HETEROZĖ: GYVŪNŲ, AUGALŲ, ŽMONIŲ PAGERĖJIMAS - BIOLOGIJA - 2025

Heterozė , taip pat žinomas kaip heterozygote pranašumą ir hibridinių energingai, yra genetinis reiškinys, pasireiškiantis tobulinimo, atsižvelgiant į tėvų, fiziologinei rezultatų pirmosios kartos tarp tolimų giminaičių tos pačios rūšies, arba tarp kryžiaus skirtingų rūšių, augalų ir gyvūnų.

Fiziologinės savybės pagerėja, pavyzdžiui, padidėjus sveikatai, pažintinėms galimybėms ar masei, atsižvelgiant į naudingas fenotipines savybes, atsirandančias dėl tinkamesnio genotipo.

Šaltinis: pixabay.com

Reikia pažymėti, kad tolimi giminaičiai supranta individus iš genetiškai izoliuotų populiacijų, taip pat tos pačios rūšies veisles, padermes ar porūšius.

Įsivaikinimo depresija

Heterozė yra egzogamijos rezultatas. Tai yra priešingybė veisimui, kuris gali sukelti homozigotiškumą. Dėl genetinės rekombinacijos heterozigotų pranašumai gali išnykti antrą kartą kartojant homozigotiškumą ir net dėl ​​sterilumo.

Tačiau genetinis dalijimasis tarp tolimų giminaičių gali suteikti ilgalaikių prisitaikymo pranašumų.

Inbredikacijos depresija yra prisitaikymo (tinkamumo) sumažėjimas, kurį sukelia įsibrovimai. Tai išreiškiama susijusių asmenų palikuonių išgyvenimo ir dauginimosi sumažėjimu, palyginti su nesusijusių asmenų palikuonimis. Tai universalus reiškinys, užfiksuotas augaluose ir gyvūnuose.

Kai vyksta kryžminimas tarp tolimų tos pačios rūšies giminaičių arba tarp skirtingų rūšių, paprastai tai yra naujų arba retų alelių įterpimas (introgresija) į populiacijos genų fondą, kuriam kartos nariai priklauso nuo pradinis kirtimas.

Tiesą sakant, egzogamija dažnai yra svarbesnis naujų ar retų alelių šaltinis nei mutacija. Šie aleliai suteikia du pranašumus: 1) jie padidina genetinį kintamumą ir todėl heterozigotinių asmenų dažnį minėtoje populiacijoje; 2) supažindinti su genais, koduojančiais fenotipinius bruožus, kurie atspindi naujus pasirengimus.

Genetiniai pranašumai

Mendelio genetikos požiūriu, heterozės pranašumai buvo paaiškinti dviem hipotezėmis: 1) papildymas, dar vadinamas dominavimo modeliu; 2) alelinė sąveika, taip pat vadinama perdėto dominavimo modeliu.

Komplementacijos hipotezė teigia, kad daugialypiuose genetiniuose lokusuose heterozigotiniai palikuonys išreiškia mažiau šiek tiek žalingų recesyvinių alelių nei jų homozigotiniai tėvai.

Hibridiniuose palikuoniuose vieno iš tėvų aukštesnieji aleliai slėptų apatinius kito tėvo alelius. Tai reikštų, kad kiekvienam iš dalyvaujančių genetinių lokusų palikuonys išreiškia tik geriausius abiejų tėvų alelius.

Taigi pirmoji karta turėtų kumuliacinį genotipą, pasižymintį geriausiomis kiekvieno iš tėvų savybėmis.

Alelio sąveikos hipotezė teigia, kad abu kiekvieno genetinio lokuso aleliai išreiškia papildomumą, tai yra, jie prideda savo poveikį. Tai reiškia, kad abiejų alelių užkoduoti fenotipiniai požymiai gali suteikti platesnį atsaką į palikuonių aplinkos kintamumą, nei leidžia homozigotumas.

Šios dvi hipotezės viena kitos neatmeta, nes kiekviena iš jų gali būti taikoma skirtingiems genetinių lokusų rinkiniams tame pačiame hibridiniame individe.

Augaluose

XX amžiaus pradžioje George'as Shull'as parodė, kad hibridizavus dvi JAV išaugintų kukurūzų veisles, kurios dėl įbrėžimo prarado dalį savo produktyvumo, išaugo didesni ir energingesni, didesnio derlingumo augalai. Šiuo metu hibridiniuose kukurūzuose heterozė leidžia gauti 100–200% didesnį derlių.

