Inhoud
- Mendelian Inheritance werkt goed in eenvoudige situaties
- Niet-Mendeliaanse erfenis, uitleg en voorbeeld
- Definitie van genotype en fenotype
- Heterozygote nakomelingen kunnen een gemiddeld fenotype produceren
- Verklaring van hoe onvolledige dominantie werkt
- Definitie van polygene overerving gaat over meerdere genen en allelen
- Voorbeelden van onvolledige dominantie
Geavanceerde organismen zoals dieren ontvangen twee sets genen met één set van elke ouder. Terwijl de algehele genetische code is hetzelfde, de ouders hebben vaak verschillende versies van hetzelfde gen. Als gevolg hiervan kan de overgeërfde genetische code kopieën van de twee versies bevatten; een kan zijn dominant terwijl de ander misschien is recessief.
Wanneer een enkel gen een bepaalde eigenschap in een organisme produceert, Mendeliaanse erfenis regels zijn van toepassing. Ze werden voor het eerst voorgesteld door de Oostenrijkse monnik Gregor Mendel in de 19e eeuw en beschrijven hoe afzonderlijke genen worden geërfd met een paar eenvoudige regels. Mendel werkte met erwtenplanten en definieerde dominante en recessieve allelen.
De meeste eigenschappen van organismen worden echter niet door één gen geproduceerd. In plaats daarvan beïnvloeden veel genen een kenmerk en sommige genen beïnvloeden verschillende eigenschappen van organismen. Omdat de eenvoudige regels van Mendels in dergelijke gevallen niet van toepassing zijn, niet-Mendeliaanse erfenis behandelt deze complexe processen. Waar Mendel ervan uitging dat een van de twee versies van een gen dominant was, accepteert niet-Mendeliaanse erfenis dat dominantie in sommige gevallen onvolledig is.
Mendelian Inheritance werkt goed in eenvoudige situaties
Gregor Mendels werken met erwtplanten gericht op waarneembare eigenschappen zoals bloemkleur en peulvorm. Mendel probeerde te bepalen welke genen paarse en witte bloemen en andere kenmerken van erwtenplanten produceerden. Hij koos eigenschappen die meestal door een enkel gen werden veroorzaakt; hierdoor kon hij overerving in eenvoudige bewoordingen verklaren.
Zijn belangrijkste conclusies waren:
In de Medeliaanse erfenis worden de twee genversies van de ouders genoemd allelen. Allelen kunnen dominant of recessief zijn. Een individu met een of twee dominante allelen zal de eigenschap hebben die wordt gecodeerd door het dominante gen.
Voor personen met twee recessieve allelen zal de recessieve eigenschap verschijnen. Volgens Mendel verklaarde de aanwezigheid of afwezigheid van afzonderlijke genen en hun allelen welke eigenschappen werden getoond in de erwtplanten.
Niet-Mendeliaanse erfenis, uitleg en voorbeeld
Vóór Mendel dachten de meeste wetenschappers dat eigenschappen werden doorgegeven als een mix van de eigenschappen van de ouders. Het probleem was dat kinderen vaak niet zo'n mengsel hadden, zoals toen een ouder met blauwe ogen en een ouder met bruine ogen een kind met blauwe ogen produceerden.
Mendel stelde voor dat eigenschappen het gevolg waren van de aanwezigheid of afwezigheid van een dominant allel. Zijn theorie is nog steeds van toepassing op eigenschappen geproduceerd door een enkel gen.
Mendel bewees bijvoorbeeld dat erwtenplanten met een korte en een lange ouder geen middellange planten produceerden, maar alleen korte of lange planten. Planten met één ouder met gladde en één ouder met rimpelige peulen produceerden geen licht gerimpelde peulen maar kreukelige of gladde peulen.
Er was geen mengsel van eigenschappen.
De meeste eigenschappen worden echter door meerdere genen geproduceerd. Er zijn bijvoorbeeld veel planten met verschillende lengtes, niet alleen korte en lange planten. Wanneer een korte en een lange plant een plant van gemiddelde lengte produceert, moet dit komen door de invloed van meerdere genen of een gebrek aan volledige dominantie door het dominante gen.
Dit soort erfenis wordt niet-Mendeliaanse erfenis genoemd.
Definitie van genotype en fenotype
De algehele verzameling van genen van organismen is de genotype terwijl de verzameling waarneembare eigenschappen die door het genotype worden geproduceerd, de fenotype. Fenotypes zijn gebaseerd op het genotype maar kunnen worden beïnvloed door omgevingsfactoren en het gedrag van het organisme.
Een plant kan bijvoorbeeld het genotype hebben om lang en bossig te groeien, maar als hij in arme grond groeit, kan hij nog steeds klein en dun zijn.
