Nepopolna prevlada: opredelitev, razlaga in primer

Napredni organizmi, kot so živali, prejmejo dva nabora genov z enim naborom od vsakega starša. Medtem ko je splošno genetska koda je enako, starši imajo pogosto različne različice istega gena. Posledično lahko podedovana genetska koda vsebuje kopije obeh različic; eden je lahko prevladujoč medtem ko je drugi lahko recesivno.

Ko en gen proizvede določeno lastnost v organizmu, Mendelova dediščina veljajo pravila. Najprej jih je predlagal avstrijski menih Gregor Mendel v 19. stoletju in z nekaj preprostimi pravili podrobno opišite, kako se podedujejo posamezni geni. Mendel je delal z rastlinami graha in opredelil dominantne in recesivne alele.

Večine lastnosti organizma pa ne ustvari en sam gen. Namesto tega veliko genov vpliva na značilnost, nekateri pa vplivajo na več lastnosti organizma. Ker v takšnih primerih preprosta Mendelova pravila ne veljajo, nedemeljska dediščina se ukvarja s temi zapletenimi procesi. Kadar je Mendel domneval, da je ena od dveh različic gena prevladujoča, nedemljevsko dedovanje priznava, da je v nekaterih primerih dominacija nepopolna.

Delo Gregorja Mendela z rastlinami graha se je osredotočilo na opazne lastnosti, kot so barva cvetov in oblika stroka. Mendel je poskušal ugotoviti, kateri geni proizvajajo vijolične in bele cvetove ter druge lastnosti rastlin graha. Izbral je lastnosti, ki jih je večinoma povzročil en sam gen; posledično je lahko dedovanje pojasnil s preprostimi izrazi.

Njegovi glavni zaključki so bili naslednji:

• Vsak organizem ima dve različici gena.
• Starša prispevata po eno različico.
• Če sta različici enaki, bo organizem pokazal ustrezno lastnost.
• Če se različici razlikujeta, bo organizem pokazal prevladujočo lastnost.

Pri medelski dedovanju se imenujeta dve genski različici, podedovani po starših aleli. Aleli so lahko dominantni ali recesivni. Posameznik, ki ima enega ali dva dominantni aleli bo imel lastnost, ki jo kodira prevladujoči gen.

Za posameznike z dvema recesivni aleli, se bo pojavila recesivna lastnost. Po mnenju Mendela je prisotnost ali odsotnost posameznih genov in njihovih alelov pojasnila, katere lastnosti so bile razstavljene v rastlinah graha.

Pred Mendelom je večina znanstvenikov menila, da se lastnosti prenašajo kot mešanica lastnosti staršev. Težava je bila v tem, da otroci pogosto niso imeli take mešanice, kot takrat, ko so modrooki in rjavooki starši rodili modrookega otroka.

Mendel je predlagal, da so bile lastnosti posledica prisotnosti ali odsotnosti dominantnega alela. Njegova teorija je še vedno uporabna za lastnosti, ki jih proizvaja en sam gen.

Na primer, Mendel je dokazal, da rastline graha s kratkim in dolgim ​​staršem ne dajejo srednje dolgih rastlin, temveč le kratke ali dolge rastline. Rastline, ki so imele enega od staršev z gladkimi in enega od staršev z nagubanimi stroki, niso dale rahlo nagubanih strokov, temveč bodisi nagubane bodisi gladke stroke.

Bilo je nobene mešanice lastnosti.

Večino lastnosti pa proizvaja več genov. Na primer, obstaja veliko rastlin z različnimi dolžinami, ne samo kratke in dolge rastline. Kadar kratka in dolga rastlina proizvede rastlino srednje dolžine, mora biti to posledica vpliva več genov ali pomanjkanja popolne prevlade dominantnega gena.

Tovrstna dediščina se imenuje nemeldelska dediščina.

Celotna zbirka genov organizma je genotip medtem ko se zbirka opaznih lastnosti, ki jih povzroča genotip, imenuje fenotip. Fenotipi temeljijo na genotipu, vendar nanje lahko vplivajo dejavniki okolja in vedenje organizma.

