Πολλοί από εμάς έχουμε ακούσει για κυρίαρχα και υπολειπόμενα γονίδια - κάποιες αλυσίδες νουκλεοτιδίων που κρύβονται στο γονιδίωμά μας και είναι υπεύθυνα για κληρονομικά χαρακτηριστικά. Πώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους; Τι είναι η κυριαρχία και πώς συμβαίνει; Γιατί τα υπολειπόμενα αλληλόμορφα δεν καταστέλλονται πάντα από τα κυρίαρχα; Αυτά τα ερωτήματα απασχολούν τους επιστήμονες από την ανακάλυψη των γονιδίων.
Ιστορικό έρευνας
Η αλληλεπίδραση των αλληλόμορφων ήταν πάντα μεγάλο ενδιαφέρον για τους γενετιστές. Κατά τη διάρκεια της έρευνας, διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν διάφοροι τύποι γονιδιακής αλληλεπίδρασης - πλήρης κυριαρχία, υπερκυριαρχία, πολλαπλός αλληλισμός, ατελής κυριαρχία και συνεπικράτηση.
Δικαίως αποκαλούμενος πατέρας της σύγχρονης γενετικής, ο Γκρέγκορ Μέντελ ήταν ο πρώτος που ενδιαφέρθηκε για τους νόμους της μετάδοσης των κληρονομικών χαρακτηριστικών. Κατά τη διάρκεια των διάσημων πειραμάτων του σχετικά με τον υβριδισμό των φυτών μπιζελιού, ο Mendel παρατήρησε ότι η διασταύρωση κίτρινου και πράσινου μπιζελιού δεν είχε ως αποτέλεσμα ένα ενδιάμεσο χαρακτηριστικό. Κατά την πρώτηγενιά, όλα τα μπιζέλια ήταν κίτρινα. Ο ίδιος ο Μέντελ τότε δεν μπορούσε να εξηγήσει τα αποτελέσματα του λαμπρού πειράματός του. Η θεωρητική βάση εμφανίστηκε πολύ αργότερα, μετά την αναβίωση του ενδιαφέροντος για τη γενετική και την ανακάλυψη της στοιχειώδους μονάδας κληρονομικότητας - του γονιδίου. Από αυτόν εξαρτάται το χρώμα του μπιζελιού, το σχήμα της μύτης, το χρώμα των ματιών, το ύψος, η παρουσία κληρονομικών ασθενειών στον άνθρωπο.
Ας επιστρέψουμε στο πείραμα του Μέντελ. Το γονίδιο A είναι υπεύθυνο για το κίτρινο χρώμα των μπιζελιών και το γονίδιο a για το πράσινο χρώμα. Όταν διασχίζετε δύο διαφορετικές καθαρές γραμμές, ο διαχωρισμός θα είναι ως εξής:
R: AA x aa
F1: Aa Aa Aa Aa
Παρά το γεγονός ότι στον γονότυπο όλων των φυτών που προέκυψαν υπήρχε ένα γονίδιο τόσο για το κίτρινο όσο και για το πράσινο, στο τέλος εμφανίστηκε μόνο το κίτρινο. Με άλλα λόγια, το κυρίαρχο γνώρισμα έπνιξε τελείως το υπολειπόμενο. Με τον ίδιο τρόπο κληρονομήθηκε το σχήμα του μπιζελιού - το λείο επικράτησε του ζαρωμένου. Αυτό το παράδειγμα είναι που εμφανίζει την πλήρη κυριαρχία των γονιδίων - την καταστολή του υπολειπόμενου χαρακτηριστικού από το κυρίαρχο χαρακτηριστικό παρουσία και των δύο στον γονότυπο.
Παραδείγματα πλήρους κυριαρχίας
Η διασταύρωση φυτών διαφορετικών χρωμάτων δεν είναι η μόνη περιοχή όπου εμφανίζεται πλήρης κυριαρχία. Παραδείγματα αυτού του τύπου αλληλεπίδρασης μπορούν επίσης να αναφερθούν από το πεδίο της ανθρώπινης γενετικής: εάν ένας από τους γονείς έχει καστανά μάτια, ο δεύτερος έχει μπλε μάτια και και οι δύο είναι ομόζυγοι για αυτά τα χαρακτηριστικά, τότε όλα τα παιδιά θα έχουν καστανά μάτια.
Ομοίως, η παρουσία του παράγοντα Rh, πολυδακτυλίας,φακίδες, σκούρο χρώμα μαλλιών. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά είναι κυρίαρχα και δεν επιτρέπουν την εμφάνιση υπολειπόμενου φαινοτύπου.
