PAVELDIMUMAS: GENETINĖS BAZĖS, TYRIMO METODAI, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Paveldimumas yra nuosavybė, kuri turi išmatuojamą fenotipo charakteristika gyventojų turi būti dalijamasi arba paveldėtas per genotipo. Paprastai šis bruožas ar charakteris perduodamas iš tėvų jų palikuonims.

Paveldimo charakterio fenotipinė išraiška (atitinkanti matomus individo bruožus) yra jautri aplinkai, kurioje vystosi palikuonys, todėl ji nebūtinai bus reiškiama taip, kaip ir tėvų.

Kraujo tipo paveldimumas tarp AB ir O tėvų (Šaltinis: AB ir O_RegularInheritance.PNG: vartotojas: Dr.saptarshiderivative darbas: Ksd5 per Wikimedia Commons)

Eksperimentinių organizmų populiacijose gana lengva nustatyti, kokie yra paveldimi požymiai, nes tėvų bruožų pasireiškimas palikuoniuose gali būti stebimas auginant palikuonis toje pačioje aplinkoje, kurioje vystosi tėvai.

Kita vertus, laukinėse populiacijose sunku atskirti, kurie fenotipiniai požymiai yra perduodami paveldimumo būdu ir kurie yra besikeičiančių aplinkos sąlygų, tai yra epigenetinių pokyčių, rezultatas.

Ypač sunku atskirti daugumą fenotipinių bruožų žmonių populiacijose, kai buvo teigiama, kad geriausi tyrimo modeliai yra identiškos dvynių poros, atskirtos gimimo metu ir užaugant toje pačioje aplinkoje.

Vienas pirmųjų mokslininkų, tyrusių paveldimumą, buvo Gregoras Mendelis. Savo eksperimentuose Mendelis išgavo žirnių augalų linijas su simboliais, kurie buvo paveldėti ir beveik visiškai išreikšti tarp tėvų ir palikuonių.

Paveldimumo genetiniai pagrindai

Paveldimumas yra genų pernešimas per lytines reprodukcijas per lytines ląsteles (iš tėvų į palikuonis). Tačiau gametų sintezės ir sintezės metu įvyksta dvi rekombinacijos, kurios gali pakeisti šių genų išdėstymą ir seką.

Paveldimų bruožų eksperimentinį identifikavimą atliekantys mokslininkai dirba su grynosiomis linijomis, izogeniškomis daugumai lokusų (genetiškai vienodi), nes grynų linijų individai turi tą patį genotipą homozigotinėje formoje.

Izogeninės linijos garantuoja, kad genų architektūra branduolyje nedaro įtakos stebimam fenotipui, nes, nepaisant to, kad individai turi tą patį genotipą, keičiant genų padėtį branduolyje, fenotipas.

Tyrėjams grynų ir izogeninių linijų gavimas yra savotiška „garantija“, kad fenotipiniai bruožai, kuriuos turi tėvai ir palikuonys, yra genotipo rezultatas ir todėl yra visiškai paveldimi.

Mendelių galvijų kailio spalvos bruožai paveldimi (Šaltinis: Sciencia58 per Wikimedia Commons)

Nepaisant to, kad fenotipas visada yra genotipo produktas, svarbu nepamiršti, kad nors individai turi tą patį genotipą, gali atsitikti taip, kad ne visi genai yra išreikšti minėtu fenotipu.

Genų ekspresijos užtikrinimas yra labai sudėtingas tyrimas, nes kiekvieno genotipo jų raiška gali skirtis ir kartais šiuos genus reguliuoja kiti veiksniai, tokie kaip epigenetiniai veiksniai, aplinkos ar kiti genai.

Studijų metodai

Genetikos šaka, vadinama „Klasikine genetika“, orientuota į bruožų paveldimumo tyrimą. Klasikinėje genetikoje tėvai kartojami ištisų populiacijų palikuonimis kelioms kartoms, kol gaunamos grynos ir izogeninės linijos.

H2 statistika

Įrodžius bruožo paveldimumą, paveldimumo laipsnį galima įvertinti pagal statistinį indeksą, identifikuotą kaip H2.

Paveldimumas (H2) apskaičiuojamas kaip santykis tarp genotipinių vidurkių (S2g) dispersijų ir bendro populiacijos fenotipinio varianto (S2p). Populiacijos fenotipinį dispersiją galima suskaidyti į genotipinių vidurkių (S2g) ir likutinę dispersiją (S2e).

Paveldimumo statistika (H2) nurodo, kokia fenotipo variacijos dalis populiacijoje yra dėl genotipinio kitimo. Šis indeksas nenurodo, kokia yra individualaus fenotipo dalis, kuriai gali būti priskirtas jo palikimas ir aplinka.

