Terrarium  |  Dla początkujących i nie tylko  |  Rozmnażanie  |  Karmienie  |  Choroby i ich zapobieganie |  Odmiany barwne  |  FAQ  |  FORUM ^M  
  
 

Genetyka

W tym dziale znajdzecie objaśnienia podstawowych pojęć z dziedziny genetyki, oraz przykłady ilustrujące i zasady dziedziczenia wybranych cech fenotypowych.

Podstawowe terminy związane z genetyką

Fenotyp - ogół widocznych cech danego organizmu. Generalnie fenotyp wynika z genotypu, ale na jego kształt mają wpływ również czynniki środowiskowe (np. temperatura inkubacji jaj, dieta, warunki bytowe). Cechy fenotypowe kodowane przez geny przekazywane są potomstwu, są dziedziczne, w przeciwieństwie do cech uwarunkowanych środowiskowo.

Genotyp - ogół genów danego organizmu. Cechy genotypowe są dziedziczone.

Komórka diploidalna (2n) - posiadająca w jądrze komórkowym dwa zestawy chromosomów homologicznych. Powstaje w wyniku połączenia dwóch gamet lub podziału mitotycznego innej komórki diploidalnej. Diploidalne są prawie wszystkie komórki ciała zwierząt.

Komórka haploidalna (1n) - posiada w jądrze komórkowym jeden zestaw chromosomów. Powstaje w wyniku podziału mejotycznego komórki diploidalnej. Komórkami haploidalnymi są komórki rozrodcze - gamety (plemniki i komórki jajowe). Każda gameta zawiera tylko jeden allel reprezentujący określony locus. Allele reprezentujące różne loci rozchodzą się w trakcie podziału mejotycznego losowo, niezależnie od siebie - mówi o tym II prawo Mendla, tzw zasada niezależnej segregacji genów.

Allel - kopia genu, kodującego daną cechę, umiejscowiona w konkretnym miejscu chromosomu (locus). Ponieważ w komórkach znajdują się dwie kopie każdego chromosomu, co za tym idzie znajdują się tam też dwa allele genu, nie muszą być one identyczne -jeden gen może mieć wiele alleli. Możemy podzielić je na "dzikie" czyli niezmutowane, występujące u osobników normalnych fenotypowo (np. u zwierząt ubarwionych standardowo) i zmutowane. Mutacja w allelu prowadzi do powstania nowej cechy (wszelkie zmiany ubarwienia wynikają z obecności w genomie alleli zmutowanych).

Allele mogą być:

dominujące - cecha kodowana przez allel dominujący ujawnia się w pełni u wszystkich osobników mających przynajmniej jedną jego kopię (a więc u homozygot dominujących i heterozygot). Allele dominujące oznaczamy dużą literą, np A.

recesywne - cecha kodowana przez allel recesywny jest maskowana przez allel dominujący, w związku z tym ujawnia się tylko i wyłącznie u homozygot recesywnych pod względem danego allelu. U heterozygot nie widać efektu fenotypowego działania danego allelu- są one jedynie jego nosicielami. Mówimy, że dochodzi do komplementacji mutacji. Przykładem cechy kodowanej przez allel recesywny jest albinizm. Allele recesywne oznaczamy małą literą, np a.

kodominujące - cecha recesywna kodowana przez allel kodominiujący ujawnia się w pełni u homozygot pod względem tego allelu i w pewnym, charakterystycznym dla danego allelu stopniu u heterozygot. Heterozygota jest pod względem fenotypowym formą przejściową miedzy homozygotą recesywną, a homozygotą dominującą. Do tej pory u gekonów lamparcich opisano dwie cechy kodowane przez allel kodominujacy Mack Snow oraz Giant. Allele tego typu oznaczamy dużą literą ze znakiem prim np H'.

Homozygota - osobnik posiadający dwa identyczne allele genu kodujacego daną cechę. Homozygota może być dominująca (wtedy oznaczamy ją jako AA), lub recesywna (oznaczmy ją jako aa), zależności od tego jakie allele posiada. Wszystkie wytwarzane przez homozygoty komórki rozrodcze są identyczne pod względem danego allelu.

Heterozygota - osobnik posiadający dwa różne allele genu kodującego daną cechę. (oznaczamy ją Aa). Hetrozygoty wytwarzają dwa typy komórki rozrodczych pod względem danego allelu, w proporcjach 1:1.