7-ojo dešimtmečio pabaigoje Kinija pradėjo auginti hibridinius ryžius, kurių derlius buvo 10% didesnis nei įprastų kukurūzų. Šiuo metu pasiekiama 20–50% didesnė derlius

Derlingumo padidėjimas, kurį sukelia heterozė iš kitų valgomų kultūrinių augalų, yra: baklažanai, 30–100%; brokoliai, 40–90%; cukinijos, 10–85%; miežiai, 10–50%; svogūnų, 15–70%; rugiai, 180–200%; rapsų, 39–50%; pupelės, 45–75%; kviečių, 5–15%; morkų, 25–30%.

Gyvūnuose

Mulai yra garsiausias gyvūnų hibridas. Jie gaunami poravus arklį (Equus caballus) su moteriškuoju asilu (E. asinus). Jų naudingumas pakuotės gyvūnams yra dėl heterozės. Jie yra didesni, stipresni ir atsparesni nei arklys. Jie turi saugų užpakalio žingsnį. Jie taip pat turi daugiau galimybių mokytis nei jų tėvai.

Kinijos ir induistų kilmės makakų (Macaca mulatta) hibridizavimas sukelia vyrams ir moterims, kuriems pasireiškė heterozė dėl ilgesnio galvos kūno ilgio ir didesnės kūno masės nei jų tėvai. Šis skirtumas ryškesnis vyrams, o tai galėtų pagerinti jų galimybes konkuruoti su ne hibridiniais patinais.

Valgomoji varlė (Pelophylax esculentus) yra derlingas Pelophylax ridibundus ir P. lessonae (Ranidae šeimos) hibridas, gyvenantis simetriškai Vidurio Europoje. P. esculentus atlaiko mažesnį deguonies slėgį nei motininės rūšys, leisdamas žiemoti vandenyse, kuriuose labai trūksta deguonies. Ten, kur jie egzistuoja, P. esculentus yra gausiau.

Žmoguje

Šiuo metu mūsų planetoje gyvena viena žmonių rūšis. Yra genetinių įrodymų, kad prieš 65 000–90 000 metų šiuolaikiniai Europos žmonės (Homo sapiens) retkarčiais hibridizavosi su neandertaliečiais (Homo neanderthalensis).

Taip pat yra duomenų, rodančių, kad šiuolaikiniai melaneziečių žmonės (Homo sapiens) gana dažnai kišosi į Denisovansą, paslaptingą išnykusią žmonių rūšį, prieš 50 000–100 000 metų.

Nežinoma, ar šios senovės hibridizacijos sukėlė heterozę, tačiau įmanoma, kad taip yra remiantis šiuolaikinių žmonių teigiamos ir neigiamos heterozės stebėjimu.

Įrodyta, kad žmonės su tėvais ir motinomis iš įvairių Kinijos vietovių turi aukštį ir akademinį pasisekimą, aukštesnį nei jų tėvų kilmės regionų vidurkis. Tai galima suprasti kaip teigiamą heterozę.

Pakistane gyvena daugybė skirtingų etninių grupių, pasižyminčių dideliu homozigotiškumo lygiu, kurį sukelia dažnas giminingų santuokų skaičius. Manoma, kad šios grupės kenčia nuo neigiamos heterozės, kuri pasireiškia dažniau nei įprasta krūties ir kiaušidžių vėžiu.

