Зв'язок генотипу і фенотипу. Фенотип: визначення, приклади, взаємозв'язок з генотипом і генетичну різноманітність
визначення: фенотип - виражені фізичні особливості організму, певні генотипом, випадкової генетичної варіацією і впливом навколишнього середовища.
приклади: такі риси, як колір, висота, розмір, форма і поведінку.
Взаємозв'язок фенотипу і генотипу
Генотип організму визначає його фенотип. Всі живі організми мають ДНК, яка дає інструкції для виробництва молекул, тканин і органів. ДНК містить генетичний код, який також відповідає за напрямок всіх клітинних функцій, включаючи, реплікацію ДНК, синтез білка і перенесення молекул.
Фішер і його соратники відбирали рослини на основі зменшеного або підвищеного партизанства і для більшої або меншої пластичності персонажа. Незважаючи на те, що вони отримали значні відгуки на вибір партизан, вони не виявили будь-яких змін в їх пластичності, зрозумівши, що Господь еволюція стратегій зростання у цього виду можлива шляхом зміни висоти, а не форми правила реакції. Інший підхід використовує експериментальні маніпуляції. Результати цих експериментів підтверджують ідею про те, що в сухий сезон спостерігається протівоотраженіе очних плям, Що чергуються з вибором для очних плям під час сезону дощів.
Фенотип організму (фізичні риси і поведінку) визначаються їх успадкованими генами. являють собою певні ділянки ДНК, які кодують структуру білків і визначають різні ознаки. Кожен ген розташований на і може існувати в більш ніж одній формі. Ці різні форми називаються алелями, які розташовуються в певних місцях на певних хромосомах. Аллели передаються від батьків до потомства через.
Поєднання двох виборчих режимів може бути достатнім для підтримки адаптивної фенотипической пластичності в Ці дослідження підкреслюють здатність вирішувати кілька експериментальних стратегій, не обов'язково всіх з них, які використовуються в одній лабораторії, поєднуючи як польові, так і контрольовані дослідження, експериментальні маніпуляції і точний збір даних спостережень. Особливі проблеми такого роду досліджень можуть бути представлені тим фактом, що вони часто покладаються на низькотехнологічні дослідження, які мають стомлююче виконання і вимагають високих витрат на персонал і тривалих часів; Це поєднання чинників, які в порівнянні з діючими стандартами досліджень в науках про високі технології стають досить важкими для обґрунтування з фінансистами досліджень.
Диплоїдні організми успадковують два аллеля для кожного гена; один аллель від кожного з батьків. Взаємодія між алелями визначають фенотип організму. Якщо організм успадковує два однакових алелі для певної ознаки, він гомозиготний за цією ознакою. гомозиготні особини висловлюють один фенотип для даної ознаки. Якщо організм успадковує два різних аллеля для певної ознаки, він є гетерозиготних за цією ознакою. Гетерозиготні особини можуть висловлювати більш одного фенотипу для даної ознаки.
Хоча в природі існує генетична мінливість пластичності, і показано, що природний відбір сприяє деяким типам пластичних відповідей, також можуть бути обмеження для еволюції адаптивної пластичності. Хоча важливо, що концептуальна різниця між витратами і межами адаптації часто незначне міркування: наслідком витрат є зниження придатності навіть тоді, коли виражений оптимальний фенотип, в той час як першим обмеженням є неможливість висловити оптимальний фенотип.
Спочатку було важко визначити витрати на пластичність, хоча недавня робота змогла визначити їх у багатьох різних системах. У деяких випадках витрати були зареєстровані у одних і тих же видів тільки в деяких районах географічного району поширення, можливо, у зв'язку з наявністю обмеженого місцевого вибіркового тиску; і, можливо, більш-менш важко продемонструвати існування затрат другого типу відповідно до конкретної еволюційної екологією розглянутих видів.
Риси можуть бути або рецесивними. У схемах успадкування повного домінування фенотип домінуючою риси повністю маскує фенотип рецесивного ознаки. Є також випадки, коли відносини між різними алелями не виявляють повного домінування. при неповному домінуванні домінуюча аллель повністю не маскує іншу аллель. Це призводить до фенотипу, який являє собою суміш фенотипів, які спостерігаються в обох аллелях. При кодоминировании обидва алелі повністю виражені. Це призводить до фенотипу, в якому обидві ознаки спостерігаються незалежно один від одного.
