Penularan sifat dari generasi ke generasi terjadi karena interaksi antara gen yang berbeda. Apa itu gen, dan apa jenis interaksi di antara mereka?
Apa itu gen?
Di bawah gen saat ini, mereka berarti unit transmisi informasi turun-temurun. Gen terletak di DNA dan membentuk bagian strukturalnya. Setiap gen bertanggung jawab untuk sintesis molekul protein tertentu, yang menentukan manifestasi sifat tertentu pada manusia.
Setiap gen memiliki beberapa subspesies atau alel, yang menyebabkan berbagai sifat (misalnya, mata cokelat disebabkan oleh alel dominan gen, sedangkan biru adalah sifat resesif). Alel terletak di daerah yang sama dari kromosom homolog, dan transmisi satu atau lain kromosom menyebabkan manifestasi dari satu atau lain sifat.
Semua gen berinteraksi satu sama lain. Ada beberapa jenis interaksi mereka - alelik dan non-alel. Dengan demikian, interaksigen alelik dan non-alel. Bagaimana mereka berbeda satu sama lain dan bagaimana mereka memanifestasikan diri?
Riwayat penemuan
Sebelum jenis interaksi gen non-alel ditemukan, secara umum diterima bahwa hanya dominasi penuh yang mungkin (jika ada gen dominan, maka sifat itu akan muncul; jika tidak ada, maka akan ada tidak menjadi sifat). Doktrin interaksi alelik, yang telah lama menjadi dogma utama genetika, berlaku. Dominasi telah diteliti secara ekstensif dan jenis-jenis seperti dominasi lengkap dan tidak lengkap, dominasi bersama dan dominasi berlebihan telah ditemukan.
Semua prinsip ini tunduk pada hukum pertama Mendel, yang menyatakan keseragaman hibrida generasi pertama.
Setelah pengamatan dan penelitian lebih lanjut, diketahui bahwa tidak semua tanda disesuaikan dengan teori dominasi. Dengan penelitian yang lebih dalam, terbukti bahwa tidak hanya gen yang sama yang mempengaruhi manifestasi suatu sifat atau sekelompok sifat. Dengan demikian, bentuk interaksi gen non-alelik ditemukan.
Reaksi antar gen
Seperti yang telah dikatakan, untuk waktu yang lama doktrin pewarisan dominan berlaku. Dalam hal ini, interaksi alelik terjadi, di mana sifat itu memanifestasikan dirinya hanya dalam keadaan heterozigot. Setelah berbagai bentuk interaksi gen non-alelik ditemukan, para ilmuwan mampu menjelaskan jenis pewarisan yang sampai sekarang tidak dapat dijelaskan dan mendapatkan jawaban atas banyak pertanyaan.
Ditemukan bahwa regulasi gen secara langsung bergantung pada enzim. Enzim-enzim ini memungkinkan gen untuk bereaksi secara berbeda. Pada saat yang sama, interaksi gen alelik dan non-alel berlangsung menurut prinsip dan pola yang sama. Hal ini mengarah pada kesimpulan bahwa pewarisan tidak bergantung pada kondisi di mana gen berinteraksi, dan alasan untuk transmisi atipikal sifat terletak pada gen itu sendiri.
Interaksi non-alel bersifat unik, yang memungkinkan untuk memperoleh kombinasi sifat baru yang menentukan tingkat kelangsungan hidup dan perkembangan organisme yang baru.
Gen non-alel
Non-alelik adalah gen-gen yang terlokalisasi di berbagai bagian kromosom non-homolog. Mereka memiliki satu fungsi sintesis, tetapi mereka mengkodekan pembentukan berbagai protein yang menyebabkan tanda yang berbeda. Gen tersebut, bereaksi satu sama lain, dapat menyebabkan perkembangan sifat dalam beberapa kombinasi:
- Satu sifat akan terjadi karena interaksi beberapa gen yang sama sekali berbeda.
- Beberapa sifat akan bergantung pada satu gen.
Reaksi antara gen-gen ini agak lebih rumit daripada interaksi alelik. Namun, masing-masing jenis reaksi ini memiliki ciri dan karakteristiknya sendiri.
Apa jenis interaksi gen non-alel?
- Epistasis.
- Polimeria.
- Pelengkap.
- Tindakan gen pengubah.
- Interaksi Pleiotropik.
Semuanyadari jenis interaksi ini memiliki sifat uniknya sendiri dan memanifestasikan dirinya dengan caranya sendiri.
Kita harus membahas masing-masing secara lebih rinci.
Epistasis
Interaksi gen non-alelik - epistasis - diamati ketika satu gen menekan aktivitas gen lainnya (gen penekan disebut epistatik, dan gen yang ditekan disebut gen hipostatik).
Reaksi antara gen ini bisa dominan atau resesif. Epistasis dominan diamati ketika gen epistatik (biasanya dilambangkan dengan huruf I, jika tidak memiliki manifestasi fenotipik eksternal) menekan gen hipostatik (biasanya dilambangkan dengan B atau b). Epistasis resesif terjadi ketika alel resesif gen epistatik menghambat ekspresi salah satu alel gen hipostatik.
Pemisahan menurut sifat fenotipik, dengan masing-masing jenis interaksi ini juga berbeda. Dengan epistasis dominan, gambar berikut lebih sering diamati: pada generasi kedua, menurut fenotipe, pembagiannya adalah sebagai berikut - 13:3, 7:6:3 atau 12:3:1. Itu semua tergantung pada gen mana yang bertemu.