Nuorodos

1. Baranwal, VK, Mikkilineni, V., Zehr, UB, Tyagi, AK, Kapoor, S. 2012. Heterozė: kylančios idėjos apie hibridinį energingumą. Žurnalas „Experimental Botany“, 63, 6309–6314.
2. Benirschke, K. 1967. Tarpaspecifinių žinduolių hibridų sterilumas ir vaisingumas. In: Benirschke, K., ed. "Lyginamieji reprodukcinio nepakankamumo aspektai". „Springer“, Niujorkas.
3. Berra, TM, Álvarez, G., Ceballos, FC 2010. Ar Darvinų / Wedgwoodų dinastijai neigiamą įtaką padarė konanguitetas? BioScience, 60, 376-383.
4. Birchler, JA, Yao, H., Chudalayandi, S. 2006. Hibridinio jėgos genetinio pagrindo išaiškinimas. JAV Nacionalinės mokslo akademijos leidiniai, 103, 12957–12958.
5. Burke, JM, Arnold, ML 2001. Genetika ir hibridų tinkamumas. Metinė genetikos apžvalga, 35, 31–52.
6. Callaway, E. 2011. Senovės DNR atskleidžia žmonijos istorijos paslaptis: šiuolaikiniai žmonės galėjo pasiimti pagrindinius genus iš išnykusių giminaičių. Gamta, 137, 136–137.
7. Denic, S., Khatib, F., Awad, M., Karbani, G., Milenkovic, J. 2005. Vėžys, atsirandantis dėl neigiamos heterozės: krūties ir kiaušidžių vėžio perteklius inbredituotų etninių grupių hibriduose. Medicininės hipotezės, 64, 1002–1006.
8. Frankel, R. 1983. Heterozė: teorijos ir praktikos pervertinimas. „Springer“, Berlynas.
9. Frankham, R. 1998. Veisimasis ir išnykimas: salų populiacijos. Conservation Biology, 12, 665–675.
10. Fritz, RS, Moulia, C. 1999. Hibridinių augalų ir gyvūnų atsparumas žolėdžių augėjams, patogenams ir parazitams. Metinė ekologijos ir sistematikos apžvalga, 565–591.
11. Govindaraju, DR 2019. Daugiau nei šimtmetį trukusios paslapties genetikos-heterozės išaiškinimas. „PLoS Biol 17“ (4): e3000215.
12. Groszmann, M., Greaves, IK, Fujimoto, R., Peacock, WJ, Dennis, ES 2013. Epigenetikos vaidmuo hibridiniame energetiniame gyvenime. Genetikos tendencijos, 29, 684–690.
13. Grueberis, CE, Wallis, GP, Jamieson, IG 2008. Heterozigotiškumas - fitneso koreliacijos ir jų svarba tyrinėjant inbredicidinės depresijos pavojų keliančias rūšis. Molekulinė ekologija, 17, 3978–3984.
14. Hedrickas, PW, García-Dorado, A. 2016. Inbreeding depresijos supratimas, apsivalymas ir genetinis gelbėjimas. Ekologijos ir evoliucijos tendencijos, http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2016.09.005.
15. Hedrick, PW, Kalinowski, ST 2000. Inbreedinė depresija išsaugojimo biologijoje. Metinė ekologijos ir sistematikos apžvalga, 31, 139–62.
16. Hochholdinger, F., Hoecker, N. 2007. Heterozės molekulinės bazės link. Augalų mokslo tendencijos, 10.1016 / j.tplants.2007.08.005.
17. Jolly, CJ, Woolley-Barker, T., Beyene, S., Disotell, TR, Phillips-Conroy, JE 1997. Tarpgeneriniai hibridiniai babuinai. Tarptautinis primatologijos žurnalas, 18, 597–627.
18. Kaeppler, S. 2012. Heterozė: daugybė genų, daugybė mechanizmų baigiasi neatrastos vienijančios teorijos paieškomis. ISRN botanikos tomas, 10.5402 / 2012/682824.
19. Khongsdier, R. Mukherjee, N. 2003. Heterozės poveikis augimo ūgiui ir jo dalims: Khasi mergaičių šiaurės rytų Indijoje skerspjūvio tyrimas. Metraščiai apie žmogaus biologiją, 30, 605–621.
20. Lacijos, RC Genetinių variacijų svarba žinduolių populiacijų gyvybingumui. Žurnalas „Mammalogy“, 78, 320–335.
21. Lippman, ZB, Zamir, D. 2006. Heterozė: magijos peržiūra. GENETIKOS TENDENCIJOS, 10.1016 / j.tig.2006.12.006.
22. McQuillan, R., et al. 2012. Įsivažiavimo į depresiją įrodymas žmogaus ūgio atžvilgiu. „PLoS Genetics“, 8, e1002655.
23. Proops, L., Burden, F., Osthaus, B. 2009. Šlepečių pažinimas: hibridinio jėgos atvejis? Gyvūnų pažinimas, 12, 75–84.
24. Zhu, C., Zhang, X., Zhao, Q., Chen, Q. 2018. Hibridinės santuokos ir fenotipinė heterozė palikuonims: įrodymai iš Kinijos. Ekonomika ir žmogaus biologija. 10.1016 / j.ehb.2018.02.008.