Genotip ve fenotip arasındaki ilişki. Fenotip: tanımı, örnekleri, genotip ve genetik çeşitlilik ile ilişkisi
Tanım: fenotip - bir organizmanın genotip, rastgele genetik varyasyon ve çevresel etki ile belirlenen belirgin fiziksel özellikleri.
Örnekler: renk, yükseklik, boyut, şekil ve davranış gibi özellikler.
Fenotip ve genotip arasındaki ilişki
Bir organizmanın genotipi, fenotipini belirler. Tüm canlı organizmalar, moleküllerin, dokuların ve organların üretimi için talimatlar veren DNA'ya sahiptir. DNA, DNA replikasyonu, protein sentezi ve molekül transferi dahil olmak üzere tüm hücresel fonksiyonları yönetmekten de sorumlu olan bir genetik kod içerir.
Fischer ve ortakları, tesisleri, azaltılmış veya artan gerilla savaşı temelinde ve aşağı yukarı karakter esnekliği için seçtiler. Gerilla seçimi konusunda önemli geri bildirimler almalarına rağmen, esnekliklerinde herhangi bir değişiklik bulamadılar ve bu türdeki büyüme stratejilerinin evriminin, tepki kuralının şeklinden ziyade yüksekliği değiştirerek mümkün olduğu sonucuna vardılar. Başka bir yaklaşım deneysel manipülasyonu kullanır. Bu deneylerin sonuçları, kurak mevsimde karşı yansımanın gözlemlendiği fikrini desteklemektedir. göz lekeleriyağmur mevsimi boyunca göz lekeleri için seçeneklerle dönüşümlü.
Bir organizmanın fenotipi (fiziksel özellikler ve davranış) kalıtsal genleri tarafından belirlenir. DNA'nın proteinlerin yapısını kodlayan ve çeşitli özellikleri belirleyen belirli bölümleridir. Her gen birden fazla biçimde bulunur ve var olabilir. Bu farklı formlara, belirli kromozomlar üzerinde belirli konumlarda bulunan aleller denir. Aleller ebeveynden yavruya geçer.
İki seçici modun kombinasyonu, uyarlanabilir fenotipik plastisiteyi sürdürmek için yeterli olabilir. Bu çalışmalar, aynı laboratuvarda kullanılan, hem saha hem de kontrollü çalışmaları, deneysel manipülasyonu ve doğru gözlemsel veri toplamayı birleştiren birden fazla deneysel stratejiyi ele alma yeteneğini vurgulamaktadır. Bu tür araştırmaların belirli sorunları, genellikle düşük teknolojili araştırmaya dayandıkları gerçeğiyle sunulabilir; bu, gerçekleştirmesi yorucu ve yüksek personel maliyetleri ve uzun süreler gerektirir; Yüksek teknoloji bilimindeki mevcut araştırma standartlarıyla karşılaştırıldığında, araştırma finansörleri ile gerekçelendirilmesi oldukça zor hale gelen faktörlerin bir kombinasyonudur.
Diploid organizmalar, her gen için iki alel miras alır; her ebeveynden bir alel. Aleller arasındaki etkileşimler, bir organizmanın fenotipini belirler. Bir organizma belirli bir özellik için aynı allelden ikisini miras alırsa, o özellik için homozigottur. Homozigot bireyler belirli bir özellik için bir fenotip ifade eder. Bir organizma belirli bir özellik için iki farklı alel miras alırsa, bu özellik için heterozigottur. Heterozigot bireyler, belirli bir özellik için birden fazla fenotip ifade edebilir.
Doğada olmasına rağmen genetik çeşitlilik plastisite ve doğal seçilimin bazı plastik tepkileri desteklediği gösterilmiştir, adaptif plastisitenin evriminde de sınırlamalar olabilir. Bununla birlikte, önemli bir şekilde, maliyet ve adaptasyon limitleri arasındaki kavramsal fark genellikle küçük bir husustur: maliyetin sonucu, optimal fenotip ifade edildiğinde bile azaltılmış uygunluk, ilk sınırlama ise optimal fenotipi ifade edememektir.
Süneklik maliyetlerini ölçmek başlangıçta zordu, ancak son çalışmalar birçok farklı sistemde bunları ölçebiliyordu. Bazı durumlarda, muhtemelen sınırlı yerel seçici baskılar nedeniyle, aynı tür için yalnızca coğrafi dağıtım alanının bazı bölgelerinde maliyetler bildirilmiştir; ve söz konusu türün belirli evrimsel ekolojisine göre farklı türde bir girdinin varlığını göstermek az ya da çok zor olabilir.