Reikia atsižvelgti į tai, kad individo fenotipas yra jo genų ir aplinkos sąlygų, kuriomis jis vystosi, sąveikos pasekmė.

Moderni technika

Šiuo metu yra tokių priemonių kaip naujos kartos sekvenavimas (SNG), su kuriomis galima sekti visą individų genomą, kad paveldimus bruožus būtų galima atsekti in vivo. organizmų genomas.

Be to, šiuolaikinės bioinformatikos priemonės leidžia gana tiksliai modeliuoti branduolio architektūrą, kad apytiksliai nustatytų genus branduolyje.

Pavyzdžiai

- Paveldimumas augaluose

Buvo pasiūlytas statistinis metodas ženklų paveldimumui įvertinti komercinių interesų pasėlių rūšims. Todėl dauguma literatūros pavyzdžių yra susiję su maisto pramonei svarbiomis augalų rūšimis.

Visų augalų rūšių tiriamas agronominių interesų pobūdis, pavyzdžiui, atsparumas patogenams, vaisių derlius, atsparumas karštai ar šaltai temperatūrai, žalumynų dydis ir kt.

Klasikinis genetinis daržovių, pavyzdžiui, pomidorų, patobulinimas siekia parinkti augalus, kurių genotipas turi paveldimus požymius, kad būtų gauti didesnių, raudonų ir atsparių drėgnoje aplinkoje pomidorai.

Tokioms žolių rūšims, kaip kviečiai, siekiama pasirinkti paveldimus požymius pagal dydį, krakmolo kiekį ir sėklų kietumą. Šiuo tikslu veislės iš skirtingų vietų maišomos, kol gaunamos grynos kiekvienos jų linijos.

Gavus grynas linijas, jas genų inžinerijos būdu galima sujungti į hibridinę veislę, norint gauti transgeninius augalus, kurie surenka geriausius vienos veislės ženklus.

- Paveldimumas žmonėms

Medicinoje tiriama, kaip kai kurie asmenybės sutrikimai perduodami tarp tėvų ir palikuonių.

Pvz., Lėtinė depresija yra fenotipinis bruožas, kuris yra genotipo produktas, tačiau jei to genotipo žmonės gyvena pažįstamoje, laimingoje, stabilioje ir nuspėjamoje aplinkoje, genotipo fenotipas gali būti niekada nematytas.

Elgesio genetika ypač domina intelekto koeficiento (IQ) paveldimumą. Iki šiol buvo nustatyta, kad aukštas IQ yra tokie pat paveldimi požymiai kaip ir normalus IQ.

Tačiau didelis IQ arba lėtinė depresija išreiškiama priklausomai nuo aplinkos stimuliavimo.

Tipiškas paveldimumo pavyzdys yra ūgio pobūdis. Jei vienas iš tėvų yra aukštas, greičiausiai palikuonys yra aukšti. Tačiau būtų akivaizdžiai neteisinga manyti, kad žmogaus ūgis 1,80 m yra dėl genų, o dar 0,3 m - dėl aplinkos.

Daugeliu atvejų ilgaamžiškumas taip pat buvo tiriamas kaip paveldimas bruožas. Atliekant ilgaamžiškumo tyrimus su žmonėmis, atliekama šeimos genealogija, bandant įtraukti duomenis apie aplinką, kurioje gyveno kiekvienas iš genealoginio medžio individų.

Daugelio ilgaamžiškumo tyrimų metu nustatyta, kad šis bruožas daugeliu atvejų elgiasi kaip paveldimas požymis ir netgi padidėja kiekvienoje kartoje, jei jis išauginamas tinkamoje aplinkoje.

Nuorodos

1. Bratko, D., Butković, A., ir Vukasović Hlupić, T. (2017). Asmenybės paveldimumas. Psihologijske baimės, 26 (1), 1–24.
2. de los Campos, G., Sorensen, D., ir Gianola, D. (2015). Genomo paveldimumas: kas tai yra? „PLoS Genetics“, 11 (5), e1005048.
3. Devlin, B., Daniels, M., ir Roeder, K. (1997). IQ paveldimumas. „Nature“, 388 (6641), 468.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ir Miller, JH (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillanas.
5. Mousseau, TA ir Roff, DA (1987). Natūrali atranka ir kūno rengybos komponentų paveldimumas. Paveldimumas, 59 (2), 181.
6. Vukasović, T., ir Bratko, D. (2015). Asmenybės paveldimumas: elgesio genetinių tyrimų metaanalizė. Psichologinis biuletenis, 141 (4), 769.
7. Wray, N., ir Visscher, P. (2008). Įvertinti bruožo paveldimumą. Gamtos mokslai, 1 (1), 29.