Povezanost genotipa i fenotipa. Fenotip: definicija, primjeri, odnos s genotipom i genetska raznolikost
Definicija: fenotip - izražene fizičke osobine organizma, određene genotipom, slučajnim genetskim varijacijama i uticajem na životnu sredinu.
Primjeri: osobine kao što su boja, visina, veličina, oblik i ponašanje.
Povezanost fenotipa i genotipa
Genotip organizma određuje njegov fenotip. Svi živi organizmi imaju DNK koja daje upute za proizvodnju molekula, tkiva i organa. DNK sadrži genetski kod koji je također odgovoran za usmjeravanje svih ćelijskih funkcija, uključujući replikaciju DNK, sintezu proteina i prijenos molekula.
Fischer i njegovi saradnici odabrali su biljke na osnovu smanjenog ili povećanog gerilskog rata i zbog manje ili više plastičnosti karaktera. Iako su dobili značajne povratne informacije o gerilskim izborima, nisu pronašli nikakve promjene u njihovoj plastičnosti, zaključujući da je evolucija strategija rasta ove vrste moguća promjenom visine, a ne oblika pravila reakcije. Drugi pristup koristi eksperimentalnu manipulaciju. Rezultati ovih eksperimenata podupiru ideju da se kontrarefleksija primećuje tokom sušne sezone. očne mrljenaizmjenično s odabirom mrlja za oči tokom kišne sezone.
Fenotip organizma (fizičke osobine i ponašanje) određen je nasljednim genima. su određeni dijelovi DNK koji kodiraju strukturu proteina i određuju različite karakteristike. Svaki se gen nalazi na i može postojati u više oblika. Ti različiti oblici nazivaju se alelima, koji se nalaze na određenim lokacijama na određenim hromozomima. Aleli se prenose sa roditelja na potomstvo.
Kombinacija dva selektivna načina rada može biti dovoljna za održavanje adaptivne fenotipske plastičnosti u. Ove studije ističu sposobnost adresiranja više eksperimentalnih strategija, ne nužno svih, koje se koriste u istom laboratoriju, kombinirajući i terenske i kontrolirane studije, eksperimentalne manipulacije i tačno prikupljanje podataka promatranja. Posebni problemi ove vrste istraživanja mogu se predstaviti činjenicom da se oni često oslanjaju na niskotehnološka istraživanja, koja su zamorna za izvođenje i zahtijevaju visoke troškove osoblja i dugo vremena; Kombinacija je faktora koju je u usporedbi sa trenutnim istraživačkim standardima u naukama visoke tehnologije prilično teško opravdati kod financijera za istraživanje.
Diploidni organizmi nasljeđuju dva alela za svaki gen; po jedan alel od svakog roditelja. Interakcije između alela određuju fenotip organizma. Ako organizam naslijedi dva ista alela za određenu osobinu, homozigotan je za tu osobinu. Homozigotne osobe izraziti jedan fenotip za datu osobinu. Ako organizam naslijedi dva različita alela za određeno svojstvo, on je heterozigotan za to svojstvo. Heterozigotne jedinke mogu izraziti više od jednog fenotipa za datu osobinu.
Iako u prirodi postoji genetske varijacije Pokazalo se da prirodna selekcija favorizira neke vrste plastičnih reakcija, također mogu postojati ograničenja u razvoju adaptivne plastičnosti. Iako je važna, konceptualna razlika između ograničenja troškova i prilagodbe često je manje važno: posljedica troškova je smanjena sposobnost čak i kada je izražen optimalni fenotip, dok je prvo ograničenje nemogućnost izražavanja optimalnog fenotipa.
U početku je bilo teško kvantificirati troškove duktilnosti, iako su nedavni radovi uspjeli kvantificirati ih u mnogim različitim sistemima. U nekim su slučajevima za iste vrste zabilježeni troškovi samo u nekim područjima geografskog područja rasprostranjenosti, moguće zbog ograničenih lokalnih selektivnih pritisaka; i možda će biti više ili manje teško dokazati postojanje drugačije vrste ulaznih podataka u skladu s određenom evolucijskom ekologijom dotične vrste.