Özellikler ya resesif olabilir. Miras şemalarında tam hakimiyet baskın özelliğin fenotipi, fenotipi tamamen maskeler çekinik gen... Farklı aleller arasındaki ilişkinin tam baskınlık göstermediği durumlar da vardır. Ne zaman eksik hakimiyet baskın alel, diğer aleli tamamen maskelemez. Bu, her iki allelde de gözlemlenen fenotiplerin bir karışımı olan bir fenotip ile sonuçlanır. Birlikte domine edildiğinde, her iki alel de tamamen ifade edilir. Bu, her iki özelliğin birbirinden bağımsız olarak gözlemlendiği bir fenotipe yol açar.
Mekansal olarak yapılandırılmış popülasyonlara uygulanan modellemeye göre, doğal seçilim, kaynakların edinilmesiyle değerden kaçınmaya karşı koyan gerici normları tercih eder. Örneğin, plastik bir tepkiyi sürdürmenin maliyetinin, vücudun en sık karşılaştığı ortamlara uyumu artıran gerici normların evrimine yol açması beklenebilir. Plastik tepkinin üretiminden kaynaklanan maliyetler, yalnızca belirli bir ortamda belirli bir fenotip üretildiğinde ödenir ve bu maliyetler, tercih edilen fenotipin dikkate alındığı ortamın görüntülenme sıklığı ile orantılı hale gelir. plastisite henüz emekleme aşamasındadır, ancak teorik açıdan önemli bir alandır, ancak deneysel olarak zor olsa da, gelecekte "büyük ilgi gören bir alan" haline gelebilir.
Eksiksiz, eksik ve birlikte baskın
Fenotip ve genetik çeşitlilik
Fenotipleri etkileyebilir. Bir popülasyondaki organizmaların genlerindeki değişiklikleri tanımlar. Bu değişiklikler DNA mutasyonlarının sonucu olabilir. Mutasyonlar, DNA'daki gen dizisindeki değişikliklerdir.
Gen dizisindeki herhangi bir değişiklik, kalıtsal alellerde ifade edilen fenotipi değiştirebilir. Gen akışı ayrıca genetik çeşitliliğe de katkıda bulunur. Popülasyona yeni organizmalar girdiğinde, yeni genler ortaya çıkar. Yeni alellerin gen havuzuna dahil edilmesi, yeni gen kombinasyonlarını ve farklı fenotipleri mümkün kılar.
Kısıtlamalar olarak genetik korelasyonların argümanı, iki ayrı bağlamda da olsa, genellikle fenotipik esnekliğe yaklaşır. Genetik bir korelasyonun, bireyler arasındaki genetik farklılıklarla istatistiksel olarak ilişkili fenotipik varyans oranı kullanılarak hesaplanan, iki fenotipik özellik arasındaki bir korelasyon olduğunu hatırlamak istiyoruz. iyi bir yol Plastisiteyi nicel genetik açısından görselleştirmek için, aynı anda sadece iki ortamın gösterilebilmesi nedeniyle bazı sınırlamaları vardır.
Çeşitli gen kombinasyonlarının oluşumu sırasında. Mayozda, rastgele farklı olanlara ayrılırlar. Gen aktarımı, bir geçiş süreci aracılığıyla homolog kromozomlar arasında gerçekleşebilir. Genlerin bu rekombinasyonu, bir popülasyonda yeni fenotipler yaratabilir.
Fenotip analiz edilirken, kürk uzunluğu ile kürk renginin çeşitli özelliklerinin kombinasyonlarına sahip yavru genotiplerinin olası varyantları yazılır. Daha sonra, özelliklerin her kombinasyonu için karşılık gelen genotipler kaydedilir. Bu nedenle, yukarıda kaydedilen genotiplerin her birinin fenotipik tezahürünü belirledikten sonra, hepsini belirli bir özellik kombinasyonuna ait olmalarına göre gruplayacağız:
İkinci neden ise, evrimsel zamanın genetik korelasyonlarının sabit kaldığı varsayıldığından, çevreyi değiştirerek bir nesilde değiştirilebileceğini göstermenin, evrimsel genetiğin genel teorik kapsamı için açık sonuçları olmasıdır. nicel özellikler... Bu, genetik korelasyon çalışmalarının işe yaramaz olduğu anlamına gelmez: Gözlenen dağılımlar, deneysel kontrol ile doğrulanabilecek nedenler hakkında hipotezler sunabilir.