Згідно моделювання, застосовуваним до просторово структурованим популяціям, природний відбір сприяє реакційним нормам, які протидіють запобігання з вартості з придбанням ресурсів. Можна, наприклад, очікувати, що витрати на підтримку пластичного відповіді можуть призвести до еволюції реакційних норм, які збільшують адаптацію до середах, які найчастіше зустрічаються організмом. Витрати, що виникають в результаті виробництва пластичного відгуку, виплачуються тільки тоді, коли в цьому середовищі генерується конкретний фенотип, що робить ці витрати пропорційними частоті, з якою розглядається довкілля, де розглядається кращий фенотип. пластичність все ще перебуває на початковому етапі, але це важлива область з теоретичної точки зору, хоча і емпірично складна, в майбутньому вона може стати «областю, яка представляє великий інтерес».
Повний, неповний і кодоминирование
Фенотип і генетичну різноманітність
Може впливати на фенотип. Воно описує зміни генів організмів у популяції. Ці зміни можуть бути результатом мутацій ДНК. Мутації є змінами послідовностей генів в ДНК.
Будь-яка зміна послідовності генів може змінити фенотип, виражений в успадкованих аллелях. Потік генів також сприяє генетичною різноманітністю. Коли нові організми потрапляють в популяцію, вводяться нові гени. Введення нових алелей в генофонд робить можливими нові комбінації генів і різні фенотипи.
Аргумент генетичних кореляцій як обмежень часто наближається до фенотипической пластичності, хоча і в двох окремих контекстах. Ми хочемо пам'ятати, що генетична кореляція є кореляцією між двома фенотипическими ознаками, розрахованими з використанням частки фенотипической дисперсії, статистично пов'язаної з генетичними відмінностями між індивідуумами Хоча це гарний спосіб візуалізувати пластичність з точки зору кількісної генетики, вона має деякі обмеження через те, що одночасно можуть відображатися лише дві середовища.
Під час утворюються різні комбінації генів. У мейозі випадковим чином поділяються на різні. Передача гена може відбуватися між гомологічними хромосомами через процес перетину. Ця рекомбінація генів може створювати нові фенотип в популяції.
При аналізі за фенотипом виписують можливі варіанти генотипів нащадків з різними поєднаннями ознак кольору шерсті з довжиною вовни. Потім для кожного поєднання ознак записують відповідні йому генотипи. Тому, визначивши фенотипічніпрояв кожного з вище записаних генотипів, згрупуємо всі їх за належністю до якогось певного поєднання ознак:
Друга причина полягає в тому, що, оскільки часто передбачається, що генетичні кореляції еволюційного часу залишаються постійними, демонстрація того, що вони можуть бути змінені в одному поколінні за допомогою зміни навколишнього середовища, має очевидні наслідки загального теоретичного охоплення еволюційної генетики кількісних ознак. Це не означає, що вивчення генетичних кореляцій марно: спостерігаються розподілу можуть пропонувати гіпотези про причини, які можуть бути підтверджені за допомогою експериментального контролю.
генотипи | ||
нерудих, веснянкуватий нерудих, норма рудий, веснянкуватий рудий, норма |
1ААВВ, 2ААВв, 2АаВВ, 4АаВв 1ААвв, 2Аавв 1ааВВ, 2ааВв |
Частка нерудих веснянкуватих дітей буде 9 або 56,25%.
9. Загальні формули розщеплення
Якщо гени, що відповідають за прояв двох НЕ альтернативних ознак, знаходяться в негомологічних хромосомах, то при мейозі вони потраплять в гамети незалежно один від одного. Тому при схрещуванні двох дигетерозигот розщеплення за генотипом:
Різні моделі, пропоновані для пояснення генетичної основи пластичного відповіді, є важливою темою в літературі по еволюції пластичності, а Шейнер підсумовує три основні моделі: надмірну залежність, плейотропії, епістаз. Модель сверхзавісімость встановлює, що пластичність є зворотною функцією «гетерозиготность: генотип є гетерозиготною, тим менше пластиком, так як" гетерозиготний допомагає буферу впливів навколишнього середовища моделі плейотропії грунтується на тому факті, що пластичність бере свій початок від декількох генів з плейотропними ефектами на заданий характер виражений в різних середовищах.
1Аавв: 2ааВв: 1аАвв: 2АаВв: 4АаВв: 2Аавв: 1ааВв: 2ааВв: 1аавв
є результатом двох незалежних розщеплення
1АА: 2Аа: 1аа і 1ВВ: 2ВВ: 1вв
Математично його можна виразити у вигляді твору:
(1АА: 2Аа: 1аа) і (1ВВ: 2ВВ: 1вв)
(1: 2: 1) 2
Такий запис показує, що серед особин з генотипом АА одна частина несе гени ВВ, дві частини гени Вв, одна частина - гени ст. Аналогічні співвідношення особин по набору генів В будуть для генотипів Аа і аа.