Osobine mogu biti ili recesivne. U shemama nasljeđivanja potpuna dominacija fenotip dominantne osobine u potpunosti maskira fenotip recesivna osobina... Postoje i slučajevi kada odnos između različitih alela ne pokazuje potpunu dominaciju. Kada nepotpuna dominacija dominantni alel ne u potpunosti maskira drugi alel. To rezultira fenotipom koji je mješavina fenotipova uočenih u oba alela. Kada su kodirani, oba alela su u potpunosti izražena. To dovodi do fenotipa u kojem se obje osobine promatraju neovisno jedna o drugoj.
Prema modeliranju primijenjenom na prostorno strukturirane populacije, prirodna selekcija favorizira reakcionarne norme koje se suprotstavljaju izbjegavanju vrijednosti stjecanjem resursa. Na primjer, moglo bi se očekivati \u200b\u200bda bi troškovi održavanja plastičnog odgovora mogli dovesti do razvoja reakcionarnih normi koje povećavaju prilagođavanje okolinama s kojima se tijelo najčešće susreće. Troškovi koji proizlaze iz proizvodnje plastične reakcije plaćaju se samo kada se određeni fenotip generira u određenom okruženju, čineći ove troškove proporcionalnim učestalosti gledanja okoline tamo gdje se uzima u obzir preferirani fenotip. plastičnost je još uvijek u povojima, ali to je s teorijskog gledišta važno područje, iako empirijski teško, u budućnosti može postati "područje od velikog interesa".
Kompletna, nepotpuna i kodominantna
Fenotip i genetska raznolikost
Može utjecati na fenotipove. Opisuje promjene u genima organizama u populaciji. Te promjene mogu biti rezultat mutacija DNK. Mutacije su promjene u slijedu gena u DNK.
Svaka promjena u sekvenci gena može promijeniti fenotip izražen u naslijeđenim alelima. Protok gena takođe doprinosi genetskoj raznolikosti. Kada novi organizmi uđu u populaciju, uvode se novi geni. Uvođenje novih alela u genski fond omogućava nove kombinacije gena i različitih fenotipova.
Argument za genetske korelacije kao ograničenja često se približava fenotipskoj plastičnosti, iako u dva odvojena konteksta. Želimo se sjetiti da je genetska korelacija korelacija između dvije fenotipske osobine, izračunata korištenjem udjela fenotipske varijance statistički povezane s genetskim razlikama među pojedincima. dobar način za vizualizaciju plastičnosti u smislu kvantitativne genetike, ona ima određena ograničenja zbog činjenice da se istovremeno mogu prikazati samo dva okruženja.
Tokom formiranja različitih kombinacija gena. U mejozi se nasumično dijele na različite. Prenos gena može se dogoditi između homolognih hromozoma kroz proces ukrštanja. Ova rekombinacija gena može stvoriti nove fenotipove u populaciji.
Analizirajući fenotip, ispisuju se moguće varijante genotipova potomaka s različitim kombinacijama osobina boje dlake s dužinom dlake. Zatim se za svaku kombinaciju osobina bilježe odgovarajući genotipovi. Stoga ćemo, utvrdivši fenotipsku manifestaciju svakog od gore zabilježenih genotipova, sve njih grupirati prema pripadnosti određenoj kombinaciji osobina:
Drugi razlog je taj što, budući da se pretpostavlja da genetske korelacije evolucijskog vremena ostaju konstantne, demonstracija da se one mogu promijeniti u jednoj generaciji promjenom okoline ima očite implikacije na općenito teorijsko pokrivanje evolucijske genetike. kvantitativne osobine... To ne znači da je proučavanje genetskih korelacija beskorisno: uočena distribucija može ponuditi hipoteze o uzrocima koji se mogu potvrditi eksperimentalnom kontrolom.