Genotipler | ||
kırmızı olmayan, çilli kırmızı olmayan, norm kızıl çilli kızıl saçlı, norm |
1 veya 2, 2, 2, 4, 4 1Aavv, 2Aavv 1aaBV, 2aaBv |
Kırmızı çilli olmayan çocukların payı% 9 veya% 56,25 olacaktır.
9. Genel bölme formülleri
İki alternatif olmayan özelliğin tezahüründen sorumlu genler homolog olmayan kromozomlarda bulunuyorsa, mayoz sırasında birbirinden bağımsız olarak gametlere gireceklerdir. Bu nedenle, iki digheterozigotu geçerken, genotipe göre bölme:
Plastik tepkinin genetik temelini açıklamak için önerilen çeşitli modeller, literatürde plastisitenin evrimi üzerine önemli bir konudur ve Scheiner üç ana modeli özetler: aşırı bağımlılık, pleiotropi ve epistaz. Aşırı bağımlılık modeli, plastisitenin "heterozigotluğun ters işlevi olduğunu ortaya koyar: genotip heterozigottur, daha az plastiktir, çünkü" heterozigot çevresel etkilerin tamponlanmasına yardımcı olur. Pleiotropi modeli, plastisitenin belirli bir karakter üzerinde pleiotropik etkileri olan birden fazla genden kaynaklandığı gerçeğine dayanmaktadır. çeşitli ortamlarda ifade edilir.
1Aavv: 2aaBv: 1aAvv: 2AaBv: 4AaBv: 2Aavv: 1aaBv: 2aaBv: 1aavv
iki bağımsız bölünmenin sonucudur
1AA: 2Aa: 1aa ve 1BB: 2BB: 1BB
Matematiksel olarak bir ürün olarak ifade edilebilir:
(1AA: 2Aa: 1aa) ve (1BB: 2BB: 1BB)
(1: 2: 1) 2
Bu kayıt, AA genotipine sahip bireyler arasında bir kısmının BB genlerini, iki kısmının BB genlerini ve bir kısmının BB genlerini taşıdığını göstermektedir. B genleri seti için bireylerin benzer oranları, genotipler Aa ve aa için olacaktır.
Son olarak, epistatik model iki farklı gen kümesinin varlığını öngörür; biri reaksiyon kuralının yüksekliğini, diğeri şeklini belirler ve iki küme, aralarında aşamalar halinde etkileşime girer. Bu sorunlar, son on yılda deneysel araştırmalarla çözülmüştür. Bitkiler üzerindeki gölge reaksiyonları veya ısı şok reaksiyonları gibi plastisitenin moleküler biyolojisindeki kapsamlı çalışmalardan, heterozigotluğun plastisitenin genetik temeli ile çok az ilgisi olduğunu ve bugüne kadar tüm plastik reaksiyonlarda hem pleiotropik hem de epistatik etkilerin yaygın olduğunu biliyoruz. gün.
Bireyler çeşitli özelliklere göre analiz edilirse, o zaman genel formül tamamen heterozigot bireyleri geçerken bölünme (1 : 2: 1) n, burada n, alternatif özellik çiftlerinin sayısıdır. Maksimum n değeri, homolog kromozom çiftlerinin sayısına eşittir.
Durum, fenotip bölünmesine benzer. Ayrıca monohibrit bölünmeye dayanmaktadır 3 : 1. Bağımsız bölünme için iki diheterozigot organizmayı geçerken 3 : 1 9'a bölün : 3: 3: 1. Fenotip bölünmesi için genel formül (3 : 1).
Kavramsal olarak tanımlanması her zaman zor olan plastisitenin genetik temeli probleminin, spesifik plastisite türlerinin altında yatan spesifik moleküler etkileşimlerle ilgili birçok problemde çözüldüğü sonucuna varılabilir. Bu nedenle, ana soruyu düşünmek önemlidir: neden plastisiteyi belirli bir genetik temeli olan üniter bir şey olarak görüyoruz? Cevap, bu karakterin her üç faktöre bağlı olması olabilir, üç "mekanizma" nın hiçbiri tek başına özellikle bilgilendirici değildir, çünkü bunların hepsi muhtemelen en karmaşık olanın temelini oluşturmak için rekabet eder fenotipik özellikler.
