A transmissão de características de geração para geração se deve à interação entre diferentes genes. O que é um gene e quais são os tipos de interação entre eles?
O que é um gene?
Sob o gene no momento, eles significam a unidade de transmissão da informação hereditária. Os genes estão localizados no DNA e formam suas seções estruturais. Cada gene é responsável pela síntese de uma molécula de proteína específica, que determina a manifestação de uma característica particular em humanos.
Cada gene tem várias subespécies ou alelos, que causam uma variedade de características (por exemplo, olhos castanhos são devidos ao alelo dominante do gene, enquanto azul é uma característica recessiva). Os alelos estão localizados nas mesmas regiões dos cromossomos homólogos, e a transmissão de um ou outro cromossomo causa a manifestação de um ou outro traço.
Todos os genes interagem entre si. Existem vários tipos de interação - alélicas e não alélicas. Assim, a interaçãogenes alélicos e não alélicos. Como eles diferem uns dos outros e como eles se manifestam?
Histórico de descobertas
Antes de serem descobertos os tipos de interação de genes não alélicos, era geralmente aceito que apenas a dominância completa é possível (se houver um gene dominante, o traço aparecerá; se estiver ausente, haverá ser nenhum traço). A doutrina da interação alélica, que por muito tempo foi o principal dogma da genética, prevaleceu. A dominância foi amplamente pesquisada e tipos como dominância completa e incompleta, codominância e superdominância foram descobertos.
Todos esses princípios estavam sujeitos à primeira lei de Mendel, que afirmava a uniformidade dos híbridos de primeira geração.
Após observações e pesquisas posteriores, percebeu-se que nem todos os signos se ajustavam à teoria da dominância. Com um estudo mais aprofundado, comprovou-se que não apenas os mesmos genes afetam a manifestação de uma característica ou grupo de propriedades. Assim, foram descobertas formas de interação de genes não alélicos.
Reações entre genes
Como já foi dito, por muito tempo prevaleceu a doutrina da herança dominante. Nesse caso, ocorreu uma interação alélica, na qual o traço se manifestou apenas no estado heterozigoto. Depois que várias formas de interação de genes não alélicos foram descobertas, os cientistas conseguiram explicar tipos de herança até então inexplicáveis e obter respostas para muitas perguntas.
Descobriu-se que a regulação do gene era diretamente dependente das enzimas. Essas enzimas permitiram que os genes reagissem de maneira diferente. Ao mesmo tempo, a interação de genes alélicos e não alélicos ocorreu de acordo com os mesmos princípios e padrões. Isso levou à conclusão de que a herança não depende das condições em que os genes interagem, e a razão para a transmissão atípica de características está nos próprios genes.
A interação não alélica é única, o que possibilita a obtenção de novas combinações de características que determinam um novo grau de sobrevivência e desenvolvimento dos organismos.
Genes não alélicos
Não alélicos são aqueles genes que estão localizados em diferentes partes de cromossomos não homólogos. Eles têm uma função de síntese, mas codificam a formação de várias proteínas que causam sinais diferentes. Tais genes, reagindo entre si, podem causar o desenvolvimento de características em várias combinações:
- Um traço será devido à interação de vários genes completamente diferentes.
- Várias características dependerão de um gene.
As reações entre esses genes são um pouco mais complicadas do que com a interação alélica. No entanto, cada um desses tipos de reações tem suas próprias características e características.
Quais são os tipos de interação de genes não alélicos?
- Epistasia.
- Polimeria.
- Complementaridade.
- A ação dos genes modificadores.
- Interação Pleiotrópica.
Todosdesses tipos de interação tem suas próprias propriedades únicas e se manifesta à sua maneira.
Devemos nos debruçar sobre cada um deles com mais detalhes.
Epistasia
Essa interação de genes não alélicos - epistasia - é observada quando um gene suprime a atividade de outro (o gene supressor é chamado de epistático e o gene suprimido é chamado de gene hipostático).
A reação entre esses genes pode ser dominante ou recessiva. A epistasia dominante é observada quando o gene epistático (geralmente indicado pela letra I, se não tiver uma manifestação fenotípica externa) suprime o gene hipostático (geralmente denotado por B ou b). A epistasia recessiva ocorre quando o alelo recessivo do gene epistático inibe a expressão de qualquer um dos alelos do gene hipostático.
A divisão de acordo com o traço fenotípico, com cada um desses tipos de interação, também é diferente. Com epistasia dominante, o seguinte quadro é mais frequentemente observado: na segunda geração, de acordo com os fenótipos, a divisão será a seguinte - 13:3, 7:6:3 ou 12:3:1. Tudo depende de quais genes convergem.
Com epistasia recessiva, a divisão é: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Complementaridade
A interação de genes não alélicos, na qual, quando alelos dominantes de várias características são combinados, um novo fenótipo, até então inédito, é formado, e é chamado de complementaridade.