Genotipovi | ||
necrvena, pjegava necrveno, norma crvenokosa, pjegava crvenokosa, norma |
1AAVV, 2AAVv, 2AaVV, 4AaVv 1Aavv, 2Aavv 1aaBV, 2aaBv |
Udio djece koja nisu crvene pjege iznosit će 9 ili 56,25%.
9. Opće formule za razdvajanje
Ako su geni odgovorni za manifestaciju dvije nealternativne osobine smješteni u nehomolognim hromozomima, tada će tokom mejoze ući u spolne stanice neovisno jedni o drugima. Prema tome, prilikom ukrštanja dvije digheterozigote, razdvajanje prema genotipu:
Različiti modeli predloženi za objašnjenje genetske osnove plastičnog odgovora važna su tema u literaturi o evoluciji plastičnosti, a Scheiner sažima tri glavna modela: preveliku zavisnost, pleiotropiju i epistazu. Model prekomjerne ovisnosti utvrđuje da je plastičnost inverzna funkcija "heterozigotnosti: genotip je heterozigotan, a manje plastičan, jer" heterozigotni pomaže u ublažavanju utjecaja okoline. Model pleiotropije zasnovan je na činjenici da plastičnost potječe od više gena s pleiotropnim učincima na dati karakter izraženo u različitim okruženjima.
1Aavv: 2aaBv: 1aAvv: 2AaBv: 4AaBv: 2Aavv: 1aaBv: 2aaBv: 1aavv
rezultat je dvaju neovisnih razdvajanja
1AA: 2Aa: 1aa i 1BB: 2BB: 1BB
Matematički se to može izraziti kao proizvod:
(1AA: 2Aa: 1aa) i (1BB: 2BB: 1BB)
(1: 2: 1) 2
Ovaj zapis pokazuje da među osobama s genotipom AA jedan dio nosi gene BB, dva dijela BB gena, a jedan dio BB gena. Slični omjeri jedinki za skup gena B bit će za genotipove Aa i aa.
Konačno, epistatički model predviđa postojanje dva različita seta gena; jedan određuje visinu pravila reakcije, drugi određuje njegov oblik i dva skupa međusobno stupaju u interakciji. Ovi su problemi riješeni empirijskim istraživanjima u protekloj deceniji. Iz sveobuhvatnih studija molekularne biologije plastičnosti, poput reakcija sjene na biljkama ili reakcija toplotnog šoka, znamo da heterozigotičnost nema puno veze s genetskom osnovom plastičnosti te da su i pleiotropni i epistatički učinci uobičajeni u svim plastičnim reakcijama do danas. dan.
Ako se pojedinci analiziraju prema nekoliko karakteristika, onda opšta formula cijepanje kod križanja potpuno heterozigotnih jedinki bit će (1 : 2: 1) n, gdje je n broj parova alternativnih svojstava. Maksimalna vrijednost n jednaka je broju parova homolognih hromozoma.
Slična je situacija i s cijepanjem fenotipa. Zasnovan je i na monohibridnom cijepanju 3 : 1. Prilikom ukrštanja dva diheterozigotna organizma za neovisno cijepanje 3 : 1 daju podjelu 9 : 3: 3: 1. Opća formula za cijepanje fenotipa bit će (3 : 1).
Može se zaključiti da se problem genetske osnove plastičnosti, koji je uvijek bilo konceptualno teško definirati, rastopio u mnogim problemima povezanim sa specifičnim molekularnim interakcijama u osnovi određenih vrsta plastičnosti. Stoga je važno razmisliti o glavnom pitanju: zašto plastičnost smatramo jedinstvenom stvari koja ima specifičnu genetsku osnovu? Odgovor može biti da ovaj karakter ovisi o sva tri čimbenika, niti jedan od tri „mehanizma“ sam po sebi nije posebno informativan, jer je vjerovatno da se svi natječu da naprave osnovu najsloženijih fenotipske osobine.
