Sự truyền các tính trạng từ thế hệ này sang thế hệ khác là do sự tương tác giữa các gen khác nhau. Gen là gì và các kiểu tương tác giữa chúng là gì?
Gen là gì?
Dưới gen ở thời điểm hiện tại, chúng có nghĩa là đơn vị truyền thông tin di truyền. Các gen nằm trong DNA và tạo thành các phần cấu trúc của nó. Mỗi gen chịu trách nhiệm tổng hợp một phân tử protein cụ thể, xác định sự biểu hiện của một tính trạng cụ thể ở người.
Mỗi gen có một số phân loài hoặc một số alen gây ra nhiều tính trạng khác nhau (ví dụ mắt nâu là do alen trội của gen đó quy định, còn màu xanh lam là tính trạng lặn). Các alen nằm trên các vùng giống nhau của các nhiễm sắc thể tương đồng và sự truyền nhiễm sắc thể này hoặc nhiễm sắc thể khác gây ra sự biểu hiện của một hoặc một tính trạng khác.
Tất cả các gen tương tác với nhau. Có một số loại tương tác của chúng - alen và không alen. Theo đó, sự tương tácgen alen và gen không alen. Chúng khác nhau như thế nào và chúng biểu hiện ra sao?
Lịch sử khám phá
Trước khi các kiểu tương tác của các gen không alen được phát hiện, người ta thường chấp nhận rằng chỉ có trội hoàn toàn mới có thể xảy ra (nếu có gen trội thì tính trạng mới xuất hiện; nếu không có gen trội thì sẽ xuất hiện không có đặc điểm). Học thuyết về tương tác alen, vốn là giáo điều chính của di truyền học trong một thời gian dài, đã thịnh hành. Sự thống trị đã được nghiên cứu rộng rãi và các loại như thống trị hoàn toàn và không hoàn toàn, đồng thống trị và thống trị quá mức đã được phát hiện.
Tất cả những nguyên tắc này đều tuân theo định luật đầu tiên của Mendel, quy luật này nêu rõ tính đồng nhất của các giống lai thế hệ đầu tiên.
Sau khi quan sát và nghiên cứu thêm, người ta nhận thấy rằng không phải tất cả các dấu hiệu đều điều chỉnh theo lý thuyết thống trị. Với một nghiên cứu sâu hơn, nó đã được chứng minh rằng không chỉ các gen giống nhau ảnh hưởng đến sự biểu hiện của một tính trạng hoặc một nhóm tính chất. Do đó, các dạng tương tác của các gen không alen đã được phát hiện.
Phản ứng giữa các gen
Như đã nói, học thuyết thừa kế thống trị đã thịnh hành trong một thời gian dài. Trong trường hợp này, một tương tác alen đã diễn ra, trong đó tính trạng chỉ biểu hiện ở trạng thái dị hợp tử. Sau khi các hình thức tương tác khác nhau của các gen không alen được phát hiện, các nhà khoa học đã có thể giải thích các kiểu di truyền chưa giải thích được cho đến nay và nhận được câu trả lời cho nhiều câu hỏi.
Người ta thấy rằng quy định gen phụ thuộc trực tiếp vào các enzym. Các enzym này cho phép các gen phản ứng khác nhau. Đồng thời, tương tác giữa gen alen và gen không alen diễn ra theo nguyên tắc và kiểu hình giống nhau. Điều này dẫn đến kết luận rằng sự di truyền không phụ thuộc vào điều kiện mà các gen tương tác và lý do cho sự truyền các tính trạng không điển hình nằm ở chính các gen.
Tương tác không alen là duy nhất, giúp có thể có được các tổ hợp tính trạng mới quyết định mức độ tồn tại và phát triển mới của sinh vật.
Gen không alen
Không alen là những gen khu trú ở các phần khác nhau của nhiễm sắc thể không tương đồng. Chúng có một chức năng tổng hợp, nhưng chúng mã hóa sự hình thành các protein khác nhau gây ra các dấu hiệu khác nhau. Các gen như vậy, phản ứng với nhau, có thể gây ra sự phát triển của các tính trạng trong một số tổ hợp:
- Một tính trạng sẽ do sự tương tác của một số gen hoàn toàn khác nhau.
