Ofullständig dominans: definition, förklaring och exempel

Avancerade organismer som djur får två uppsättningar gener med en uppsättning från varje förälder. Medan den totala genetisk kod är samma, har föräldrarna ofta olika versioner av samma gen. Som ett resultat kan den ärvda genetiska koden innehålla kopior av de två versionerna; man kan vara dominerande medan den andra kan vara recessiv.

När en enda gen producerar ett särskilt drag i en organism, Mendelianskt arv regler gäller. De föreslogs först av österrikisk munk Gregor Mendel på 1800-talet och redogöra för hur enstaka gener ärvs med några enkla regler. Mendel arbetade med ärter och definierade dominerande och recessiva alleler.

De flesta organismegenskaper produceras dock inte av en enda gen. Istället påverkar många gener en egenskap, och vissa gener påverkar flera organismegenskaper. Eftersom Mendels enkla regler inte gäller i sådana fall, icke-mendelsk arv hanterar dessa komplexa processer. Där Mendel antog att en av de två versionerna av en gen var dominerande accepterar icke-mendelisk arv att dominans i vissa fall är ofullständig.

Gregor Mendels arbete med ärter växter fokuserade på observerbara egenskaper som blomma färg och skida form. Mendel försökte bestämma vilka gener som producerade purpurfärgade och vita blommor och andra egenskaper hos ärter. Han valde egenskaper som mest orsakades av en enda gen; som ett resultat kunde han förklara arv i enkla termer.

Hans huvudsakliga slutsatser var följande:

• Varje organism har två versioner av en gen.
• Föräldrarna bidrar var och en med en version.
• Om de två versionerna är desamma kommer organismen att visa motsvarande egenskaper.
• Om de två versionerna är olika kommer organismen att visa det dominerande drag.

I medeliskt arv kallas de två genversionerna som ärvs från föräldrarna alleler. Alleler kan vara dominerande eller recessiva. En individ som har en eller två dominerande alleler kommer att ha den egenskap som kodas av den dominerande genen.

För personer med två recessiva allelerkommer det recessiva drag att visas. Enligt Mendel förklarade närvaron eller frånvaron av enstaka gener och deras alleler vilka egenskaper som uppvisades i ärtplantorna.

Innan Mendel trodde de flesta forskare att egenskaper fördes vidare som en blandning av föräldrarnas egenskaper. Problemet var att barn ofta inte hade en sådan blandning, som när en blåögd förälder och en brunögd förälder producerade ett blåögt barn.

Mendel föreslog att egenskaper var resultatet av närvaro eller frånvaro av en dominerande allel. Hans teori är fortfarande tillämplig på egenskaper som produceras av en enda gen.

Till exempel bevisade Mendel att ärtplantor med en kort och en lång förälder inte producerade medellånga växter utan bara korta eller långa växter. Växter som hade en förälder med släta och en förälder med skrynkliga skida producerade inte något skrynkliga skida utan antingen rynkiga eller släta skida.

Det var ingen blandning av egenskaper.

De flesta egenskaper produceras dock av flera gener. Det finns till exempel många växter med olika längder, inte bara korta och långa växter. När en kort och en lång växt producerar en mellanlång växt, måste det bero på påverkan av flera gener eller brist på fullständig dominans av den dominerande genen.

Denna typ av arv kallas icke-mendelisk arv.

Den totala samlingen av en organisms gener är genotyp medan samlingen av observerbara egenskaper som produceras av genotypen kallas fenotyp. Fenotyper är baserade på genotypen men kan påverkas av miljöfaktorer och organismens beteende.

Till exempel kan en växt ha genotypen för att växa lång och buskig, men om den växer i dålig jord kan den fortfarande vara liten och gles.

Organismer som har två dominerande eller två recessiva alleler är homozygot för den genen medan de som har en dominerande och en recessiv allel är heterozygot. Detta blir viktigt i icke-mendelsk arv eftersom homozygota organismer har tydligt genuttryck av de två dominerande eller recessiva allelerna och uppvisar motsvarande fenotyp.

I heterozygota organismer med en dominerande och en recessiv allel, kanske det dominanta / recessiva förhållandet inte är fullständigt, och båda allelerna kan uttryckas i varierande grad.

Faktorer bortsett från genotypen som påverkar fenotypen inkluderar följande:

• Tillgängliga resurser som näringsämnen, utrymme och skydd.
• Gifter som industriavfall och avlopp.
• Strålning, både naturlig och konstgjord.
• Extrema temperaturer.
• Förekomst av rovdjur.

Samspelet mellan dominerande och recessiva alleler i kombination med miljöfaktorerna producerar fenotypen från den ursprungliga genotypen.

Den komplexa arten av icke-mendelisk arv bygger på det faktum att många egenskaper är resultatet av influenser från många olika gener, miljöfaktorer och organismbeteende. Förutom dessa influenser, allelerna av a gen kan producera olika fenotyper på grund av följande fyra mekanismer:

• Kodominans: Två alleler av samma gen uttrycks och uppvisar deras egenskaper. Till exempel kan en kattunge komma från en svart katt och en vit katt kan ha alleler för svart och vit päls och ha svarta och vita fläckar.
  
