يرجع انتقال السمات من جيل إلى جيل إلى التفاعل بين الجينات المختلفة. ما هو الجين وما أنواع التفاعل بينهما؟
ما هو الجين؟
تحت الجين في الوقت الحاضر ، هم يقصدون وحدة نقل المعلومات الوراثية. توجد الجينات في الحمض النووي وتشكل أقسامها الهيكلية. كل جين مسؤول عن تخليق جزيء بروتين معين ، والذي يحدد مظهر سمة معينة في البشر.
يحتوي كل جين على العديد من الأنواع الفرعية أو الأليلات ، والتي تسبب مجموعة متنوعة من السمات (على سبيل المثال ، العيون البنية ترجع إلى الأليل السائد للجين ، بينما الأزرق هو سمة متنحية). توجد الأليلات في نفس مناطق الكروموسومات المتجانسة ، ويسبب انتقال كروموسوم أو آخر ظهور سمة أو أخرى.
تتفاعل جميع الجينات مع بعضها البعض. هناك عدة أنواع من تفاعلهم - أليلة وغير أليلية. تبعا لذلك ، التفاعلالجينات الأليلية وغير الأليلية. كيف يختلفون عن بعضهم البعض وكيف يعبرون عن أنفسهم؟
تاريخ الاكتشاف
قبل اكتشاف أنواع تفاعل الجينات غير الأليلية ، كان من المقبول عمومًا أن الهيمنة الكاملة فقط ممكنة (إذا كان هناك جين مهيمن ، فستظهر السمة ؛ إذا كانت غائبة ، فسيكون هناك لا تكون سمة). ساد مذهب التفاعل الأليلي ، الذي كان لفترة طويلة العقيدة الرئيسية لعلم الوراثة. تم البحث على نطاق واسع عن الهيمنة وتم اكتشاف أنواع مثل الهيمنة الكاملة وغير الكاملة والهيمنة المشتركة والسيطرة المفرطة.
كل هذه المبادئ كانت خاضعة لقانون مندل الأول ، والذي نص على توحيد الجيل الأول من الهجينة.
بعد مزيد من المراقبة والبحث ، لوحظ أنه لم يتم تعديل كل العلامات وفقًا لنظرية الهيمنة. من خلال دراسة أعمق ، ثبت أن الجينات نفسها لا تؤثر فقط على مظهر سمة أو مجموعة من الخصائص. وهكذا ، تم اكتشاف أشكال تفاعل الجينات غير الأليلية.
ردود الفعل بين الجينات
كما قيل ، ساد مذهب الميراث السائد لفترة طويلة. في هذه الحالة ، حدث تفاعل أليلي ، تتجلى فيه السمة فقط في حالة متغايرة الزيجوت. بعد اكتشاف أشكال مختلفة من تفاعل الجينات غير الأليلية ، تمكن العلماء من شرح أنواع الوراثة غير المبررة حتى الآن والحصول على إجابات للعديد من الأسئلة.
وجد أن تنظيم الجينات يعتمد بشكل مباشر على الإنزيمات. سمحت هذه الإنزيمات للجينات بالتفاعل بشكل مختلف. في الوقت نفسه ، استمر تفاعل الجينات الأليلية وغير الأليلية وفقًا لنفس المبادئ والأنماط. أدى ذلك إلى استنتاج مفاده أن الوراثة لا تعتمد على الظروف التي تتفاعل فيها الجينات ، وأن سبب الانتقال غير النمطي للصفات يكمن في الجينات نفسها.
التفاعل غير الأليلي فريد من نوعه ، مما يجعل من الممكن الحصول على مجموعات جديدة من السمات التي تحدد درجة جديدة من بقاء الكائنات الحية وتطورها.
الجينات غير الأليلية
غير الأليلات هي تلك الجينات المترجمة في أجزاء مختلفة من الكروموسومات غير المتجانسة. لديهم وظيفة تخليقية واحدة ، لكنهم يشفرون تكوين بروتينات مختلفة تسبب علامات مختلفة. يمكن لمثل هذه الجينات ، التي تتفاعل مع بعضها البعض ، أن تتسبب في تطور السمات في مجموعات متعددة:
- سمة واحدة ستكون بسبب تفاعل عدة جينات مختلفة تمامًا.