Нарешті, Епістатичний модель передбачає існування двох різних наборів генів; один визначає висоту правила реакції, інший визначає її форму, і два набори взаємодіють між ними поетапно. Ці проблеми були вирішені емпіричним дослідженням останнього десятиліття. З комплексних досліджень в галузі молекулярної біології пластичності, таких як реакції тіні на рослинах або реакції теплового шоку, ми знаємо, що гетерозиготність має мало що пов'язано з генетичною основою пластичності і що як плейотропні, так і Епістатичні ефекти характерні для всіх випадків реакції пластика на сьогоднішній день.
Якщо особини аналізуються за кількома ознаками, то загальна формула розщеплення при схрещуванні повністю гетерозиготних особин буде (1 : 2: 1) n, де n - число пар альтернативних ознак. Максимальне значення n дорівнює числу пар гомологічних хромосом.
Аналогічно іде справа з розщепленням за фенотипом. В основі також лежить моногибридное розщеплення 3 : 1. При схрещуванні двох дігетерозіготних організмів для незалежних розщеплення 3 : 1 дають розщеплення 9 : 3: 3: 1. Загальна формула розщеплення за фенотипом буде (3 : 1).
Можна зробити висновок, що проблема генетичної основи пластичності, яка завжди була концептуально важка для визначення, розчинилася в багатьох проблемах, пов'язаних з конкретними молекулярними взаємодіями, що лежать в основі конкретних типів пластичності. Тому важливо подумати над основним питанням: чому ми розглядаємо пластичність як унітарну річ, яка має конкретну генетичну основу? Відповідь може полягати в тому, що цей персонаж залежить від усіх трьох факторів, жоден з трьох «механізмів» один не є особливо інформативним, так як цілком ймовірно, що всі вони змагаються, щоб сформувати основу найбільш складних фенотипічних ознак.
Знаючи формули розщеплення, годі й составлять грати Пеннета.
Приклад 9.1. Деякі форми катаракти і глухонімоти у людини передаються як аутосомних рецесивних ознаки. Яка ймовірність народження дитини з двома аномаліями в родині, де обоє батьків гетерозиготні по обидва парам генів.
Рішення:
ознака: ген
Математичні моделі еволюції пластичності Серед робочих вираз «модельна пластичність» також відноситься до побудови теоретичних моделей, пов'язаних з модальностями еволюцій фенотипической пластичності. Хоча частина цього моделювання заснована на вивченні моделей генетики раніше обговорювався пластиковому відповіді, два значення моделювання пластичності, насправді абсолютно незалежно один від одного і може бути розглянуто окремо. Оптимальні моделі не залежать від будь-яких генетичних міркувань, оскільки вони ставлять під сумнів, яка оптимальна стратегія може розвиватися при певних умовах.
без катаракти : А Р АаВв х АаВв
катаракта : а здоровий здорова
глухонімоти : В
глухонімота : в F 1 аавв -?
Дитина з двома аномаліями має генотип - аавв. Відомо, що при схрещуванні двох дигетерозигот серед особин першого покоління спостерігається розщеплення за фенотипом. Формула розщеплення виглядає як 9: 3: 3: 1. З цієї формули видно, що на частку дігомозіготного по рецесивним генам організму доводиться 1 частина. Це означає, що ймовірність появи дитини з двома аномаліями дорівнює 1/16 або 6,25%.
Відсутність генетики можна розглядати як обмеження моделі оптимізму, але її можна також інтерпретувати як перевага, оскільки метою моделі є дослідження серії гіпотетичних вибіркових сценаріїв типу «так-потім», а не зробити кількісні передбачення за фактичними еволюційним траєкторіях. Кількісні моделі генетики, незважаючи на їх назву, також значною мірою не залежать від генетичної генетики. Вони розглядають генетику як чорний ящик, з якого виникає необхідна «аддитивная» генетична дисперсія.
Можна підійти до вирішення завдань на ді-і полігібридне схрещування ще простіше. Для цього необхідно знати лише ймовірності прояви тих чи інших генотипів або фенотипів при різних варіантах моногибридного схрещування.
Так, при моногібрідномсхрещуванні гетерозигот (Аа) ймовірність появи потомства з генотипом АА дорівнює ¼, з генотипом Аа - ½, з генотипом аа I / 4, а ймовірність появи особин з ознаками домінантного гена дорівнює ¾, з ознакою рецесивного гена - ¼.
