Взаємодія генів – конспект

В організмі одночасно функціонує безліч геномів. У процесах реалізації генетичної інформації в ознаку можливі численні «пункти» взаємодії різних генів на рівні біохімічних реакцій. Такі взаємодії неминуче відбиваються на формуванні фенотипу.

Алельні гени визначають альтернативні ознаки, оскільки лежать в гомологічних локусах гомологічних хромосом. Між алелями гетерозиготи можливі певні взаємодії, що лежать в основі прояву ознаки у фенотипі. Відомі три основні форми міжалельних взаємодій:

  • повне домінування – в гетерозиготі один алель (домінантний) пригнічує прояв другого алеля (рецесивного);
  • неповне домінування – в гетерозиготі спостерігається проміжний прояв ознак алелей;
  • кодомінування – незалежний прояв алелей в гетерозиготі.

У деяких випадках механізм взаємодії алелей розшифрований. Найкраще їх взаємини ілюструють білки-ферменти.  Дані біохімічної генетики показують, що явище домінування часто пов’язане з активністю певного ферменту.

Менш зрозуміло явище моногенного гетерозису, коли в гетерозиготі ознака проявляється сильніше, ніж у гомозигот за домінантною аллелю.

Гетерозис – явище переваги гібридів над обома батьківськими формами.

Феномен гетерозису інтенсивно вивчався у зв’язку з його важливою роллю для селекції. Це явище вельми складне і неоднозначне. Неоднозначне поняття «перевага», так як гетерозис проявляється на:

  • репродуктивному;
  • соматичному;
  • адаптивному рівнях.

Прояви на різних рівнях можуть бути протилежної спрямованості (наприклад, «поліпшення» соматичних показників може супроводжуватися «погіршенням» адаптивних). Неоднозначні самі поняття «покращення», «погіршення», оскільки вони не мають чітких критеріїв та їх застосування вкрай суб’єктивне. Існує кілька теорій, що пояснюють природу гетерозису.

Феномен моногенного гетерозису, коли показана залежність ознаки від однієї алельної пари, є тільки одним аспектом теорії гетерозису.

За пропозицією Ф. Добжанського це явище отримало назву наддомінування.

Воно має велике значення для еволюційної теорії, оскільки демонструє перевагу гетерозигот в популяціях. Однак це поняття швидше застосовно до адаптивного рівню, тому до з’ясування генетичних механізмів наддомінування розглядати його як особливий вид міжалельних взаємодій передчасно.

У живих організмах часто взаємодіють не тільки алелі одного гена, але і алелі різних генів, даючи найрізноманітніші варіанти розщеплення. Розрізняють три основних типи взаємодії неалельних генів.

  • Комплементарність – взаємодія різних домінантних алелів обумовлює появу нового ознаки. За типом комплементарності зазвичай взаємодіють гени, які контролюють різні етапи одного і того ж метаболічного шляху. Однак для деяких морфологічних ознак біохімічний механізм реалізації невідомий.
  • Епістаз – один ген пригнічує прояв іншого, неалельного йому гена. Гени, що пригнічують дію інших генів, називаються епістатичними (або генами-супрессорами). Можливі два варіанти епістазу: домінантний епістаз:
  1. епістатичний ген є домінантним у своїй алельній парі
  2. рецесивний епістаз – епістатичний ген є рецесивним у своїй аллельній парі.
  • Полімерія – однозначна дія неалельних генів. Полімерія пов’язана з контролем ознаки декількома неалельних генів. Полігенний контроль вельми широко поширений в генетиці. Полімерні гени зазвичай позначаються однаковими буквами з нижнім індексом – А1, А2, А3 і т. д. Полімерія також зустрічається в двох варіантах:
  1. при кумулятивній полімерії інтенсивність ознаки пропорційна числу домінантних алелів серед полімерних генів,
  2. при некумулятивній полімерії різні полімерні гени дублюють один одного і для прояву ознаки досить наявності одного з домінантних алелів.

Численні випадки взаємодії генів заповнюють основний обсяг всіх задачників з генетики. У типовому випадку при схрещуванні дигетерозигот при взаємодії генів утворюються найрізноманітніші відносини фенотипічних класів в поколіннях:

  • 9:3:4;
  • 9:7;
  • 13:3;
  • 12:3:1;
  • 15:1 та інші.

Генетичний аналіз показує, що всі вони є видозміною класичної менделеєїської формули дигібридного розщеплення 9:3:3:1.

Рішення великої кількості завдань з генетики є необхідним етапом у підготовці студентів, які вивчають генетику.

Словосполучення «взаємодія генів» тільки умовна, оскільки, зазвичай, вони взаємодіють не власними гени, а їх продукти. Однак не можна погодитися з терміном «взаємодія фенів», який неточно відображає сенс явища. На мій погляд, у навчальній літературі краще залишити традиційний термін «взаємодія генів» (алельних і неалельних).

Посилання на основну публікацію