- Nhiều tính trạng sẽ phụ thuộc vào một gen.
Phản ứng giữa các gen này có phần phức tạp hơn so với tương tác alen. Tuy nhiên, mỗi loại phản ứng này đều có những tính năng và đặc điểm riêng.
Kiểu tương tác của các gen không alen là gì?
- Epistasis.
- Polymeria.
- Sự bổ sung.
- Hoạt động của gen sửa đổi.
- Tương tác Pleiotropic.
Mọi ngườitrong số các loại tương tác này có các thuộc tính độc đáo riêng và thể hiện theo cách riêng của nó.
Chúng ta nên xem xét chi tiết hơn về từng thứ.
Epistasis
Sự tương tác này của các gen không alen - chứng epistasis - được quan sát thấy khi một gen ngăn chặn hoạt động của gen khác (gen ngăn chặn được gọi là epistatic và gen bị ức chế được gọi là gen giảm tĩnh).
Phản ứng giữa các gen này có thể là trội hoặc lặn. Hiện tượng chảy máu cam chiếm ưu thế được quan sát thấy khi gen chống chảy máu (thường được ký hiệu bằng chữ I, nếu nó không có biểu hiện bên ngoài, kiểu hình) ngăn chặn gen giảm tĩnh mạch (nó thường được ký hiệu là B hoặc b). Hiện tượng chảy máu cam xảy ra khi alen lặn của gen kìm hãm ức chế sự biểu hiện của bất kỳ alen nào trong số các alen của gen giảm tĩnh mạch.
Phân li theo tính trạng kiểu hình, với mỗi kiểu tương tác cũng khác nhau. Với bệnh di truyền trội, hình ảnh sau đây thường được quan sát thấy rõ hơn: ở thế hệ thứ hai, theo kiểu hình, sự phân chia sẽ như sau - 13: 3, 7: 6: 3 hoặc 12: 3: 1. Tất cả phụ thuộc vào gen nào hội tụ.
Với bệnh lý di truyền lặn, sự phân chia là: 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.
Sự bổ sung
Sự tương tác của các gen không alen, trong đó, khi các alen trội của một số tính trạng kết hợp với nhau, một kiểu hình mới, cho đến nay chưa được nhìn thấy được hình thành và được gọi là tính bổ sung.
Ví dụ: kiểu phản ứng giữa các gen này phổ biến nhất ở thực vật (đặc biệt là bí ngô).
Nếu kiểu gen của cây có alen trội A hoặc B thì cây rau đó có dạng hình cầu. Nếu kiểu gen là lặn thì hình dạng của thai nhi thường dài ra.
Nếu trong kiểu gen có đồng thời hai alen trội (A và B) thì quả bí trở thành hình đĩa. Nếu chúng ta tiếp tục lai (tức là tiếp tục tương tác giữa các gen không alen với bí ngô thuộc dòng thuần) thì ở thế hệ thứ hai bạn có thể thu được 9 cá thể có hình đĩa, 6 cá thể hình cầu và một bí ngô dài.
Việc lai giống như vậy cho phép bạn tạo ra các dạng cây lai mới với các đặc tính độc đáo.
Ở người, kiểu tương tác này gây ra sự phát triển bình thường của thính giác (một gen cho sự phát triển của ốc tai, gen kia cho dây thần kinh thính giác), và khi chỉ có một tính trạng trội, bệnh điếc sẽ xuất hiện.
Polymeria
Thường thì sự biểu hiện của một tính trạng không dựa trên sự hiện diện của alen trội hoặc lặn của một gen, mà dựa vào số lượng của chúng. Sự tương tác của các gen không alen - polymeria - là một ví dụ về biểu hiện như vậy.
Tác động cao phân tử của các gen có thể tiến hành theo hiệu ứng tích lũy (tích lũy) hoặc không. Trong quá trình cộng gộp, mức độ biểu hiện của một tính trạng phụ thuộc vào tương tác tổng thể của gen (càng nhiều gen thì tính trạng càng rõ rệt). Các con với tác động tương tự được chia như sau - 1: 4: 6: 4: 1 (mức độ biểu hiện của tính trạng giảm đi, tức là ở một cá thể, tính trạng này được biểu hiện tối đa, ở những cá thể khác, sự tuyệt chủng của nó được quan sát cho đến khi biến mất hoàn toàn).