W przypadku genu odpowiedzialnego za albinizm, homozygota recesywna będzie albinosem, homozygota zaś dominująca i heterozygota będą osobnikami o zwykłym "dzikim" ubarwieniu.

Mutacja - przypadkowa zmiana w sekwencji DNA. Powstanie mutacji może, ale nie musi być tożsame z powstaniem nowego allelu. W przyrodzie mutacje zdarzają się bardzo często. Są efektem działania fizycznych lub chemicznych czynników mutagennych (np. promieniowanie twarde, promieniowanie UV, bromek etydyny) lub błędów wynikających z niedokładności polimerazy DNA.

Rewersja mutacji - inaczej odwrócenie mutacji. Jest to mutacja prowadząca do przywrócenia allelu dzikiego (normalnego). Do rewersji dochodzi niezwykle rzadko. Na ogół osobniki z linii hodowlanych są nosicielami alleli, w przypadku których prawdopodobieństwo zajścia rewersji jest niezwykle niskie.

kwadrat Punneta - ponieważ zapłodnienie (zejście się gamet) jest zjawiskiem czysto losowym, znając genotyp osobników rodzicielskich możemy stosunkowo łatwo obliczyć statystyczne prawdopodobieństwo wystąpienia danego genotypu i fenotypu u potomstwa. Wiemy jakie gamety i w jakiej proporcji wytwarzają osobniki rodzicielskie, wystarczy policzyć tylko iloczyn prawdopodobieństwa zejścia się kolejnych gamet. Służy do tego kwadrat Punneta. Wygląda on następująco:

  Samiec genotyp Aa
  gamety    
Samica genotyp Aa      
     


Wpisujemy możliwe gamety wytwarzane przez obydwoje rodziców:

  Samiec genotyp Aa
  gamety A a
Samica genotyp Aa A    
a    


Następnie wpisujemy możliwe połączenia gamet obydwojga rodziców, ustalając tym samym genotyp potencjalnego potomstwa:
  Samiec genotyp Aa
  gamety A a
Samica genotyp Aa A AA Aa
a Aa aa


Jak widać statystyczny rozkład genotypów u potomstwa wyglądać będzie następująco:
25 % - homozygot dominujących AA
25 % - homozygot recesywnych aa
50 % - heterozygot Aa


Musimy pamiętać, że są to jedynie prawdopodobieństwa. Każde zapłodnienie jest osobnym, całkowicie niezależnym zjawiskiem losowym, toteż za każdym razem prawdopodobieństwo otrzymania osobnika o danym genotypie jest takie samo. Jeżeli otrzymamy dwa osobniki heterozygotyczne to nie znaczy, że trzeci będzie homozygotą. Jeżeli natomiast zbadamy bardzo duża próbę losową, to rozkład genotypów będzie bardzo zbliżony do rozkładu wyliczonego w kwadracie Punneta.

Rozpatrzmy teraz kilka przykładów dziedziczenia:

Przykład I
Jeżeli rozpatrujemy dziedziczenie cechy recesywnej kodowanej przez gen A (przykładowo może być to albinizm), możemy zetknąć się z trzema typami osobników o różnych genotypach.

homozygotą dominującą AA - osobnik o standardowym ubarwieniu. Będzie wytwarzać tylko jeden tym gamet niosących allel dominujący A. homozygotą recesywną aa - osobnik albinotyczny. Będzie wytwarzać tylko jeden tym gamet niosących allel recesywny a. heterozygotą Aa - osobnik o standardowym ubarwieniu. Będzie wytwarzać dwa typy gamet: niosące allel dominujący A i niosące allel recesywny a.

Przyjrzyjmy się teraz dziedziczeniu cechy recesywnej, dziedzicznej w sposób klasyczny.