Na primer, rastlina ima lahko genotip za gojenje visokih in grmičastih rastlin, če pa raste v slabi zemlji, je lahko še vedno majhna in redka.

Organizmi, ki imajo dva dominantna ali dva recesivna alela, so homozigotna za ta gen, medtem ko so tisti, ki imajo dominantni in recesivni alel heterozigotna. To postane pomembno pri nedendelski dedovanju, ker imajo homozigotni organizmi jasno gensko ekspresijo dveh prevladujočih ali recesivnih alelov in kažejo ustrezen fenotip.

Pri heterozigotnih organizmih s prevladujočim in recesivnim alelom odnos dominantno / recesivno morda ni popoln in oba alela sta lahko izražena v različni meri.

Dejavniki poleg genotipa, ki vplivajo na fenotip, vključujejo naslednje:

• Razpoložljivi viri, kot so hranila, prostor in zavetje.
• Toksini, kot so industrijski odpadki in odplake.
• Sevanje, tako naravno kot umetno.
• Ekstremne temperature.
• Prisotnost plenilcev.

Vzajemno delovanje dominantnih in recesivnih alelov v kombinaciji z okoljskimi dejavniki povzroča fenotip iz izvornega genotipa.

Kompleksna narava nedendelovske dediščine temelji na dejstvu, da so številne lastnosti posledica vplivov različnih genov, okoljskih dejavnikov in vedenja organizma. Poleg teh vplivov so aleli a gen lahko proizvede različne fenotipe zaradi naslednjih štirih mehanizmov:

• Soodločanje: Izražena sta dva alela istega gena in kažeta svojo lastnost. Na primer, mucek, ki je potekel iz črne mačke, bela mačka pa ima lahko alele za črno-belo dlako in ima črno-bele lise.
  
• Nepopolna prevlada: Prevladujoči in recesivni alel tvorita vmesno lastnost, ker je prevladovanje dominantnega alela nepopolno in recesivni alel vpliva na lastnost. Na primer rastlina s prevladujočim alelom rdečih cvetov in recesivno alelom belega cvetja lahko rodi rožnate cvetove.
• Spremenljiva ekspresivnost: Aleli neke lastnosti niso vedno popolnoma izraženi. Na primer, Marfanov sindrom je motnja vezivnega tkiva po telesu, vendar se simptomi zelo razlikujejo, ker drugi geni in okoljski dejavniki vplivajo na izražanje genov.
• Nepopolna penetracija: Posameznik z dominantnim alelom ne kaže vedno ustrezne lastnosti. Alel je v celoti izražen, vendar ne povzroči pojava fenotipa. Na primer, gen lahko posameznika naredi dovzetnega za raka, vendar se rak pojavi le, če so prisotni drugi dejavniki.

Kadar je za določeno lastnost prisotna nepopolna dominacija, lahko heterozigotni potomci mešajo lastnosti svojih staršev in imajo vmesni fenotip. Pri ljudeh je barva kože primer nepopolne prevlade, ker geni, odgovorni za proizvodnjo melanina, in svetla ali temna koža ne morejo vzpostaviti prevlade.

Posledično imajo potomci pogosto barvo kože, ki je med odtenki kože staršev.

Mehanizem nepopolne prevlade ima nekoliko drugačne učinke, če se pojavi v posameznih genih v primerjavi z večgenim ali poligenskim genotipom.

Možne razlike v fenotipih, ki izhajajo iz genov z nepopolno dominacijo, vključujejo naslednje razlike:

• Posamezni heterozigotni geni: Noben od alelov v dominantnem / recesivnem genskem paru ni popolnoma prevladujoč. Rezultat je kombinacija lastnosti, ki jih predstavljata dva alela. Na primer, homozigotni snapdragoni imajo rdeče ali bele cvetove, heterozigotni potomci pa imajo lahko rožnate cvetove.
• Več genov: Lastnost se ustvari z učinki številnih genov. Nekateri aleli imajo nepopolno prevlado in prispevajo mešanico lastnosti k lastnosti. Na primer, pri barvi človeških oči geni, odgovorni za temno barvo, niso povsem prevladujoči in prispevajo temno obarvani.
• Drugi vplivi: Na alele z nepopolno dominacijo lahko vplivajo drugi geni ali drugi dejavniki, popolnoma ločeni od kodirane lastnosti. Na primer, človeško višino določajo številni genetski dejavniki, vključno z nepopolno prevlado, vendar prehrana vpliva tudi na rast in posamezno višino.