Nếu không có hành động tích lũy nào được quan sát, thìsự biểu hiện của một tính trạng phụ thuộc vào các alen trội. Nếu có ít nhất một alen như vậy thì tính trạng sẽ diễn ra. Với hiệu ứng tương tự, việc phân tách ở thế hệ con cái tiến hành theo tỷ lệ 15: 1.
Hoạt động của các gen sửa đổi
Tương tác của các gen không alen, được kiểm soát bởi hoạt động của các chất điều chỉnh, tương đối hiếm. Ví dụ về tương tác như sau:
- Ví dụ: có một gen D chịu trách nhiệm về cường độ màu sắc. Ở trạng thái trội, gen này quy định sự xuất hiện của màu sắc, trong khi sự hình thành kiểu gen lặn của gen này, ngay cả khi có các gen khác kiểm soát trực tiếp màu sắc, thì "hiệu ứng pha loãng màu" sẽ xuất hiện, điều này thường được quan sát thấy ở chuột bạch như sữa.
- Một ví dụ khác về phản ứng như vậy là sự xuất hiện của đốm trên cơ thể động vật. Ví dụ, có gen F, chức năng chính của gen này là tính đồng nhất của màu len. Với sự hình thành của kiểu gen lặn, bộ lông sẽ có màu không đồng đều, ví dụ như xuất hiện các đốm trắng ở một hoặc một số vùng khác trên cơ thể.
Tương tác giữa các gen không alen ở người như vậy là khá hiếm.
Pleiotropy
Trong kiểu tương tác này, một gen quy định sự biểu hiện hoặc ảnh hưởng đến mức độ biểu hiện của gen khác.
Ở động vật, hiện tượng đa dưỡng thể tự biểu hiện như sau:
- Ở chuột, bệnh lùn là một ví dụ của bệnh đa hình. Người ta quan sát thấy rằng khi lai những con chuột bình thường về kiểu hình ởTrong thế hệ đầu tiên, tất cả các con chuột đều bị lùn. Người ta kết luận rằng bệnh lùn là do gen lặn gây ra. Các thể đồng hợp tử lặn ngừng phát triển, các cơ quan nội tạng và các tuyến của chúng kém phát triển. Gen gây bệnh lùn này ảnh hưởng đến sự phát triển của tuyến yên ở chuột, dẫn đến giảm tổng hợp hormone và gây ra tất cả hậu quả.
- Màu bạch kim ở cáo. Pleiotropy trong trường hợp này được biểu hiện bởi một gen gây chết, khi gen đồng hợp tử trội được hình thành, gây ra cái chết của phôi.
- Ở người, một tương tác về màng phổi đã được chứng minh trong bệnh phenylketon niệu cũng như hội chứng Marfan.
Vai trò của các tương tác không alen
Về mặt tiến hóa, tất cả các kiểu tương tác trên của các gen không alen đều đóng vai trò quan trọng. Tổ hợp gen mới làm xuất hiện các đặc điểm và tính chất mới của cơ thể sống. Trong một số trường hợp, những dấu hiệu này góp phần vào sự tồn tại của sinh vật, ở những trường hợp khác, ngược lại, chúng gây ra cái chết cho những cá thể nổi bật hơn hẳn so với loài của chúng.
Tương tác không alen của gen được sử dụng rộng rãi trong di truyền giống. Một số loài sinh vật sống được bảo tồn do sự tái tổ hợp gen như vậy. Các loài khác có được những đặc tính được đánh giá cao trong thế giới hiện đại (ví dụ: lai tạo một giống động vật mới có sức chịu đựng và thể chất tốt hơn bố mẹ của nó).
Đang tiến hành nghiên cứu việc sử dụng các loại di truyền này ở người đểloại bỏ các tính trạng tiêu cực khỏi bộ gen người và tạo ra một kiểu gen mới không có khuyết tật.
