НАСЛЕДСТВЕНОСТ: ГЕНЕТИЧНИ ОСНОВИ, МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНЕ, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В унаследяването е собственост, която има измерима фенотипна характеристика на населението да бъдат споделени или наследени през генотип. Обикновено тази черта или характер се предава от родителите им на техните потомци.

Фенотипичният израз (който съответства на видимите черти на индивид) с наследствен характер е податлив на средата, в която се развива потомството, така че не е задължително да се изразява по същия начин, както при родителите.

Наследствен модел на кръвна група между родители на AB&O (Източник: AB & O_RegularInheritance.PNG: потребител: Dr.saptarshiderivative work: Ksd5 чрез Wikimedia Commons)

При популации на експериментални организми е сравнително лесно да се определят какви са наследствените черти, тъй като изразяването на черта на родител в потомството може да се наблюдава чрез отглеждане на потомството в същата среда, в която се развиват родителите.

В дивите популации, от друга страна, е трудно да се разграничат кои са фенотипните знаци, предадени по наследство и кои са продукт на променящите се условия на околната среда, тоест кои са епигенетичните промени.

Това е особено трудно да се разграничи за повечето фенотипни черти в човешките популации, където се предполага, че най-добрите модели за изследване са идентични двойки близнаци, които са разделени по рождение и които растат в една и съща среда.

Един от първите учени, изучили наследствеността, е Грегор Мендел. В своите експерименти Мендел получи градински растителни линии с герои, които са наследени и изразени почти изцяло между родители и потомство.

Генетични основи за изследване на наследствеността

Наследствеността е резултат от прехвърлянето на гени чрез гамети (от родители към потомство) чрез сексуална репродукция. По време на синтеза и синтеза на гамети се появяват две рекомбинации, които могат да променят устройството и последователността на тези гени.

Учените, работещи върху експерименталната идентификация на наследствени черти, работят с чисти линии, изогенни за повечето от локусите (генетично еднакви), тъй като индивидите от чисти линии имат същия генотип в хомозиготна форма.

Изогенните линии гарантират, че архитектурата на гените в ядрото не влияе на фенотипа, който се наблюдава, тъй като въпреки факта, че индивидите споделят един и същ генотип, като променят положението на гените в ядрото, вариациите в фенотип.

За изследователите получаването на чисти и изогенни линии е вид „гаранция“, че фенотипните черти, споделяни от родители и потомци, са продукт на генотипа и следователно са напълно наследствени.

Менделско наследяване на черти на цвета на козината при говеда (Източник: Sciencia58 чрез Wikimedia Commons)

Въпреки факта, че фенотипът винаги е продукт на генотипа, важно е да се има предвид, че въпреки че индивидите имат един и същ генотип, може да се случи, че не всички гени са изразени в споменатия фенотип.

Гарантирането на експресията на гени е много сложно проучване, тъй като тяхната експресия може да се различава за всеки генотип и понякога тези гени се регулират от други фактори като епигенетични фактори, тези на околната среда или други гени.

Методи на изследване

Клонът на генетиката, известен като "Класическа генетика", се фокусира върху изследването на наследствеността на чертите. В класическата генетика родителите се кръстосват с потомци на цели популации в продължение на няколко поколения, докато се получат чисти и изогенни линии.

Н2 статистика

След като бъде доказана наследствеността на характеристиката, степента на нейната наследственост може да се определи количествено чрез статистически индекс, идентифициран като H2.

Хербитивността (H2) се изчислява като съотношението между дисперсиите на генотипното средство (S2g) и общата фенотипна дисперсия на популацията (S2p). Фенотипичната дисперсия на популацията може да бъде разложена на дисперсията на генотипичното средство (S2g) и остатъчната дисперсия (S2e).

Статистиката на наследствеността (H2) ни показва каква част от фенотипната промяна в популацията се дължи на генотипично изменение. Този индекс не указва какъв е делът на отделен фенотип, който може да бъде приписан към неговото наследяване и неговата среда.