Zaradi teh variacij lahko nepopolna prevlada povzroči a velika raznolikost fenotipov in lahko pomaga razložiti nenehno spreminjanje številnih lastnosti.

Mendel v svojih poskusih z rastlinami graha ni opazil nepopolne prevlade, vendar so nedendelovski mehanizmi dedovanja, vključno z nepopolno dominacijo, pogostejši od mendelovske dediščine.

Posamezne lastnosti, na katere vpliva več genov, se s poligenskim dedovanjem prenašajo na potomce. Barva pri živalih je pogosto poligenskiin vsak gen nekoliko prispeva k ustvarjanju celotnega končnega fenotipa. Znotraj genov obstaja dodatna razlika med aleli, pri čemer vsak par alelov prinese a potencialni štirje različni prispevki, pa tudi razlike zaradi stopenj prevlade in gena izraz.

Ob toliko dejavnikih je težko razviti natančno sliko o tem, kako nastane lastnost in kateri geni in aleli prispevajo. Parovi alelov so vedno na istem mestu ali v mestu na kromosomu, vendar je gene same težje najti.

Prispevalni gen je lahko povezan gen v bližini na kromosomu ali pa na drugem koncu. Nekateri prispevajoči geni so lahko na drugih kromosomih in se lahko izrazijo le v določenih okoliščinah.

Poligenski vplivi na lastnosti lahko vključuje naslednje:

• Prevladujoči alel.
  
• Dva recesivna alela.
• Dominanten in recesiven alel z nepopolno dominacijo.
• Dva kodominantna alela.
• Gen ni popolnoma izražen zaradi vpliva drugih genov.
• Gen v celoti izražen, vendar z delno penetracijo zaradi okoljskih dejavnikov.

Vse te možnosti veljajo za vsakega od genov lastnosti, ki jo ima več genetskih vplivov. Nastali fenotip lahko podrobno opišemo, vendar so natančni genetski vplivi pogosto manj jasni.

Čeprav so Mendelova pravila za dedovanje alelov na splošno resnična in celo delujejo na ravni alelov za lastnosti z več geni, pravila za dedovanje popolnih genov poligenske lastnosti so veliko bolj zapleteni. Na poligenske lastnosti vpliva veliko dejavnikov, ki vplivajo na ekspresijo in penetracijo genov.

Tipični primeri pri ljudeh vključujejo naslednje:

• Barva kože: Številni geni vplivajo na proizvodnjo melanin, pigment, odgovoren za temno kožo pri ljudeh. Okoljski dejavniki, kot je izpostavljenost sončni svetlobi, vplivajo tudi na barvo kože.
• Barva oči: Dva glavna gena sta odgovorna za temo in odtenek barve oči, vendar se posamezna barva oči zaradi vpliva drugih genov razlikuje glede na temo, barvo in obseg.
• Barva las: Geni melanina vplivajo tudi na barvo las, prav tako pa tudi izpostavljenost sončni svetlobi in starosti.
• Višina: Višino posameznika določajo geni, ki urejajo rast kosti, velikost organov in obliko telesa. Prehrana vpliva tudi na rast, drugi dejavniki, kot so zdravila, pa lahko vplivajo na višino.

Razlike v poligenskih lastnostih pomagajo razložiti velike razlike v fenotipih, ki jih najdemo v naprednih organizmih, vključno z ljudmi. Namesto enega gena, ki je povzročil določeno lastnost, so kompleksni mehanizmi poligenskega dedovanja, vključno z nepopolno dominacijo, v osnovi raznolikih značilnosti.