Potomstwo powstałe w wyniku skrzyżowania dwóch homozygot recesywnych będzie identyczne pod względem danej cechy z osobnikami rodzicielskimi. Potomstwo dwóch albinosów będzie albinosami. Podobnie będzie w wypadku skrzyżowania dwóch homozygot dominujących będzie identyczne pod względem danej cechy z osobnikami rodzicielskimi. Ich potomstwo będzie osobnikami o ubarwieniu standardowym. Jeżeli skrzyżujemy ze sobą osobniki rodzicielskie P - dwie homozygoty (dominującą i recesywną) w pokoleniu F1 otrzymamy potomstwo o ubarwieniu standardowym - heterozygoty.
krzyżówka homozygoty dominującej z recesywną   AA
  gamety A A
aa a Aa Aa
a Aa Aa


W pokoleniu F1 100% potomstwa będzie identyczne pod względem danej cechy. Fenotypowo wszystkie osobniki potomne będą identyczne z homozygotami dominujacycmi (osobnikami dzikimi).

Jeżeli jednak skrzyżujemy ze sobą dwa osobniki z pokolenia F1, wyniki tej krzyżówki będą zdecydowanie bardziej ciekawe. Możemy przedstawić to w postaci tabeli:

krzyżówka dwóch heterozygot   Aa
  gamety A a
Aa A AA Aa
a Aa aa


. Jak widać potomstwo w pokoleniu F2 różnić będzie się od siebie. Statystycznie rzecz biorąc powstanie
25 % osobników o genotypie AA (homozygoty dominujące)
50 % osobników o genotypie Aa (heterozygoty)
25 % osobników o genotypie aa (homozygoty recesywne)


Jeżeli będziemy rozpatrywać rozkład cech fenotypowych powstanie:
75 % osobników o dzikim fenotypie (homozygoty dominujące i heterozygoty - nie do odróżnienia). W takim wypadku potomstwo to określamy jako tzn. possible het. czyli prawdopodobne heterozygoty. Prawdopodobieństwo to wynosi 66%.
25 % osobników o fenotypie zmutowanym (homozygoty recesywne - w naszym przypadku albinosy)

Możemy rozpatrzyć także kolejny przykład - krzyżówkę homozygoty recesywnej (albinosa) z pokolenia P z heterozygotą z pokolenia F1. Możemy przedstawić to w postaci tabeli:

krzyżówka homozygoty recesywnej z heterozygotą   aa
  gamety a a
Aa A Aa Aa
a aa aa


. Jak widać potomstwo w pokoleniu F2 różnić będzie się od siebie. Statystycznie rzecz biorąc powstanie
50 % osobników o genotypie aa (homozygoty recesywne)
50 % osobników o genotypie Aa (heterozygoty)

Identycznie wyglądać będzie rozkład cech fenotypowych.

Ponieważ nie jesteśmy w stanie odróżnić osobników heterozygotycznych od homozygot dominujących, rozpatrywanie wariantu tego typu krzyżówki mija się z celem. W takim wypadku uznajemy cale potomstwo za dzikie.

Przykład II
Niekiedy osobniki są nosicielami dwóch cech recesywnych, kodowanych przez różne, niezależne od siebie geny. Przykładem tego typu odmiany barwnej u gekonów lamparcich jest krzyżówka blizzard albino (czyli odmiana Blazing blizzard).

Jeżeli rozpatrujemy dziedziczenie dwóch cech recesywnych kodowanych np. przez geny A i C (przykładowo może być to albinizm i blizzard), możemy zetknąć się z osobnikami o następujących genotypach.

AACC - podwójna homozygota dominująca - osobnik o standardowym ubarwieniu. Będzie wytwarzać tylko jeden typ gamet niosących allele dominujące AC.

AaCC - osobnik o standardowym ubarwieniu, nosiciel genu albino. Będzie wytwarzać dwa typy gamet: niosące allele dominujące AC i niosące allel recesywny a i dominujący C.

AaCc - osobnik o standardowym ubarwieniu, podwójna heterozygota, nosiciel genów albino i blizzard. Będzie wytwarzać cztery typy gamet AC, Ac, aC, ac.

aaCC - osobnik o ubarwieniu albino. Będzie wytwarzać tylko jeden typ gamet niosących allele: dominujący C i recesywny a.

AAcc - osobnik o ubarwieniu blizzard. Będzie wytwarzać tylko jeden typ gamet niosących allele: dominujący A i recesywny c.

AACc - osobnik o standardowym ubarwieniu, nosiciel genu blizzard. Będzie wytwarzać dwa typy gamet: niosące allele dominujące AC i niosące allel recesywny c i dominujący A.

aacc - osobnik o ubarwieniu Blazing blizzard - podwójna homozygota recesywna. Będzie wytwarzać tylko jeden typ gamet niosących allele recesywne ac.


