Неповне домінування: визначення, пояснення та приклад

Просунуті організми, такі як тварини, отримують два набори генів по одному набору від кожного з батьків. Поки загальний генетичний код однаковий, батьки часто мають різні версії одного і того ж гена. Як результат, успадкований генетичний код може містити копії двох версій; один може бути домінантний тоді як інший може бути рецесивний.

Коли один ген виробляє певну ознаку в організмі, Спадкування Менделя застосовуються правила. Вперше їх запропонував австрійський чернець Грегор Мендель у 19 столітті та детально опишіть, як успадковуються окремі гени, за допомогою кількох простих правил. Мендель працював із рослинами гороху та визначав домінантні та рецесивні алелі.

Однак більшість характеристик організму не виробляються одним геном. Натомість багато генів впливають на характеристику, а деякі гени впливають на кілька рис організму. Оскільки прості правила Менделя в таких випадках не застосовуються, неменделівська спадщина займається цими складними процесами. Там, де Мендель припускав, що одна з двох версій гена є домінуючою, неменделівське успадкування визнає, що в деяких випадках домінування є неповним.

Робота Грегора Менделя з рослинами гороху була зосереджена на спостережуваних рисах, таких як колір квітки та форма стручків. Мендель намагався визначити, які гени продукують фіолетові та білі квіти та інші ознаки рослини гороху. Він обрав риси, які в основному були спричинені одним геном; в результаті він зміг просто пояснити спадщину.

Його основні висновки були такими:

• Кожен організм має дві версії гена.
• Кожен з батьків вносить одну версію.
• Якщо дві версії однакові, організм виявляє відповідну ознаку.
• Якщо дві версії різні, організм виявлятиме домінантну рису.

У меделіанському спадкуванні називаються дві генні версії, успадковані від батьків алелі. Алелі можуть бути домінантними або рецесивними. Особа, яка має одного або двох домінантні алелі матиме ознаку, кодовану домінантним геном.

Для осіб з двома рецесивні алелі, з'явиться рецесивна ознака. За словами Менделя, наявність або відсутність окремих генів та їх алелів пояснювали, які ознаки проявляються в рослинах гороху.

До Менделя більшість вчених вважали, що риси передаються як суміш рис батьків. Проблема полягала в тому, що часто у дітей не було такої суміші, як тоді, коли синьоокий батько та кареокий батько народжували синьооку дитину.

Мендель припустив, що ознаки були результатом наявності або відсутності домінантного алелю. Його теорія досі застосовується до ознак, продукованих одним геном.

Наприклад, Мендель довів, що рослини гороху з коротким і довгим батьком не дають рослини середньої довжини, а лише короткі або довгі рослини. Рослини, у яких був один із батьків із гладкими та один із батьків із зморшкуватими стручками, не давали злегка зморшкуватих стручків, а ні зморшкуватих, ні гладких стручків.

Там було відсутність суміші рис.

Більшість ознак продукуються багатьма генами. Наприклад, існує багато рослин з діапазоном довжин, не тільки короткі та довгі рослини. Коли коротка і довга рослина виробляє рослину середньої довжини, це повинно бути через вплив декількох генів або відсутності повного домінування домінуючого гена.

Цей вид спадщини називається неменделівською спадщиною.

Загальна колекція генів організму - це генотип тоді як колекція спостережуваних ознак, продукованих генотипом, називається фенотип. Фенотипи базуються на генотипі, але на них можуть впливати фактори навколишнього середовища та поведінка організму.

Наприклад, рослина може мати генотип для вирощування високорослих і кущистих, але якщо воно росте в бідному грунті, воно все одно може бути дрібним і рідким.

Організми, які мають два домінантні або два рецесивні алелі, є гомозиготний для цього гена, тоді як ті, які мають домінантний та рецесивний алель, є гетерозиготний. Це стає важливим для неменделівського успадкування, оскільки гомозиготні організми мають чітку генну експресію двох домінантних або рецесивних алелів і мають відповідний фенотип.

У гетерозиготних організмів з домінантним і рецесивним алелем взаємозв'язок домінант / рецесив може бути не повним, і обидва алелі можуть бути виражені в різній мірі.

Фактори, крім генотипу, що впливають на фенотип, включають наступне:

• Доступні ресурси, такі як поживні речовини, простір та житло.
• Токсини, такі як промислові відходи та стічні води.
• Випромінювання, як природне, так і штучне.
• Екстремальні температури.
• Наявність хижаків.

Взаємодія домінантних та рецесивних алелів у поєднанні з факторами навколишнього середовища виробляє фенотип із генотипу, що походить.

Складний характер неменделівського успадкування ґрунтується на тому, що багато ознак є результатом впливу багатьох різних генів, факторів навколишнього середовища та поведінки організму. На додаток до цих впливів, алелі a ген може виробляти різні фенотипи завдяки наступним чотирьом механізмам:

• Сумісність: Два алелі одного і того ж гена експресуються і демонструють свою ознаку. Наприклад, кошеня, що походить від чорної кішки, і біла кішка може мати алелі чорно-білого хутра і мати чорно-білі плями.
  