Organismen met twee dominante of twee recessieve allelen zijn dat homozygote voor dat gen, terwijl die met een dominant en recessief allel dat zijn heterozygoot. Dit wordt belangrijk bij niet-Mendeliaanse overerving omdat homozygote organismen duidelijke genexpressie hebben van de twee dominante of recessieve allelen en het overeenkomstige fenotype vertonen.
In heterozygote organismen met een dominant en recessief allel is de dominante / recessieve relatie mogelijk niet volledig en kunnen beide allelen in verschillende mate tot expressie worden gebracht.
Andere factoren dan het genotype die het fenotype beïnvloeden, zijn de volgende:
Het samenspel van dominante en recessieve allelen in combinatie met de omgevingsfactoren produceert het fenotype van het oorspronkelijke genotype.
Heterozygote nakomelingen kunnen een gemiddeld fenotype produceren
De complexe aard van niet-Mendeliaanse overerving is gebaseerd op het feit dat veel eigenschappen het gevolg zijn van invloeden van veel verschillende genen, omgevingsfactoren en gedrag van organismen. Naast deze invloeden kunnen de allelen van een gen verschillende fenotypes produceren vanwege de volgende vier mechanismen:
Wanneer onvolledige dominantie aanwezig is voor een bepaald kenmerk, kunnen heterozygote nakomelingen een mengsel hebben van de kenmerken van hun ouders en een intermediair fenotype vertonen. Bij mensen is huidskleur een voorbeeld van onvolledige dominantie omdat de genen die verantwoordelijk zijn voor melanineproductie en lichte of donkere huid geen dominantie kunnen vestigen.
Als gevolg hiervan heeft het nageslacht vaak een huidskleur die tussen de huidtinten van de ouders ligt.
Verklaring van hoe onvolledige dominantie werkt
Het mechanisme van onvolledige dominantie heeft iets andere effecten wanneer het voorkomt in enkele genen versus in een meervoudig gen of polygeen genotype.
Mogelijke verschillen in fenotypes als gevolg van genen met onvolledige dominantie omvatten de volgende variaties:
Als gevolg van deze variaties kan onvolledige dominantie resulteren in een grote verscheidenheid aan fenotypes en kan helpen de voortdurende variatie van veel eigenschappen uit te leggen.
Mendel heeft geen onvolledige dominantie waargenomen in zijn experimenten met erwtplanten, maar niet-Mendeliaanse overervingsmechanismen, waaronder onvolledige dominantie, komen vaker voor dan Mendeliaanse erfenis.
Definitie van polygene overerving gaat over meerdere genen en allelen
Enkele eigenschappen die worden beïnvloed door meerdere genen worden doorgegeven aan nakomelingen door polygene overerving. Kleur bij dieren is vaak polygeenen elk gen draagt een klein beetje bij om het algehele uiteindelijke fenotype te maken. Binnen genen is er een bijkomend verschil tussen allelen, waarbij elk allelpaar een potentieel van vier verschillende bijdragen brengt, evenals variaties vanwege de mate van dominantie en genexpressie.
Met zoveel factoren is het moeilijk om een nauwkeurig beeld te krijgen van hoe een eigenschap wordt gevormd en welke genen en allelen bijdragen. Allelparen bevinden zich altijd op dezelfde locatie of locus op het chromosoom, maar de genen zelf zijn moeilijker te vinden.
Een bijdragend gen kan een gekoppeld gen in de buurt van het chromosoom zijn, of het kan aan de andere kant zijn. Sommige bijdragende genen kunnen zich op andere chromosomen bevinden en ze kunnen alleen onder bepaalde omstandigheden tot expressie worden gebracht.
Polygene invloeden op een eigenschap kan het volgende omvatten:
Al deze mogelijkheden zijn van toepassing op elk van de genen van een eigenschap die heeft meerdere genetische invloeden. Het resulterende fenotype kan in detail worden beschreven, maar de exacte onderliggende genetische invloeden zijn vaak minder duidelijk.
Voorbeelden van onvolledige dominantie
Hoewel de regels van Mendels voor de overerving van allelen over het algemeen waar zijn en zelfs op allelniveau werken voor eigenschappen met meerdere genen, zijn de regels voor de overerving van volledige polygene eigenschappen zijn veel ingewikkelder. Polygene eigenschappen worden beïnvloed door vele factoren die genexpressie en penetratie beïnvloeden.
Typische voorbeelden bij mensen zijn onder meer:
De variatie in polygene eigenschappen verklaart de enorme verschillen in fenotypes die worden aangetroffen in geavanceerde organismen, waaronder mensen. In plaats van een enkel gen dat aanleiding geeft tot een specifieke eigenschap, liggen de complexe mechanismen van polygene overerving inclusief onvolledige dominantie aan de basis van een breed scala aan kenmerken.