Bölme formüllerini bilerek, Punnett kafesini oluşturmaya gerek yoktur.
Örnek 9.1. İnsanlarda bazı katarakt türleri ve sağır-dilsizlik, otozomal resesif belirtiler olarak bulaşır. Her iki ebeveynin de her iki gen çifti için de heterozigot olduğu bir ailede iki anomalili bir çocuğa sahip olma olasılığı nedir?
Karar:
işaret: gen
Plastisite evriminin matematiksel modelleri İşçiler arasında, "model plastisite" ifadesi aynı zamanda fenotipik plastisite evriminin modaliteleri ile ilgili teorik modellerin inşasına da atıfta bulunur. Bu modellemenin bir kısmı daha önce tartışılan genetiğin plastik tepki modellerini incelemeye dayansa da, plastiklik modellemesinin iki anlamı aslında birbirinden tamamen bağımsızdır ve ayrı olarak düşünülebilir. Optimal modeller, belirli koşullar altında hangi optimal stratejinin geliştirilebileceğini sorguladıkları için, herhangi bir genetik düşünceye bağlı değildir.
kataraktsız : A R AaBv x AaBv
katarakt : sağlıklı sağlıklı
sağır ve dilsiz : İÇİNDE
sağır-dilsiz : f 1 aavb içinde -?
İki anomalisi olan bir çocuğun bir genotipi vardır - aavv. İki diheterozigot çaprazlandığında, birinci nesil bireyler arasında fenotipik bölünmenin gözlendiği bilinmektedir. Bölme formülü 9: 3: 3: 1'e benzer. Bu formülden organizmanın 1 kısmının resesif genler için dihomozigot olduğu görülebilir. Bu, iki anomalili çocuk sahibi olma olasılığının% 1/16 veya% 6,25 olduğu anlamına gelir.
Genetik eksikliği, iyimserlik modelinin bir sınırlaması olarak görülebilir, ancak aynı zamanda bir avantaj olarak da yorumlanabilir, çünkü modelin amacı, gerçek evrimsel yollar hakkında nicel tahminler yapmak yerine bir dizi varsayımsal örnek "evet-öyleyse" senaryosunu araştırmaktır. Kantitatif genetik modelleri, adlarına rağmen, büyük ölçüde genetik genetikten bağımsızdır. Genetiği, gerekli "ilave" genetik varyansın ortaya çıktığı bir kara kutu olarak görürler.
Çift ve çoklu hibrit geçiş sorunlarının çözümüne daha da kolay yaklaşabilirsiniz. Bunun için, yalnızca belirli genotiplerin veya fenotiplerin farklı monohibrit çaprazlama varyantlarında tezahür etme olasılıklarını bilmek gerekir.
İçin böylece tek hibrit geçiş heterozigotlar (Aa), genotip AA olan yavruların olasılığı ¼, genotip Aa - ½, genotip aa I / 4 ve özellikleri olan bireylerin ortaya çıkma olasılığı baskın gen ¾'ye eşittir, resesif bir genin işareti ile - ¼.
Bunlar istatistiksel modellerdir ve genetik korelasyonlarla aynı sınırlamalara sahiptir. Gametik kalıplar içeren tek kalıplar gerçek genetiksadece seçim ve göç gibi evrimsel süreçlerden etkilenmeyen, aynı zamanda çoklu lokuslardan etkilenen karakterlere ne olduğunu açıklarken, gamet modellerinin değeri, bu tür genetik fenomenleri doğrudan ifade etme yeteneklerinde yatmaktadır. Pleiotropi ve epistasis gibi onların problemi de basit senaryolarla sınırlı olmaları ve onları daha gerçekçi hale getirmeye çalışırken öngörülemez hale gelmeleridir.
Diheterozigotları (AaBb) geçerken, aa genotipine sahip bireylerin ortaya çıkma olasılığı - ¼, cc genotipi ile - ayrıca ¼ olur.
Birbirinden bağımsız iki olgunun tesadüf olasılığını bulmak için, her birinin olasılıklarını birbiriyle çarpmanız gerekir. Örneğin, iki çekinik özelliğe (aavv) sahip bireylerin ortaya çıkma olasılığını belirlemek için, надо 1/16 ile sonuçlanacak şekilde ¼ ile çarpılmalıdır.