Rozpatrzmy dwa przykłady krzyżówek osobników rodzicielskich: Jeżeli skrzyżujemy ze sobą osobniki rodzicielskie P - dwie homozygoty recesywne blizzard i albino (a więc jeden będzie fenotypowo blizzard, drugi zaś albino) w pokoleniu F1 otrzymamy potomstwo o ubarwieniu standardowym - heterozygoty.

krzyżówka dwóch homozygot recesywnych   AAcc
  gamety Ac Ac Ac Ac
aaCC aC AaCc AaCc AaCc AaCc
aC AaCc AaCc AaCc AaCc
aC AaCc AaCc AaCc AaCc
aC AaCc AaCc AaCc AaCc


Jeżeli skrzyżujemy ze sobą osobniki rodzicielskie P - dwie podwójne homozygoty (dominującą i recesywną) w pokoleniu F1 również otrzymamy potomstwo o ubarwieniu standardowym - heterozygoty.

krzyżówka homozygoty dominującej z recesywną   AACC
  gamety AC AC AC AC
aacc ac AaCc AaCc AaCc AaCc
ac AaCc AaCc AaCc AaCc
ac AaCc AaCc AaCc AaCc
ac AaCc AaCc AaCc AaCc


W jednym i drugim przypadku w pokoleniu F1 100% potomstwa będzie identyczne pod względem danej cechy. Fenotypowo wszystkie osobniki potomne będą identyczne z podwójnymi homozygotami dominujacycmi (osobnikami dzikimi).

Jeżeli jednak skrzyżujemy ze sobą dwa osobniki z pokolenia F1, wyniki tej krzyżówki będą zdecydowanie bardziej ciekawe. Możemy przedstawić to w postaci tabeli:

krzyżówka dwóch podwójnych heterozygot   AaCc
  gamety Ac AC aC ac
AaCc Ac AAcc AACc AaCc Aacc
AC AACc AACC AaCC AaCc
aC AaCc AaCC aaCC aaCc
ac Aacc AaCc aaCc aacc


. Jak widać potomstwo w pokoleniu F2 różnić będzie się od siebie. Statystycznie rzecz biorąc powstanie
- 2/16 (12,5 %) osobników o genotypie Aacc (homozygoty recesywne blizzard heterozygoty albino)
- 2/16 (12,5 %) osobników o genotypie aaCc (homozygoty recesywne albino heterozygoty blizzard)
- 1/16 (6,25 %) osobników o genotypie aaCC (homozygoty recesywne albino homozygoty dominujące blizzard)
- 1/16 (6,25 %) osobników o genotypie AAcc (homozygoty recesywne blizzard homozygoty dominujące albino)
- 1/16 (6,25 %) osobników o genotypie AACC (podwójne homozygoty dominujące)
- 1/16 (6,25 %) osobników o genotypie aacc (podwójne homozygoty recesywne)
- 2/16 (12,5 %) osobników o genotypie AaCC (homozygoty dominujące blizzard heterozygoty albino)
- 2/16 (12,5 %) osobników o genotypie AACc (homozygoty dominujące albino heterozygoty blizzard)
- 4/16 (25 %) osobników o genotypie AaCc (podwójne heterozygoty)

Jeżeli będziemy rozpatrywać rozkład cech fenotypowych powstanie:
9/16 (56,25 %) osobników o dzikim fenotypie (genotypy AACC, AaCc, AACc, AaCC - nie do odróżnienia).
3/16 (18,75 %) osobników o fenotypie albino (genotypy aaCc, aaCC) Potomstwo to określamy jako tzn. possible het. na blizzard czyli prawdopodobne heterozygoty na blizzard. Prawdopodobieństwo to wynosi 66%.
3/16 (18,75 %) osobników o fenotypie blizzard (genotypy Aacc, Aacc) Potomstwo to określamy jako tzn. possible het. na albino czyli prawdopodobne heterozygoty na albino. Prawdopodobieństwo to wynosi 66%.,
1/16 (6,25%) osobników o fenotypie zmutowanym blazing blizzard (podwójne homozygoty recesywne)

Tak więc w wypadku krzyżowania dwóch podwójnych heterozygot otrzymamy tylko 1/16 potomstwa z widocznymi obydwiema cechami.