- سمات متعددة تعتمد على جين واحد.
التفاعلات بين هذه الجينات أكثر تعقيدًا إلى حد ما من التفاعل الأليلي. ومع ذلك ، فإن كل نوع من أنواع التفاعلات هذه له ميزاته وخصائصه.
ما هي أنواع تفاعل الجينات غير الأليلية؟
- رعاف.
- بوليميريا.
- التكامل
- عمل الجينات المعدلة.
- تفاعل متعدد الاتجاهات.
الجميعمن هذه الأنواع من التفاعلات لها خصائصها الفريدة وتتجلى بطريقتها الخاصة.
يجب أن نتناول كل منها بمزيد من التفصيل
Epistasis
هذا التفاعل بين الجينات غير الأليلية - الرعاف - يُلاحظ عندما يقوم أحد الجينات بقمع نشاط آخر (يُطلق على الجين الكابح اسم الجين المعرفي ، ويسمى الجين المكبوت الجين الوراثي).
يمكن أن يكون التفاعل بين هذه الجينات سائدًا أو متنحيًا. يُلاحظ السائد عندما يقوم الجين المعرفي (عادةً ما يُشار إليه بالحرف الأول ، إذا لم يكن له مظهر خارجي مظهري) يقوم بقمع الجين الوراثي (عادةً ما يُشار إليه ب أو ب). يحدث النزف المتنحي عندما يثبط الأليل المتنحي للجين المعرفي التعبير عن أي من أليلات الجين الوراثي.
الانقسام حسب السمة المظهرية ، مع كل نوع من هذه التفاعلات ، يختلف أيضًا. في حالة الرعاف السائدة ، غالبًا ما يتم ملاحظة الصورة التالية: في الجيل الثاني ، وفقًا للأنماط الظاهرية ، سيكون التقسيم على النحو التالي - 13: 3 ، 7: 6: 3 أو 12: 3: 1. كل هذا يتوقف على الجينات التي تتقارب
مع التنحي ، التقسيم هو: 9: 3: 4 ، 9: 7 ، 13: 3.
التكامل
تفاعل الجينات غير الأليلية ، حيث يتم تكوين نمط ظاهري جديد غير مرئي حتى الآن ، عند دمج الأليلات السائدة للعديد من الصفات ، ويسمى التكامل.
على سبيل المثال ، هذا النوع من التفاعل بين الجينات هو الأكثر شيوعًا في النباتات (خاصة القرع).
إذا كان النمط الوراثي للنبات يحتوي على أليل سائد أ أو ب ، فإن النبات يحصل على شكل كروي. إذا كان التركيب الوراثي متنحيًا ، فعادة ما يكون شكل الجنين ممدودًا.
إذا كان هناك نوعان من الأليلات السائدة (A و B) في التركيب الوراثي في نفس الوقت ، يصبح اليقطين على شكل قرص. إذا واصلنا العبور (أي واصلنا هذا التفاعل بين الجينات غير الأليلية مع القرع من خط نقي) ، ففي الجيل الثاني يمكنك الحصول على 9 أفراد بشكل قرصي ، 6 منهم بشكل كروي وقرع واحد ممدود.
يسمح لك هذا التهجين بالحصول على أشكال هجينة جديدة من النباتات بخصائص فريدة.
عند البشر ، يتسبب هذا النوع من التفاعل في التطور الطبيعي للسمع (جين واحد لتطوير القوقعة ، والآخر للعصب السمعي) ، وفي وجود سمة واحدة مهيمنة فقط ، يظهر الصمم.
بوليميريا
غالبًا لا يعتمد مظهر سمة على وجود أليل سائد أو متنحي للجين ، ولكن على عددهم. تفاعل الجينات غير الأليلية - البوليميريا - هو مثال على مثل هذا المظهر.