Por exemplo, esse tipo de reação entre genes é mais comum em plantas (especialmente abóboras).
Se o genótipo da planta tem um alelo dominante A ou B, então o vegetal adquire uma forma esférica. Se o genótipo for recessivo, a forma do feto geralmente é alongada.
Se houver dois alelos dominantes (A e B) no genótipo ao mesmo tempo, a abóbora fica em forma de disco. Se continuarmos a cruzar (ou seja, continuar essa interação de genes não alélicos com abóboras de uma linha pura), na segunda geração você poderá obter 9 indivíduos com forma de disco, 6 com forma esférica e uma abóbora alongada.
Esse cruzamento permite que você obtenha novas formas híbridas de plantas com propriedades únicas.
Nos humanos, esse tipo de interação causa o desenvolvimento normal da audição (um gene para o desenvolvimento da cóclea, outro para o nervo auditivo), e na presença de apenas um traço dominante, surge a surdez.
Poliméria
Muitas vezes a manifestação de uma característica não é baseada na presença de um alelo dominante ou recessivo de um gene, mas em seu número. A interação de genes não alélicos - polimérica - é um exemplo de tal manifestação.
A ação polimérica dos genes pode ocorrer com efeito cumulativo (cumulativo) ou sem ele. Durante a acumulação, o grau de manifestação de uma característica depende da interação geral do gene (quanto mais genes, mais pronunciada a característica). A prole com efeito semelhante é dividida da seguinte forma - 1: 4: 6: 4: 1 (o grau de expressão da característica diminui, ou seja, em um indivíduo a característica é pronunciado ao máximo, em outros sua extinção é observada até o desaparecimento completo).
Se nenhuma ação cumulativa for observada, entãoa manifestação de uma característica depende de alelos dominantes. Se houver pelo menos um desses alelos, a característica ocorrerá. Com um efeito semelhante, a divisão na prole ocorre em uma proporção de 15:1.
A ação dos genes modificadores
A interação de genes não alélicos, controlada pela ação de modificadores, é relativamente rara. Um exemplo de tal interação é o seguinte:
- Por exemplo, existe um gene D responsável pela intensidade da cor. No estado dominante, esse gene regula a aparência da cor, enquanto na formação de um genótipo recessivo para esse gene, mesmo que existam outros genes que controlam diretamente a cor, aparecerá o “efeito de diluição da cor”, o que muitas vezes é observado em ratos brancos leitosos.
- Outro exemplo de tal reação é o aparecimento de manchas no corpo dos animais. Por exemplo, existe o gene F, cuja principal função é a uniformidade da coloração da lã. Com a formação de um genótipo recessivo, a pelagem ficará desigual, com o aparecimento, por exemplo, de manchas brancas em uma ou outra área do corpo.
Essa interação de genes não alélicos em humanos é bastante rara.
Pleiotropia
Neste tipo de interação, um gene regula a expressão ou afeta o grau de expressão de outro gene.
Em animais, a pleiotropia se manifesta da seguinte forma:
- Em camundongos, o nanismo é um exemplo de pleiotropia. Foi observado que ao cruzar camundongos fenotipicamente normais emNa primeira geração, todos os camundongos eram anões. Concluiu-se que o nanismo é causado por um gene recessivo. Homozigotos recessivos pararam de crescer, seus órgãos internos e glândulas estavam subdesenvolvidos. Este gene de nanismo afetou o desenvolvimento da glândula pituitária em camundongos, o que levou a uma diminuição na síntese hormonal e causou todas as consequências.
- Coloração platinada em raposas. A pleiotropia neste caso foi manifestada por um gene letal, que, quando um homozigoto dominante se formou, causou a morte de embriões.
- Em humanos, uma interação pleiotrópica foi demonstrada na fenilcetonúria, bem como na síndrome de Marfan.
O papel das interações não alélicas
Em termos evolutivos, todos os tipos acima de interação de genes não alélicos desempenham um papel importante. Novas combinações de genes causam o aparecimento de novas características e propriedades dos organismos vivos. Em alguns casos, esses sinais contribuem para a sobrevivência do organismo, em outros, ao contrário, causam a morte daqueles indivíduos que se destacarão significativamente de sua espécie.
A interação não-alélica de genes é amplamente utilizada na genética do melhoramento. Algumas espécies de organismos vivos são preservadas devido a essa recombinação de genes. Outras espécies adquirem propriedades altamente valorizadas no mundo moderno (por exemplo, criar uma nova raça de animal com maior resistência e força física do que seus pais).
O trabalho está em andamento no uso desses tipos de herança em humanos paraeliminando traços negativos do genoma humano e criando um novo genótipo livre de defeitos.