Możemy rozpatrzyć także kolejny przykład - krzyżówkę podwójnej homozygoty recesywnej (blazing blizzard) z pokolenia P z podwójną heterozygotą z pokolenia F1. Możemy przedstawić to w postaci tabeli:

krzyżówka podwójnej homozygoty recesywnej z podwójną heterozygotą   aacc
  gamety ac ac ac ac
AaCc Ac Aacc Aacc Aacc Aacc
AC AaCc AaCc AaCc AaCc
aC aaCc aaCc aaCC aaCc
ac aacc aacc aacc aacc



Jak widać potomstwo w pokoleniu F2 różnić będzie się od siebie. Statystycznie rzecz biorąc powstanie
25 % osobników o genotypie aacc (podwójne homozygoty recesywne)
25 % osobników o genotypie AaCc (podwójne heterozygoty)
25 % osobników o genotypie aaCc (homozygoty recesywne albino heterozygoty blizzard)
25 % osobników o genotypie Aacc (homozygoty recesywne blizzard heterozygoty albino)

Identycznie wyglądać będzie rozkład cech fenotypowych.
25 % osobników o fenotypie zmutowanym blazing blizzard (genotyp aacc - identyczny z osobnikiem P)
25 % osobników o fenotypie albino (genotyp aaCc)
25 % osobników o fenotypie blizzard (genotyp Aacc)
25 % osobników o fenotypie dzikim (genotyp AaCc - identyczny z osobnikiem F1)

Ponieważ nie jesteśmy w stanie odróżnić osobników heterozygotycznych od homozygot dominujących, rozpatrywanie wariantu tego typu krzyżówki mija się z celem. W takim wypadku uznajemy cale potomstwo za dzikie.

Przykład III
Jeżeli rozpatrujemy dziedziczenie cechy recesywnej kodominujacej, kodowanej przez gen H (przykładowo może być to Mack Snow ), możemy zetknąć się z trzema typami osobników o różnych genotypach.

homozygotą dominującą HH - osobnik o standardowym ubarwieniu. Będzie wytwarzać tylko jeden tym gamet niosących allel dominujący

homozygotą recesywną kodominujacą H'H' - odmiana Mack Super Snow osobnik o kontarstowym czarno-białym ubarwieniu. Będzie wytwarzać tylko jeden tym gamet niosących allel recesywny kodominujacy H'.

heterozygotą HH' - odmiana Mack Snow osobnik o ubarwieniu pośrednim, bardziej kontrastowo ubarwiony od standardowego, w niektórych wypadkach prawie zupełnie pozbawiony żółtych i pomarańczowych pigmentów. Będzie wytwarzać dwa typy gamet: niosące allel dominujący H i niosące allel kodominujący H'

Potomstwo powstałe w wyniku skrzyżowania dwóch homozygot recesywnych kodominujacych będzie identyczne pod względem danej cechy z osobnikami rodzicielskimi. Potomstwo dwóch gekonów Mack Super Snow będzie Mack Super Snow. Podobnie będzie w wypadku skrzyżowania dwóch homozygot dominujących będzie identyczne pod względem danej cechy z osobnikami rodzicielskimi. Ich potomstwo będzie osobnikami o ubarwieniu standardowym.

Jeżeli skrzyżujemy ze sobą osobniki rodzicielskie P - dwie homozygoty (dominującą i kodominująca) w pokoleniu F1 otrzymamy potomstwo o ubarwieniu przejściowym - heterozygoty.

krzyżówka homozygoty dominującej z recesywną kodominujacą   HH
  gamety H H
H'H' H' HH' HH'
H' HH' HH'


Potomstwo będzie identyczne genetycznie pod względem danej cechy.
Fenotypowo otrzymamy 100 % osobników o fenotypie pośrednim (heterozygoty) w naszym wypadku osobniki o zaznaczonych cechach Mack Snow

Ciekawszym przypadkiem będzie krzyżówka dwóch heterozygot z pokolenia F1. Możemy przedstawić to w postaci tabeli:

krzyżówka dwóch heterozygot   H'H
  gamety H H'
H'H H HH HH'
H' H'H H'H'