Dengan epistasis resesif, pembagiannya adalah: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Pelengkap
Interaksi gen non-alel, di mana, ketika alel dominan dari beberapa sifat digabungkan, fenotipe baru yang sampai sekarang belum terlihat terbentuk, dan disebut komplementaritas.
Misalnya, jenis reaksi antar gen ini paling sering terjadi pada tumbuhan (terutama labu).
Jika genotipe tanaman memiliki alel dominan A atau B, maka sayuran tersebut berbentuk bulat. Jika genotipenya resesif, maka bentuk janin biasanya memanjang.
Jika ada dua alel dominan (A dan B) dalam genotipe pada saat yang sama, labu menjadi berbentuk cakram. Jika kita terus menyilangkan (yaitu melanjutkan interaksi gen non-alel dengan labu dari garis murni), maka pada generasi kedua Anda bisa mendapatkan 9 individu dengan bentuk cakram, 6 dengan bentuk bulat dan satu labu memanjang.
Perkawinan silang semacam itu memungkinkan Anda mendapatkan bentuk tanaman hibrida baru dengan sifat unik.
Pada manusia, jenis interaksi ini menyebabkan perkembangan pendengaran yang normal (satu gen untuk perkembangan koklea, yang lain untuk saraf pendengaran), dan dengan adanya hanya satu sifat dominan, ketulian muncul.
Polimeria
Seringkali manifestasi suatu sifat tidak didasarkan pada keberadaan alel gen yang dominan atau resesif, tetapi pada jumlah mereka. Interaksi gen non-alel - polimeria - adalah contoh dari manifestasi seperti itu.
Tindakan polimerik gen dapat berlanjut dengan efek kumulatif (kumulatif) atau tanpa efek kumulatif (kumulatif). Selama akumulasi, tingkat manifestasi suatu sifat tergantung pada interaksi gen secara keseluruhan (semakin banyak gen, semakin menonjol sifat tersebut). Keturunan dengan efek yang sama dibagi sebagai berikut - 1: 4: 6: 4: 1 (tingkat ekspresi sifat menurun, yaitu pada satu individu sifat diucapkan secara maksimal, pada orang lain kepunahannya diamati hingga hilangnya total).
Jika tidak ada aksi kumulatif yang diamati, makamanifestasi suatu sifat tergantung pada alel dominan. Jika ada setidaknya satu alel seperti itu, sifat itu akan terjadi. Dengan efek yang sama, pemisahan keturunan berlangsung dengan perbandingan 15:1.
Tindakan gen pengubah
Interaksi gen non-alelik, yang dikendalikan oleh aksi pengubah, relatif jarang terjadi. Contoh interaksi tersebut adalah sebagai berikut:
- Misalnya, ada gen D yang bertanggung jawab atas intensitas warna. Dalam keadaan dominan, gen ini mengatur penampilan warna, sedangkan dalam pembentukan genotipe resesif untuk gen ini, bahkan jika ada gen lain yang secara langsung mengontrol warna, "efek pengenceran warna" akan muncul, yang sering diamati pada tikus putih susu
- Contoh lain dari reaksi tersebut adalah munculnya bercak pada tubuh hewan. Misalnya ada gen F yang fungsi utamanya adalah keseragaman pewarnaan wol. Dengan pembentukan genotipe resesif, warna bulu akan tidak merata, dengan munculnya bintik-bintik putih di satu atau lain area tubuh, misalnya.
Interaksi gen non-alelik seperti itu pada manusia cukup jarang terjadi.
Pleiotropi
Dalam jenis interaksi ini, satu gen mengatur ekspresi atau mempengaruhi tingkat ekspresi gen lain.
Pada hewan, pleiotropi memanifestasikan dirinya sebagai berikut:
- Pada tikus, dwarfisme adalah contoh pleiotropi. Telah diamati bahwa ketika melintasi tikus fenotip normal diPada generasi pertama, semua tikus ternyata kerdil. Disimpulkan bahwa dwarfisme disebabkan oleh gen resesif. Homozigot resesif berhenti tumbuh, organ dan kelenjar internal mereka kurang berkembang. Gen dwarfisme ini mempengaruhi perkembangan kelenjar pituitari pada tikus, yang menyebabkan penurunan sintesis hormon dan menyebabkan semua konsekuensinya.
- Pewarnaan platinum pada rubah. Pleiotropi dalam hal ini dimanifestasikan oleh gen mematikan, yang ketika homozigot dominan terbentuk, menyebabkan kematian embrio.
- Pada manusia, interaksi pleiotropik telah ditunjukkan pada fenilketonuria serta sindrom Marfan.
Peran interaksi non-alel
Dalam istilah evolusi, semua jenis interaksi gen non-alel di atas memainkan peran penting. Kombinasi gen baru menyebabkan munculnya fitur dan sifat baru organisme hidup. Dalam beberapa kasus, tanda-tanda ini berkontribusi pada kelangsungan hidup organisme, di lain pihak, sebaliknya, mereka menyebabkan kematian individu-individu yang akan menonjol secara signifikan dari spesies mereka.
Interaksi gen non-alel banyak digunakan dalam genetika pemuliaan. Beberapa spesies organisme hidup diawetkan karena rekombinasi gen tersebut. Spesies lain memperoleh sifat yang sangat dihargai di dunia modern (misalnya, membiakkan jenis hewan baru dengan stamina dan kekuatan fisik yang lebih besar daripada induknya).
Pekerjaan sedang dilakukan pada penggunaan jenis warisan ini pada manusia untukmenghilangkan sifat-sifat negatif dari genom manusia dan menciptakan genotipe baru yang bebas cacat.