Poznavajući formule cijepanja, ne treba sastavljati Punnettovu rešetku.
Primjer 9.1. Neki oblici katarakte i gluhonijeme kod ljudi prenose se kao autosomno recesivni znakovi. Kolika je vjerovatnoća da se dijete sa dvije abnormalnosti rodi u porodici u kojoj su oba roditelja heterozigotna za oba genska para?
Odluka:
znak: gen
Matematički modeli razvoja plastičnosti Među radnicima, izraz "plastičnost modela" također se odnosi na izgradnju teorijskih modela povezanih s modalitetima razvoja fenotipske plastičnosti. Iako se dio ovog modeliranja temelji na proučavanju prethodno raspravljenih modela genetske plastične reakcije, dva značenja modeliranja plastičnosti zapravo su potpuno neovisna jedno o drugom i mogu se razmatrati odvojeno. Optimalni modeli ne ovise o bilo kakvim genetskim razmatranjima, jer dovode u pitanje koju optimalnu strategiju mogu razviti pod određenim uvjetima.
bez mrene : A R AaBv x AaBv
katarakta : zdravo zdravo
gluvonijemi : IN
gluhonijemi : u F 1 aavb -?
Dijete sa dvije anomalije ima genotip - aavv. Poznato je da se kod ukrštanja dva diheterozigota uočava fenotipsko cijepanje među jedinkama prve generacije. Formula za cijepanje izgleda kao 9: 3: 3: 1. Iz ove formule se vidi da je 1 dio organizma dihomozigot za recesivne gene. To znači da je vjerovatnoća rađanja djeteta s dvije anomalije 1/16 ili 6,25%.
Nedostatak genetike može se smatrati ograničenjem modela optimizma, ali se može tumačiti i kao prednost, jer je svrha modela istražiti niz hipotetičkih uzoraka scenarija "da-tada", umjesto da daje kvantitativna predviđanja stvarnih evolucijskih putanja. Kvantitativni modeli genetike, uprkos svom imenu, takođe su u velikoj mjeri neovisni o genetskoj genetici. Na genetiku gledaju kao na crnu kutiju iz koje proizlazi neophodna "aditivna" genetska varijansa.
Rješenju problema za di- i polihibridno križanje možete pristupiti još lakše. Za to je potrebno samo znati vjerovatnoće manifestacije određenih genotipova ili fenotipova u različitim varijantama monohibridnog ukrštanja.
Dakle, za monohibridni prelaz heterozigoti (Aa) vjerovatnoća potomstva s AA genotipom je ¼, s Aa genotipom - ½, s aa I / 4 genotipom i vjerovatnoća pojave jedinki sa osobinama dominantni gen jednako ¾, sa znakom recesivnog gena - ¼.
To su statistički modeli i imaju ista ograničenja kao i genetske korelacije. Jedino što uključuju gametski obrasci prava genetikadok opisuju šta se događa sa likovima na koje ne utječu samo evolucijski procesi poput selekcije i migracije, već i na njih utječu višestruki lokusi. poput pleiotropije i epistaze, njihov je problem taj što su ograničeni na jednostavne scenarije i postaju nepredvidljivi kada ih pokušavaju učiniti realnijima.
Prilikom ukrštanja diheterozigota (AaBb), vjerovatnoća pojave jedinki sa genotipom aa je -, s genotipom cc - također ¼.
Da biste pronašli vjerovatnoću slučajnosti dvije neovisne pojave, morate međusobno pomnožiti vjerovatnoće svakog od njih. Na primjer, da bi se utvrdila vjerovatnoća pojavljivanja pojedinaca s dvije recesivne osobine (aavv), nado se mora pomnožiti sa ¼, što će rezultirati 1/16.