يمكن أن يستمر الإجراء البوليمري للجينات بتأثير تراكمي (تراكمي) أو بدونه. أثناء التراكم ، تعتمد درجة ظهور السمة على التفاعل الجيني العام (كلما زاد عدد الجينات ، زادت وضوح السمة). يتم تقسيم النسل الذي له تأثير مماثل على النحو التالي - 1: 4: 6: 4: 1 (تنخفض درجة التعبير عن السمة ، أي في فرد واحد تكون السمة واضحة إلى أقصى حد ، وفي حالات أخرى يلاحظ انقراضها حتى الاختفاء التام)
إذا لم يتم ملاحظة أي إجراء تراكمي ، إذنمظهر من مظاهر السمة يعتمد على الأليلات السائدة. إذا كان هناك أليل واحد على الأقل ، فستحدث السمة. بتأثير مماثل ، يتم تقسيم النسل بنسبة 15: 1.
عمل الجينات المعدلة
تفاعل الجينات غير الأليلية ، الذي يتحكم فيه عمل المعدلات ، نادر نسبيًا. مثال على هذا التفاعل هو كما يلي:
- على سبيل المثال ، هناك جين D مسؤول عن كثافة اللون. في الحالة السائدة ، ينظم هذا الجين ظهور اللون ، بينما في تكوين نمط وراثي متنحي لهذا الجين ، حتى لو كانت هناك جينات أخرى تتحكم بشكل مباشر في اللون ، سيظهر "تأثير تخفيف اللون" ، والذي غالبًا ما يتم ملاحظته في الفئران البيضاء حليبي.
- مثال آخر على مثل هذا التفاعل هو ظهور بقع على جسم الحيوانات. على سبيل المثال ، هناك جين F ، وظيفته الرئيسية هي توحيد تلوين الصوف. مع تكوين نمط وراثي متنحي ، سوف يتلون الغلاف بشكل غير متساو ، مع ظهور ، على سبيل المثال ، بقع بيضاء في منطقة أو أخرى من الجسم.
مثل هذا التفاعل بين الجينات غير الأليلية في البشر نادر جدًا.
تعدد الأشكال
في هذا النوع من التفاعل ، ينظم جين واحد التعبير أو يؤثر على درجة التعبير عن جين آخر.
في الحيوانات ، تجلى تعدد الأشكال على النحو التالي:
- في الفئران ، يعتبر التقزم مثالاً على تعدد الأشكال. لقد لوحظ أنه عند عبور الفئران العادية المظهرية فيفي الجيل الأول ، اتضح أن جميع الفئران قزمة. استنتج أن القزامة ناتجة عن جين متنحي. توقفت الزيجوت المتماثلة الزيجوت المتنحية عن النمو ، وكانت أعضائها الداخلية وغددها متخلفة. أثر هذا الجين القزم على نمو الغدة النخامية في الفئران ، مما أدى إلى انخفاض في تخليق الهرمونات وتسبب في كل العواقب.
- التلوين البلاتيني في الثعالب. تجلى تعدد الزيجوت في هذه الحالة من خلال جين قاتل ، والذي تسبب في وفاة الأجنة عند تشكل الزيجوت المتماثل المهيمن.
- في البشر ، ظهر تفاعل متعدد الاتجاهات في بيلة الفينيل كيتون وكذلك متلازمة مارفان.
دور التفاعلات غير الأليلية
من الناحية التطورية ، تلعب جميع أنواع تفاعل الجينات غير الأليلية المذكورة أعلاه دورًا مهمًا. تتسبب تركيبات الجينات الجديدة في ظهور ميزات وخصائص جديدة للكائنات الحية. في بعض الحالات ، تساهم هذه العلامات في بقاء الكائن الحي ، وفي حالات أخرى ، على العكس من ذلك ، تتسبب في موت هؤلاء الأفراد الذين سيبرزون بشكل كبير من جنسهم.
يستخدم التفاعل غير الأليلي للجينات على نطاق واسع في تربية الوراثة. يتم الحفاظ على بعض أنواع الكائنات الحية بسبب إعادة التركيب الجيني. تكتسب الأنواع الأخرى خصائص ذات قيمة عالية في العالم الحديث (على سبيل المثال ، تربية سلالة جديدة من الحيوانات تتمتع بقدر أكبر من القدرة على التحمل والقوة الجسدية من والديها).
العمل جار على استخدام هذه الأنواع من الميراث في البشرالقضاء على السمات السلبية من الجينوم البشري وإنشاء نمط وراثي جديد خالٍ من العيوب.