Це статистичні моделі і мають ті ж обмеження, що і генетичні кореляції. Гаметіческой моделі є єдиними, які включають справжню генетику, Оскільки вони описують, що відбувається з персонажами, які не тільки перебувають під впливом еволюційних процесів, таких як відбір і міграція, але на які також впливає безліч локусів, В той час як цінність моделей гамет полягає в їх здатності безпосередньо висловлювати генетичні феномени, такі як плейотропія і епістаз, їх проблема полягає в тому, що вони обмежені простими сценаріями і стають непередбачуваними при спробі зробити їх більш реалістично.
При схрещуванні дигетерозигот (АаВв) ймовірність появи особин з генотипом аа дорівнює - ¼, з генотипом ст - теж ¼.
Щоб знайти ймовірність збігу двох незалежних один від одного явищ, потрібно перемножити ймовірності кожного з них між собою. Наприклад, для визначення ймовірності появи особин з двома рецесивними ознаками (аавв) треба ¼ помножити на ¼, що дасть в результаті 1/16.
Будь-які імітаційні моделі можуть лише частково подолати цю проблему, оскільки вони є обчислювально некерованими або через те, що вони не можуть надати спільні рішення. Аналіз недавньої літератури про виробництво моделей еволюції реакційних норм показує, що більшість дослідників пов'язано з оптимістичними закономірностями, часто пов'язаними з конкретними еколого-еволюційними ситуаціями. Модель передбачала компроміс між перевагами виживання великого істоти і витратами, які це тягне за собою з точки зору пропозиції продовольства.
Приклад 9.2. У людини ген карих очей домінує над блакитними очима, А вміння володіти переважно правою рукою - над ліворукістю. Неалельні гени розташовані в негомологічних хромосомах. Блакитноокий правша одружився на кароокою правші. У них народилися двоє дітей: кароокий лівша і блакитноокий правша. Визначте ймовірність того, що їх наступний дитина буде блакитноокий і буде володіти переважно лівою рукою.
Модельні прогнози полягають в тому, що виграші повинні бути менше в більш складних умовах, в результаті чого Однак, якщо при зміні потреби в енергії в залежності від витрат на поставку тварини виявляють фенотипічну пластичність, то модель передбачає існування позитивної кореляції між масою тіла і споживанням енергії . Автори представили свою модель експериментальної валідації, встановивши, що споживання енергії було більше на сайтах, де обсяги були меншими, незважаючи на наявність позитивної кореляції між двома заходами всередині сайтів.
Короткий запис умови задачі матиме такий вигляд:
ознака: ген
карі очі : А Р А В х Аав
блакитні очі : а кароока блакитноокий
праворукість : У праворуких праворукий
ліворукість : в
F 1 А ст Аав
кароокий блакитноокий
леворукий праворукий
Рішення:
Їх висновок полягає в тому, що зміна розміру пов'язано з неоднорідністю якості їжі або її доступності, а не з адаптивною пластичністю в закупівельної діяльності. Цей конкретний аспект фенотипічного моделювання пластичності є зрілим для загального огляду, який може бути корисний як теоретичним, так і експериментальним біологам. Макроеволюція і фенотипическая пластичність Пластичність також була запропонована як потенційно важливий механізм для полегшення макроеволюції. Це можна зробити, принаймні, в двох режимах: з одного боку, пластичність може привести до генетичної асиміляції персонажа, коли населення займає нове середовище.
Перш ніж приступити до розрахунку ймовірності народження наступної дитини з генотипом - аавв, необхідно визначити генотипи їхніх дітей. Наявність в генотипі дітей двох пар рецесивних генів (Аа і ст) свідчить про те, що обоє батьків несуть гени а і в. Таким чином генотипи матері буде АаВв, батька - аавв.
Імовірність народження наступної дитини з певним генотипом не залежить від того, якими ознаками мають вже народилися діти. Тому рішення задачі зводиться до визначення ймовірності народження у цієї пари блакитнооких лівшів.
Р АаВв х аавв
р (аа) \u003d 1/2 р (ст) \u003d 1/4 р (аавв) \u003d 1/2 х ¼ \u003d 1/8
Імовірність появи генотипу аа при схрещуванні особин з генотипами Аа і аа дорівнює ½, ймовірність появи генотипу ст при схрещуванні Вв і Вв - ¼. Тому ймовірність зустрічі цих двох генотипів в одному організмі буде ½ х ¼ \u003d 1/8.
відповідьІмовірність народження в сім'ї дитини з блакитними очима, що володіє переважно лівою рукою, дорівнює 1/8.
Користуватися цим прийомом слід тільки при повному оволодінні навичкою звичайного рішення задач.