Herhangi bir simülasyon modeli, sayısal olarak kontrol edilemedikleri veya genel çözümler sunamadıkları için bu sorunun ancak kısmen üstesinden gelebilir. Gerici normların evrimi modellerinin üretimiyle ilgili son literatürün analizi, çoğu araştırmacının, genellikle belirli ekolojik-evrimsel durumlarla ilişkilendirilen iyimser modellerle ilişkili olduğunu göstermektedir. Model, büyük bir canlının hayatta kalma faydaları ile bunun gıda arzı açısından gerektirdiği maliyetler arasında bir değiş tokuş içeriyordu.
Örnek 9.2. İnsanlarda gen kahverengi gözler hakim mavi gözlüve esas olarak sahip olma yeteneği sağ el - aşırı solaklık. Allelik olmayan genler, homolog olmayan kromozomlarda bulunur. Mavi gözlü sağ elini kahverengi gözlü sağ elini kullanan kişi ile evlendi. İki çocukları oldu: kahverengi gözlü solak ve mavi gözlü sağlak. Bir sonraki çocuklarının mavi gözlü ve ağırlıklı olarak solak olma olasılığını belirleyin.
Model tahminleri, kazanımların daha zorlu koşullar altında daha küçük olması gerektiğidir; bununla birlikte, eğer hayvanlar arz maliyetine bağlı olarak enerji talebi değiştiğinde fenotipik esneklik sergilerse, model vücut ağırlığı ile enerji tüketimi arasında pozitif bir korelasyonun varlığını öngörür. ... Yazarlar deneysel doğrulama modellerini sunarak, bölgelerdeki iki ölçüm arasında pozitif bir korelasyona rağmen, daha düşük hacimli yerlerde enerji tüketiminin daha yüksek olduğunu bulmuşlardır.
Sorun durumunun kısa bir gösterimi aşağıdaki gibi olacaktır:
işaret: gen
kahverengi gözler : A R A B x aaB
mavi gözlü : ve kahverengi gözlü mavi gözlü
sağ elini tercih etme : Sağ elini kullanan sağ elini kullanan
solaklık : içinde
F 1 A cc aaB
kahverengi gözlü mavi gözlü
solak sağlak
Karar:
Elde ettikleri sonuç, boyut varyasyonunun, tedarikteki uyarlanabilir esneklikten ziyade, gıda kalitesindeki veya bulunabilirlikteki heterojenlikle ilişkili olduğudur. Plastisitenin fenotipik modellemesinin bu özel yönü, hem teorik hem de deneysel biyologlar için faydalı olabilecek genel bir bakış için olgunlaşmıştır. Makroevrim ve Fenotipik Plastisite Plastisite de makroevrimi kolaylaştırmak için potansiyel olarak önemli bir mekanizma olarak önerilmiştir. Bu, en az iki şekilde yapılabilir: bir yandan, plastiklik, popülasyon yeni bir çevreyi işgal ettiğinde karakterin genetik asimilasyonuna yol açabilir.
Genotip - aavb ile bir sonraki çocuğun doğum olasılığının hesaplanmasına geçmeden önce, çocuklarının genotiplerini belirlemek gerekir. Çocukların genotipinde iki çiftin varlığı resesif genler (aa ve cc), her iki ebeveynin de a ve b genlerini taşıdığını gösterir. Böylece annenin genotipleri AaBb, baba - aaBb olacaktır.
Belirli bir genotipe sahip bir sonraki çocuğun doğum olasılığı, çocuklarda hangi özelliklerin doğmuş olduğuna bağlı değildir. Bu nedenle, problemi çözmek, bu mavi gözlü solak çiftinde doğum olasılığını belirlemeye indirgenmiştir.
P AaBv x aaBv
p (aa) \u003d 1/2 p (bc) \u003d 1/4 p (aavb) \u003d 1/2 x 1 \u003d 1/8
Genotip Aa ve aa ile bireyleri geçerken genotip aa'nın ortaya çıkma olasılığı ½, Bb ve Bb'yi geçerken genotip cc görünme olasılığı ¼'dir. Bu nedenle, bu iki genotipi bir organizmada karşılama olasılığı ½ x ¼ \u003d 1/8 olacaktır.
Cevap: Çoğunlukla sol ele sahip olan mavi gözlü bir çocuk doğurma olasılığı 1 / 8'dir.
Bu teknik, sadece olağan problem çözme becerisine tam hakimiyet ile kullanılmalıdır.