• Неповне домінування: Домінантний і рецесивний алель утворюють проміжну ознаку, оскільки домінування домінантного алелю є неповним, а рецесивний алель впливає на ознаку. Наприклад, рослина з домінуючим алелем червоної квітки та рецесивним алелем білої квітки може давати рожеві квіти.
• Змінна експресивність: Алелі ознаки не завжди виражені повною мірою. Наприклад, синдром Марфана - це розлад сполучної тканини по всьому тілу, але симптоми сильно відрізняються, оскільки інші гени та фактори зовнішнього середовища впливають на експресію генів.
• Неповна пенетрантність: Особа з домінантним алелем не завжди виявляє відповідну рису. Алель повністю виражений, але не викликає появи фенотипу. Наприклад, ген може зробити людину сприйнятливою до раку, але рак з’являється лише тоді, коли присутні інші фактори.

Коли неповне домінування присутнє для певної ознаки, гетерозиготне потомство може мати суміш ознак своїх батьків і мати проміжний фенотип. У людини колір шкіри є прикладом неповного домінування, оскільки гени, що відповідають за вироблення меланіну, і світла або темна шкіра не можуть встановити домінування.

Як результат, у нащадків часто колір шкіри, який знаходиться між тонами шкіри батьків.

Механізм неповного домінування має дещо інші наслідки, коли він проявляється в окремих генах у порівнянні з багатогеновим або полігенним генотипом.

Можливі відмінності у фенотипах, зумовлені генами з неповним домінуванням, включають такі варіації:

• Поодинокі гетерозиготні гени: Жоден з алелей у домінантній / рецесивній генній парі не є повністю домінантним. Результатом є поєднання ознак, представлених двома алелями. Наприклад, гомозиготні снапграгони мають червоні або білі квіти, але гетерозиготні нащадки можуть мати рожеві квіти.
• Кілька генів: Ця риса виробляється внаслідок дії багатьох генів. Деякі алелі мають неповне домінування і вносять суміш ознак у ознаку. Наприклад, у кольорі очей людини гени, відповідальні за темний колір, не є повністю домінуючими і вносять темний колір.
• Інші впливи: На алелі з неповним домінуванням можуть впливати інші гени або інші фактори, повністю окремі від кодованої ознаки. Наприклад, зріст людини визначається багатьма генетичними факторами, включаючи неповне домінування, але харчування також впливає на ріст та індивідуальний зріст.

В результаті цих варіацій неповне домінування може призвести до велика різноманітність фенотипів і може допомогти пояснити безперервні зміни багатьох рис.

Мендель не спостерігав неповного домінування у своїх експериментах з рослинами гороху, але неменделівські механізми успадкування, включаючи неповне домінування, є більш поширеними, ніж менделівське успадкування.

Поодинокі ознаки, на які впливає кілька генів, передаються нащадкам шляхом полігенного успадкування. Колір у тварин буває часто полігенний, і кожен ген трохи сприяє створенню загального кінцевого фенотипу. У межах генів існує додаткова різниця між алелями, кожна пара алелів приносить a потенційні чотири різні внески, а також варіації через ступінь домінування та гена вираз.

З такою великою кількістю факторів складно скласти точну картину того, як формується якась ознака та які гени та алелі вносять свій внесок. Пари алелів завжди знаходяться в одному і тому ж місці або в локусі хромосоми, але самі гени важче знайти.

Сприяючий ген може бути пов'язаним геном, що знаходиться поруч із хромосомою, або може бути на іншому кінці. Деякі сприяючі гени можуть бути в інших хромосомах, і вони можуть експресуватися лише за певних обставин.

Полігенні впливи за ознакою може включати наступне:

• Домінантний алель.
  
• Два рецесивні алелі.
• Домінантний і рецесивний алель з неповним домінуванням.
• Два кодомінантних алелі.
• Ген не повністю виражений через вплив інших генів.
• Ген повністю експресований, але з частковою пенетрантністю через фактори навколишнього середовища.

Усі ці можливості стосуються кожного з генів ознаки, яка має множинні генетичні впливи. Отриманий фенотип можна детально описати, але точні генетичні впливи, що лежать в основі, часто менш чіткі.

Хоча правила Менделя щодо успадкування алелів, як правило, відповідають дійсності і навіть працюють на рівні алелів для ознак з кількома генами, правила успадкування повних полігенні риси набагато складніші. На полігенні ознаки впливає багато факторів, що впливають на експресію та пенетрантність генів.

Типові приклади для людей включають наступне:

• Колір шкіри: Багато генів впливають на вироблення меланін, пігмент, який відповідає за темну шкіру у людини. Такі фактори навколишнього середовища, як вплив сонячного світла, також впливають на колір шкіри.
• Колір очей: Два основних гени відповідають за темряву та відтінок кольору очей, але індивідуальний колір очей змінюється залежно від темряви, кольору та діапазону внаслідок впливу інших генів.
• Колір волосся: Гени меланіну також впливають на колір волосся, але також вплив сонячного світла та вік.
• Висота: Зріст особини визначається генами, що регулюють ріст кісток, розмірами органів та формою тіла. Харчування також впливає на ріст, а інші фактори, такі як фармацевтичні препарати, можуть впливати на зріст.

Різноманітність полігенних ознак допомагає пояснити величезні відмінності у фенотипах, виявлених у розвинених організмах, включаючи людей. Замість одного гена, що породжує конкретну ознаку, складні механізми полігенного успадкування, включаючи неповне домінування, лежать в основі різноманітного спектру характеристик.