Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках: пенетрантность, экспрессивность, плейотропность, генокопии.

Экспрессивность и пенетрантность –Плейотропное действие генов-Гены и признаки в развитии

Экспрессивность и пенетрантность  Проявление одного и того же гена может очень сильно изменяться  у разных  организмов Это обусловлено , главным образом, влиянием  генотипа  данного организма и условиями внешней среды , в которых протекает онтогенез Известный советский генетик  Н. В. Тимофеев-Ресовский  предложил называть изменчивость фенотипического  выражения признака экспрессивностью  Степень фенотипической изменчивости  многих мутантных  генов велика и зависит от генов-модификаторов Хорошим примером  является  изменчивость по степени выраженности белой пятнистости  у черно-пестрого  скота , которая определяется влиянием генов-модификаторов на основной ген пегости Отбор  животных , несущих  определенные гены-модификаторы , оказывается  необходимым  для поддержания  важных особенностей породы животных или сорта растений, как, например, белый пояс у свиней гэмпширской  породы К воспроизводству  допускаются  только животные , отвечающие требованиям жесткого  стандарта

Изменчивость фенотипического проявления признака  может приводить к появлению не только количественных ,но и качественных  отличий В этом случае мутантный ген может проявляться  у одних индивидуумов  и не проявляться  у других  Способность гена проявляться  в фенотипе Н.В. Тимофеев-Ресовский  назвал пенетрантностью  и предложил измерять ее по проценту особей с генотипом, проявляющим данный мутантный  фенотип Это значит , что если 80 особей из 100 с  генотипом Аа имеют  мутантный фенотип ,то пенетрантность  гена А равна 80%

Пенетрантность  генов может колебаться в широких  пределах Некоторые гены обладают полной (стопроцентной) пенетрантностью У человека , например, к таковым принадлежат  ген темной окраски радужной оболочки глаз и его рецессивный аллель, детерминирующий  появление  светлой окраски , которые всегда проявляются  в строгом соответствии с менделеевскими закономерностями  Необходимо отметить , что понятие «пенетрантность» применимо как к доминантным , так и к рецессивным мутациям ,хотя у последних можно говорить только в гомозиготном состоянии

Для генов , характеризующихся  варьирующей пенетрантностью , сильное влияние оказывает среда, в которой протекает развитие, и генотип индивидуума , то есть набор генов-модификаторов  Например, пенетрантность гена, определяющего  развитие зачаточных  крыльев  у дрозофилы, сильно зависит от температуры , в которой осуществляется  развитие личинок и куколки

Исследование закономерностей проявления генов в ходе индивидуального  развития у различных  организмов позволяет сделать важный вывод Даже в тех случаях ,когда признак наследуется  сравнительно просто и определяется  одним основным геном , в формировании признака участвуют  другие гены и значительное влияние оказывает внешняя среда

Нельзя упускать из виду , что варьирующая  экспрессивность и особенно пенетрантность  изучаемого  признака может быть причиной, искажающей численные отношения фенотипических  классов при расщеплении Это обстоятельство  необходимо учитывать в противном случае  неизбежны неточности и ошибки в определении характера наследования признака

Плейотропное действие генов

Развитие генетических исследований позволило установить, что не только многочисленные генетические факторы и факторы среды влияют на проявление одного конкретного гена в ходе индивидуального развития , но и один ген способен оказывать влияние на работу многих генов и формирование  большого количества признаков Такое действие гена на процессы развития называют множественным или плейотропным (греч. Pleion –множество и tropos –направление) Причины плейотропии  понятны: продукты транскрипции  любого гена поступают в клетку и могут быть использованы в различных  переплетающихся  друг с другом процессах развития и роста

По способности оказывать плейотропное  действие гены резко отличаются  друг от друга Не всегда просто установить ,от чего это зависит, хотя можно указать как минимум одну важную причину Это –раннее включение гена в ходе индивидуального  развития, благодаря чему многие процессы , протекающие  позднее, испытывают  на себе влияние данного гена Рассмотрим примеры плейотропного  действия гена У мышей ген р в гомозиготном  состоянии не только приводит к появлению розовой окраски радужной оболочки глаз, но и обусловливает снижение интенсивности роста, нарушение поведения животных, затруднение пережевывания пищи вследствие  ненормального  стирания зубов, ослабление материнского инстинкта , преждевременное наступление бесплодия и т.д. У растений мутации, затрагивающие синтез хлорофилла , приводят к ослаблению зеленой окраски листьев и стеблей, а также вызывают изменение высоты растения, количества и размеров листьев и цветков, продолжительности развития, продукции семян или спор и т.д.

Гены и признаки в развитии Изложенные выше факты указывают , что практически любой ген оказывает  влияние на многие гены и что в формировании любого признака, как правило, принимают участие более одного гена Следовательно, путь от гена до признака сложен даже в простых случаях  По этой причине до настоящего времени крайне редки случаи, когда удалось проследить этот путь от начала до конца Даже при детальном  знании всех генетических, биохимических  и физиологических  процессов всегда существует большая неопределенность в формировании  признака , вызванная  внешними факторами и случайными процессами Это означает , что если бы можно было многократно описать развитие организма из одной и той же зиготы в одинаковых условиях, результат мог бы оказаться различным Изучение клонов  растений, животных ,а также однояйцевых  близнецов у человека позволило выявить, что,  несмотря на полное генетическое сходство  организмов и идентичность условий среды, обнаруживаются  отличия Более того, отличия обнаруживаютя  даже в пределах одного организма Большое внимание этим  фактам  придавал Б. Л. Астауров , котоый продемонстрировал  , что асимметрия  в проявлении  мутантных  признаков на правой и левой сторонах тела у дрозофилы –результат  колебаний микроусловий  развития

Таким образом ,индивидуальное  развитие организмов –результат точного баланса генов, реагирующего  на многочисленные сигналы внешней среды Нарушение этого баланса( возникновение разнообразных мутаций или существенные  изменения условий развития) изменяет нормальный ход онтогенетических  процессов

 Источник: Общая биология 10-11класс Рувинский

 

Еще по теме

Рубрики: Биология

Комментарии

No Комментарии

Leave a reply

Союз образовательных сайтов