. Jak widać potomstwo w pokoleniu F2 różnić będzie się od siebie. Statystycznie rzecz biorąc powstanie
25 % osobników o genotypie HH (homozygoty dominujące)
50 % osobników o genotypie H'H (heterozygoty)
25 % osobników o genotypie H'H' (homozygoty recesywne kodominujące)

Rozkład cech fenotypowych wyglądać będzie podobnie cech fenotypowych powstanie:
25 % osobników o dzikim fenotypie (homozygoty dominujace)
50 % osobników o fenotypie pośrednim (heterozygoty) - Mack Snow
25 % osobników o fenotypie zmutowanym (homozygoty recesywne kodominujące - w naszym przypadku Mack Super Snow)

Rozpatrzmy kolejny przykład - krzyżówkę homozygoty recesywnej kodominującej z pokolenia P (MAck Super Snow) z heterozygotą z pokolenia F1(Mack Snow). Możemy przedstawić to w postaci tabeli:

Krzyżówka homozygoty recesywnej kodominującej z heterozygotą   H'H'
  gamety H' H'
H'H H' H'H' H'H'
H H'H H'H


Jak widać w pokoleniu F2 potomstwo również będzie się od siebie różnić. Statystycznie rzecz biorąc powstanie
50 % osobników o genotypie H'H' (homozygoty recesywne kodominujące)
50 % osobników o genotypie H'H (heterozygoty)

Identycznie wyglądać będzie rozkład cech fenotypowych.

50 % osobników o fenotypie pośrednim (heterozygoty), w naszym wypadku osobniki Mack Snow
50 % osobników o fenotypie zmutowanym (homozygoty recesywne kodominujące), w naszym przypadku Mack Super Snow.

Przykład IV
Badania naukowe wykazały, że u podłoża wielu cech kolorystycznych leżą mutacje w różnych genach. Innymi słowy, zbliżony efekt fenotypowy może wynikać z mutacji w kilku różnych genach. Jest to poniekąd zrozumiałe - w szlak biosyntezy i transportu barwników zaangażowanych jest wiele białek, mutacja genu kodującego każde z nich może wywoływać efekt fenotypowy.
W przypadku cech takich jak hiperksantyzm nałożenie się na siebie mutacji w dwóch odrębnych genach powoduje nasilenie się danej cechy. Dlatego tez, krzyżując osobniki o ubarwieniu np. tangerine, pochodzące z odrębnych, niespokrewnionych ze sobą linii, możemy otrzymać młode o jeszcze bardziej intensywnym pomarańczowym ubarwieniu.
W przypadku cech recesywnych, dojść może do zjawiska tzw. komplementacji mutacji. Albinizm wywoływany jest przez mutacje w kilku genach. Jeżeli skrzyżujemy dwa osobniki albinotyczne wywodzące się z różnych linii, może okazać się, że ich potomstwo nie będzie albinosami (do tej pory posiano trzy linie gekonów albinotycznych Tremper albino, Rainwater albino i Bell albino).

Przykładowo: U samca albinizm wywołany jest za sprawą mutacji w genie A, natomiast gen B wywołujacy inną formę albinizmu występuje w formie dzikiej. Samiec ten ma genotyp aaBB, wytwarza więc gamety aB. U samicy sytuacja przedstawia się odwrotnie - albinizm wywołany jest za sprawą mutacji w genie B, natomiast gen A występuje w formie dzikiej. Samica ma genotyp AAbb i wytwarza gamety Ab. Sytuacja będzie przedstawiać się identycznie, jak w przypadku krzyżówki dwóch pojedynczych homozygot opisanej w przykładzie II.

krzyżówka dwóch homozygot recesywnych   AAcc
  gamety Ac Ac Ac Ac
aaCC aC AaCc AaCc AaCc AaCc
aC AaCc AaCc AaCc AaCc
aC AaCc AaCc AaCc AaCc
aC AaCc AaCc AaCc AaCc



Jak widać 100 % potomstwa będzie podwójnymi heterozygotami - osobnikami o fenotypie dzikim.

13/07/05





Reklama



Najpiekniejsze kwiaty w    Kwiaciarnia - Wroclaw   




 
 
 © mantid 2005. Materiały chronione prawem autorskim, jeśli chcesz je wykorzystać zapytaj o zgodę autorów