• Ofullständig dominans: En dominerande och en recessiv allel producerar ett mellanliggande drag eftersom dominansen av den dominanta allelen är ofullständig och den recessiva allelen påverkar egenskapen. Till exempel kan en växt med en dominerande röd blommaallel och en recessiv vit blommaallel producera rosa blommor.
• Variabel uttrycksförmåga: Allelerna för ett drag uttrycks inte alltid fullt ut. Marfans syndrom är till exempel en störning i bindväven i hela kroppen, men symtomen varierar mycket eftersom andra gener och miljöfaktorer påverkar genuttrycket.
• Ofullständig penetrans: Individen med en dominerande allel uppvisar inte alltid motsvarande drag. Allelen är helt uttryckt men får inte fenotypen att visas. Till exempel kan en gen göra en individ mottaglig för cancer, men cancer uppträder bara när andra faktorer är närvarande.

När ofullständig dominans är närvarande för ett visst drag kan heterozygota avkommor ha en blandning av egenskaperna hos sina föräldrar och uppvisa en mellanliggande fenotyp. Hos människor är hudfärg ett exempel på ofullständig dominans eftersom generna som ansvarar för melaninproduktion och ljus eller mörk hud inte kan etablera dominans.

Som ett resultat har avkomman ofta en hudfärg som ligger mellan föräldrarnas hudtoner.

Mekanismen för ofullständig dominans har något annorlunda effekter när den förekommer i enstaka gener kontra i en multipelgen eller polygen genotyp.

Möjliga skillnader i fenotyper som härrör från gener med ofullständig dominans inkluderar följande variationer:

• Enstaka heterozygota gener: Ingen av allelerna i det dominerande / recessiva genparet är helt dominerande. En kombination av egenskaperna som representeras av de två allelerna resulterar. Till exempel har homozygota snapdragons röda eller vita blommor, men de heterozygota avkommorna kan ha rosa blommor.
• Flera gener: Ett drag produceras genom effekterna av många gener. Vissa alleler har ofullständig dominans och bidrar med en blandning av funktioner till egenskapen. Till exempel, i mänsklig ögonfärg är gener som ansvarar för mörk färg inte helt dominerande och ger ett mörkt bidrag.
• Andra influenser: Alleler med ofullständig dominans kan påverkas av andra gener eller andra faktorer som är helt separerade från det kodade särdraget. Till exempel bestäms människans höjd av många genetiska faktorer inklusive ofullständig dominans, men näring påverkar också tillväxt och individuell höjd.

Som ett resultat av dessa variationer kan ofullständig dominans resultera i en stort utbud av fenotyper och kan hjälpa till att förklara den kontinuerliga variationen av många egenskaper.

Mendel observerade inte ofullständig dominans i sina experiment med ärtplantor, men icke-mendelska arvsmekanismer, inklusive ofullständig dominans, är vanligare än Mendelianska arv.

Enstaka egenskaper som påverkas av flera gener överförs till avkomma genom polygen arv. Färg hos djur är ofta polygenoch varje gen bidrar lite till att skapa den övergripande slutliga fenotypen. Inom gener finns det en ytterligare skillnad mellan alleler, varje allelpar ger en potentiella fyra olika bidrag samt variationer på grund av grader av dominans och gen uttryck.

Med så många faktorer är det svårt att utveckla en korrekt bild av hur ett drag bildas och vilka gener och alleler som bidrar. Allelpar är alltid på samma plats eller på plats på kromosomen, men generna själva är svårare att hitta.

En bidragande gen kan vara en länkad gen i närheten av kromosomen, eller så kan den vara i andra änden. Vissa bidragande gener kan finnas på andra kromosomer, och de kan bara uttryckas under vissa omständigheter.

Polygena influenser på ett drag kan inkludera följande:

• Dominant allel.
  
• Två recessiva alleler.
• Dominant och recessiv allel med ofullständig dominans.
• Två codominant alleler.
• Gen uttrycks inte helt på grund av påverkan från andra gener.
• Genuttryckt helt men med partiell penetration på grund av miljöfaktorer.

Alla dessa möjligheter gäller var och en av generna i ett drag som har flera genetiska influenser. Den resulterande fenotypen kan beskrivas i detalj, men den exakta underliggande genetiska påverkan är ofta mindre tydlig.

Medan Mendels regler för arv av alleler i allmänhet är sanna och till och med fungerar på allelenivå för egenskaper med flera gener, är reglerna för arv av fullständig polygena egenskaper är mycket mer komplicerade. Polygena egenskaper påverkas av många faktorer som påverkar genuttryck och penetrans.

Typiska exempel på människor inkluderar följande:

• Hudfärg: Många gener påverkar produktionen av melanin, pigmentet som är ansvarigt för mörk hud hos människor. Miljöfaktorer som exponering för solljus påverkar också hudfärgen.
• Ögonfärg: Två huvudgener är ansvariga för mörker och nyans av ögonfärg, men individuell ögonfärg varierar beroende på mörker, färg och intervall på grund av påverkan från andra gener.
• Hårfärg: Melaningener påverkar också hårfärgen, men exponering för solljus och ålder påverkar det också.
• Höjd: Höjden på en individ bestäms av gener som styr tillväxt av ben, organens storlek och kroppsform. Näring påverkar också tillväxt, och andra faktorer som läkemedel kan påverka höjden.

Variationen i polygena egenskaper hjälper till att förklara de stora skillnaderna i fenotyper som finns i avancerade organismer inklusive människor. Istället för att en enda gen ger upphov till ett specifikt drag, är de komplexa mekanismerna för polygen arv inklusive ofullständig dominans roten till en mängd olika egenskaper.