Трябва да се вземе предвид, че фенотипът на индивид е следствие от взаимодействието между неговите гени и условията на околната среда, в които се развива.

Съвременни техники

Понастоящем съществуват инструменти като Next Generation Sequisting (SNG), с които е възможно да се секвенира целия геном на индивидите, така че наследствените черти да могат да бъдат проследявани in vivo в геном на организмите.

В допълнение, съвременните инструменти за биоинформатика позволяват ядрената архитектура да бъде сравнително точно моделирана, за да локализира грубо гени в ядрото.

Примери

- Устойчивост в растенията

Статистическият метод за измерване на степента на наследственост на характеристиките е предложен за културни видове с търговски интерес. Следователно, повечето от примерите в литературата се отнасят до важни за хранителната промишленост растителни видове.

При всички видове култури се изучава наследствеността на героите от агрономичен интерес като устойчивост на патогени, добив на плодове, устойчивост на горещи или студени температури, размер на листата и др.

Класическото генетично подобрение на зеленчуковите култури като домата се стреми да подбира растения с генотип, които имат наследствени символи, за да получат домати, които са по-големи, червени и устойчиви на влажна среда.

При видове треви като пшеница, целта е да се изберат наследствените символи за размер, съдържание на нишесте и твърдост на семената. С тази цел се смесват сортовете от различни места, докато се получат чисти линии от всеки.

Получавайки чистите линии, те могат да бъдат комбинирани в хибриден сорт, чрез генно инженерство, за да се получат трансгенни култури, които събират най-добрите характери в един сорт.

- наследственост при хората

В медицината се изучава как някои разстройства на личността се предават между родители и потомци.

Хроничната депресия например е фенотипна черта, която е продукт на генотипа, но ако хората с този генотип живеят в позната, щастлива, стабилна и предвидима среда, генотипът може никога да не бъде видян във фенотипа.

Поведенческата генетика представлява особен интерес за определяне на наследствеността на коефициента на интелигентност (IQ). Към днешна дата е установено, че високите нива на коефициент на интелигентност са толкова наследствени черти, колкото и нормалната интелигентност.

Въпреки това, висок коефициент на интелигентност или хронична депресия се изразяват в зависимост от стимулирането на околната среда.

Типичен пример за наследственост е характерът на ръста. Ако родителят е висок, потомството най-вероятно е високо. Очевидно би било погрешно да се смята, че при височина на индивида 1,80 m се дължи на гени, а още 0,3 m се дължи на околната среда.

В много случаи дълголетието също е изследвано като наследствена черта. За проучвания за дълголетие при хора се извършва родословието на семейството, опитвайки се да включи данните на средата, в която е живял всеки от индивидите от родословното дърво.

Повечето проучвания за дълголетието са установили, че тази черта се държи като наследствена черта в повечето случаи и дори се увеличава при всяко поколение, ако е отгледана в правилната среда.

Препратки

1. Bratko, D., Butković, A., & Vukasović Hlupić, T. (2017). Наследственост на личността. Психологически страхове, 26 (1), 1-24.
2. de los Campos, G., Sorensen, D., & Gianola, D. (2015). Геномна наследственост: какво е това? PLoS Genetics, 11 (5), e1005048.
3. Devlin, B., Daniels, M., & Roeder, K. (1997). Наследствеността на IQ. Природа, 388 (6641), 468.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Въведение в генетичния анализ. Macmillan.
5. Mousseau, TA, & Roff, DA (1987). Естествен подбор и наследствеността на фитнес компоненти. Наследственост, 59 (2), 181.
6. Vukasović, T., & Bratko, D. (2015). Наследствеността на личността: мета-анализ на генетичните изследвания на поведението. Психологически бюлетин, 141 (4), 769.
7. Wray, N., & Visscher, P. (2008). Оценка на наследствеността на чертата. Природообразование, 1 (1), 29.