

Различия в полигенных признаках помогают объяснить огромные различия в фенотипах, обнаруженных у продвинутых организмов, включая человека. Вместо одного гена, дающего начало определенному признаку, сложные механизмы полигенного наследования, включая неполное доминирование, лежат в основе разнообразного диапазона характеристик.