Bilo koji simulacijski model može samo djelomično prevladati ovaj problem, jer je računski nekontroliran ili zato što ne može pružiti općenita rješenja. Analiza nedavne literature o izradi modela evolucije reakcionarnih normi pokazuje da je većina istraživača povezana sa optimističnim obrascima, često povezanim sa određenim ekološko-evolucijskim situacijama. Model je uključivao kompromis između prednosti preživljavanja velikog stvorenja i troškova koje to nosi u pogledu opskrbe hranom.
Primjer 9.2. Kod ljudi gen smeđe oči dominira plave oči, i sposobnost uglavnom posjedovanja desna ruka - preko ljevorukosti. Nealelni geni nalaze se na nehomolognim hromozomima. Plavooki dešnjak oženio se smeđookim dešnjakom. Imali su dvoje djece: smeđokog ljevorukog i plavookog dešnjaka. Utvrdite vjerovatnoću da će njihovo sljedeće dijete biti plavooka i prvenstveno ljevoruka.
Predviđanja modela su da bi dobici trebali biti manji u zahtjevnijim uvjetima, što bi rezultiralo time da, međutim, ako životinje pokazuju fenotipsku plastičnost kada se potražnja za energijom mijenja ovisno o cijeni opskrbe, tada model predviđa postojanje pozitivne korelacije između tjelesne težine i potrošnje energije. ... Autori su predstavili svoj eksperimentalni model validacije, otkrivši da je potrošnja energije veća na lokacijama s manjim volumenima, uprkos pozitivnoj korelaciji između dvije mjere unutar lokacija.
Kratka nota stanja problema bit će sljedeća:
znak: gen
smeđe oči : A R A B x aaB
plave oči : i smeđe oči plavooke
desnorukost : Desnoruk desničar
ljevorukost : u
F 1 A cc aaB
smeđe oči plavooki
ljevak dešnjak
Odluka:
Njihov zaključak je da je određivanje veličine povezano s heterogenošću u kvaliteti ili dostupnosti hrane, a ne s prilagodljivom plastičnošću u nabavci. Ovaj određeni aspekt fenotipskog modeliranja plastičnosti zreo je za opći pregled koji može biti koristan i teoretskim i eksperimentalnim biolozima. Makroevolucija i fenotipska plastičnost Također je predložena plastičnost kao potencijalno važan mehanizam za olakšavanje makroevolucije. To se može učiniti na najmanje dva načina: s jedne strane, plastičnost može dovesti do genetske asimilacije lika kada populacija zauzima novo okruženje.
Prije nastavka izračunavanja vjerovatnoće rođenja sljedećeg djeteta sa genotipom - aavb, potrebno je utvrditi genotipove njihove djece. Prisustvo dva para u genotipu djece recesivni geni (aa i cc) označava da oba roditelja nose gene a i b. Tako će genotipovi majke biti AaBb, oca - aaBb.
Vjerovatnoća rođenja sljedećeg djeteta s određenim genotipom ne ovisi o tome koje su osobine već rođena djeca. Stoga se rješavanje problema svodi na utvrđivanje vjerovatnoće rođenja kod ovog para plavookih ljevaka.
P AaBv x aaBv
p (aa) \u003d 1/2 p (cc) \u003d 1/4 p (aavb) \u003d 1/2 x 1 \u003d 1/8
Vjerovatnoća pojave genotipa aa pri ukrštanju jedinki s genotipovima Aa i aa je ½, vjerovatnoća pojave genotipa cc pri ukrštanju Bb i Bb je ¼. Stoga će vjerovatnoća susreta ova dva genotipa u jednom organizmu biti ½ x ¼ \u003d 1/8.
Odgovorite: Vjerovatnoća da se rodi dijete s plavim očima, koje uglavnom posjeduje lijevu ruku, iznosi 1/8.
Ovu tehniku \u200b\u200btreba koristiti samo uz potpuno savladavanje vještine uobičajenog rješavanja problema.