Η πλήρης κυριαρχία έχει μεγάλη σημασία στην κληρονομικότητα των γενετικών ασθενειών. Τα περισσότερα από αυτά (νόσος Tay-Sachs, νόσος Urbach-Wite, νόσος Gunther) κληρονομούνται με αυτοσωμικό υπολειπόμενο τρόπο, δηλαδή, εάν ο γονότυπος περιέχει ένα φυσιολογικό (κυρίαρχο) γονίδιο, το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο δεν θα εκδηλωθεί.
Σχετικά με την ημιτελή κυριαρχία
Η ατελής κυριαρχία είναι ένας από τους τύπους γονιδιακής αλληλεπίδρασης, που απαντάται συχνά στη φύση. Με αυτό, το υπολειπόμενο αλληλόμορφο δεν καταστέλλεται πλήρως από το κυρίαρχο και εμφανίζεται ένα νέο, ενδιάμεσο χαρακτηριστικό στον φαινότυπο. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα ατελούς κυριαρχίας είναι ο χρωματισμός των λουλουδιών του κόσμου. Εάν διασταυρώσετε ένα κόκκινο φυτό με ένα λευκό, τότε στην πρώτη γενιά ο διαχωρισμός του φαινοτύπου θα είναι ως εξής: 1 (AA): 2 (Aa): 1 (aa). Δηλαδή, ένα λουλούδι θα είναι κόκκινο, ένα λευκό και δύο ροζ. Τα τελευταία αποτελούν παράδειγμα ατελούς κυριαρχίας, αφού το κυρίαρχο χαρακτηριστικό, το κόκκινο, δεν κατέστειλε τελείως το υπολειπόμενο. Ως αποτέλεσμα, η επιρροή και των δύο γονιδίων εκδηλώνεται στο σώμα.
Η ατελής κυριαρχία είναι χαρακτηριστική όχι μόνο για την κοσμέα, αλλά και για πολλά άλλα λουλούδια: snapdragons, τουλίπες, γαρίφαλα.
Υπερκυριαρχία
Η υπεροχή είναι ένας ενδιαφέρον και κάπως παράδοξος τύπος γονιδιακής αλληλεπίδρασης, στον οποίο το κυρίαρχο γονίδιο στον φαινότυπο ενός ετερόζυγου οργανισμού (ΒΒ) εκδηλώνεται πιο έντονα από ότι στον φαινότυπο ενός ομοζυγώτη (ΒΒ). Η υπεροχή δεν εμφανίζεται στη φύσησυχνά ως πλήρης κυριαρχία. Ένα παράδειγμα είναι μια μετάλλαξη στο γονίδιο HBB, η οποία μειώνει τον κίνδυνο εμφάνισης ελονοσίας.
Συνκυριαρχία
Υπάρχουν αρκετοί άλλοι ενδιαφέροντες τύποι γονιδιακής αλληλεπίδρασης, και ένας από αυτούς είναι η συνεπικράτηση. Σε αυτή την περίπτωση, το κυρίαρχο αλληλόμορφο δεν συγκαλύπτει ούτε καταστέλλει το υπολειπόμενο, και τα δύο χαρακτηριστικά εκδηλώνονται σε κάποιο βαθμό στον φαινότυπο.
Ο ευκολότερος τρόπος για να κατανοήσετε το φαινόμενο της συν-κυριαρχίας είναι το παράδειγμα των κόκκινων-λευκών λουλουδιών του ροδόδεντρου, ή της νυχτερινής ομορφιάς. Αυτός ο χρωματισμός λαμβάνεται με διασταύρωση κόκκινων και λευκών λουλουδιών, και παρόλο που η κόκκινη χρωστική ουσία είναι κυρίαρχη, δεν πνίγει το αλληλόμορφο που είναι υπεύθυνο για το λευκό χρώμα. Έτσι προκύπτουν τα ασυνήθιστα δίχρωμα άνθη με τον γονότυπο Aa.
Ένα παράδειγμα συνεπικράτησης είναι ο μηχανισμός κληρονομικότητας των ομάδων αίματος. Αφήστε έναν από τους γονείς να έχει τη δεύτερη ομάδα αίματος (IAIA), και ο δεύτερος να έχει την τρίτη (IВ IB), τότε το παιδί θα έχει μια τέταρτη ομάδα, η οποία δεν είναι ενδιάμεση μεταξύ της δεύτερης και της τρίτης, με τον γονότυπο IA IB.
