НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ: ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Наследуемость этого свойство , которое имеет измеримый фенотипический признак населения для совместного использования или унаследованного через генотип. Обычно эта черта или характер передается от родителей их потомкам.

Фенотипическое выражение (которое соответствует видимым чертам индивидуума) наследуемого характера зависит от среды, в которой развивается потомство, поэтому оно не обязательно будет выражаться так же, как у родителей.

Схема наследования группы крови между родителями AB и O (Источник: AB & O_RegularInheritance.PNG: пользователь: Dr.saptarsh; производная работа: Ksd5 через Wikimedia Commons)

В популяциях экспериментальных организмов относительно легко определить, каковы наследуемые черты, поскольку проявление черты родителя в потомстве можно наблюдать, выращивая потомство в той же среде, где развиваются родители.

С другой стороны, в диких популяциях трудно различить, какие фенотипические признаки передаются по наследству, а какие являются продуктом изменения условий окружающей среды, то есть какие эпигенетические изменения.

Это особенно трудно различить для большинства фенотипических признаков в человеческих популяциях, где было высказано предположение, что лучшими моделями для изучения являются пары идентичных близнецов, которые разлучены при рождении и которые растут в одной среде.

Одним из первых ученых, изучавших наследственность, был Грегор Мендель. В своих экспериментах Мендель получил линии растений гороха с признаками, которые передавались по наследству и почти полностью передавались от родителей к потомству.

Генетические основы изучения наследственности

Наследственность - это результат передачи генов через гаметы (от родителей к потомству) через половое размножение. Однако во время синтеза и слияния гамет происходят две рекомбинации, которые могут изменить расположение и последовательность этих генов.

Ученые, работающие над экспериментальным определением наследственных признаков, работают с чистыми линиями, изогенными для большинства локусов (генетически одинаковыми), поскольку особи из чистых линий имеют один и тот же генотип в гомозиготной форме.

Изогенные линии гарантируют, что архитектура генов в ядре не влияет на наблюдаемый фенотип, поскольку, несмотря на то, что люди имеют один и тот же генотип, варьируя положение генов в ядре, вариации в фенотип.

Для исследователей получение чистых и изогенных линий является своего рода «гарантией» того, что фенотипические признаки, общие для родителей и потомков, являются продуктом генотипа и, следовательно, полностью наследуются.

Менделирующая наследование окраски меха крупного рогатого скота (Источник: Sciencia58 через Wikimedia Commons)

Несмотря на то, что фенотип всегда является продуктом генотипа, важно иметь в виду, что, хотя люди имеют один и тот же генотип, может случиться так, что не все гены экспрессируются в указанном фенотипе.

Гарантия экспрессии генов - очень сложное исследование, поскольку их экспрессия может отличаться для каждого генотипа, и в некоторых случаях эти гены регулируются другими факторами, такими как эпигенетические факторы, факторы окружающей среды или другие гены.

Методы исследования

Раздел генетики, известный как «Классическая генетика», сосредоточен на изучении наследуемости признаков. В классической генетике родители скрещиваются с потомками целых популяций в течение нескольких поколений до получения чистых и изогенных линий.

Статистика H2

После того, как наследуемость признака была продемонстрирована, степень наследуемости может быть определена количественно с помощью статистического индекса, обозначенного как H2.

Наследственность (H2) рассчитывается как отношение дисперсии средних значений генотипа (S2g) к общей фенотипической дисперсии популяции (S2p). Фенотипическая дисперсия популяции может быть разложена на дисперсию генотипических средних (S2g) и остаточную дисперсию (S2e).

Статистика наследуемости (H2) сообщает нам, какая доля фенотипической изменчивости в популяции связана с генотипической изменчивостью. Этот индекс не указывает, какую долю индивидуального фенотипа можно отнести к его наследованию и его окружению.

При этом необходимо учитывать, что фенотип особи является следствием взаимодействия между его генами и условиями окружающей среды, в которых он развивается.

Современные техники

В настоящее время существуют такие инструменты, как секвенирование следующего поколения (SNG), с помощью которого можно секвенировать весь геном людей, чтобы можно было отслеживать наследуемые признаки in vivo в геном организмов.

Кроме того, современные инструменты биоинформатики позволяют достаточно точно смоделировать ядерную архитектуру, чтобы приблизительно определить местонахождение генов в ядре.

Примеры

- Наследственность у растений

Статистический метод измерения степени наследуемости признаков был предложен для видов сельскохозяйственных культур, представляющих коммерческий интерес. Таким образом, большинство примеров в литературе относятся к видам растений, важным для пищевой промышленности.

У всех видов сельскохозяйственных культур изучается наследственность признаков, представляющих агрономический интерес, таких как устойчивость к патогенам, урожайность плодов, устойчивость к высоким или низким температурам, размер листвы и т. Д.

Классическое генетическое улучшение овощных культур, таких как томат, направлено на отбор растений с генотипом, имеющим наследственные признаки, для получения более крупных, красных и устойчивых к влажной среде томатов.

Для таких видов трав, как пшеница, целью является отбор наследуемых признаков, среди прочего, по размеру, содержанию крахмала и твердости семян. С этой целью сорта из разных мест смешивают до получения чистых линий каждого из них.

Получая чистые линии, они могут быть объединены в гибридный сорт с помощью генной инженерии, чтобы получить трансгенные культуры, сочетающие в себе лучшие характеристики одного сорта.

- Наследственность у человека

В медицине изучается, как некоторые расстройства личности передаются от родителей к потомкам.

Хроническая депрессия, например, является фенотипическим признаком, который является продуктом генотипа, но если люди с этим генотипом живут в знакомой, счастливой, стабильной и предсказуемой среде, генотип может никогда не быть замечен в фенотипе.

Поведенческая генетика представляет особый интерес для определения наследуемости коэффициента интеллекта (IQ). На сегодняшний день установлено, что высокий уровень IQ является такой же наследственной чертой, как и нормальный IQ.

Однако высокий IQ или хроническая депрессия проявляются в зависимости от раздражения окружающей среды.

Типичный пример наследственности - характер роста. Если родитель высокий, скорее всего, и потомство будет высоким. Однако было бы явно ошибочным полагать, что в росте человека 1,80 м обусловлены генами, а еще 0,3 м - окружающей средой.

Во многих случаях долголетие также рассматривалось как наследственная черта. Для изучения долголетия людей проводится генеалогия семьи, пытаясь включить данные о среде, в которой жил каждый из представителей генеалогического дерева.

Большинство исследований долголетия показало, что эта черта в большинстве случаев ведет себя как наследственная черта и даже увеличивается с каждым поколением, если воспитывается в правильной среде.

Ссылки

1. Братко, Д., Буткович, А., и Вукасович, Хлупич, Т. (2017). Наследственность личности. Психологические страхи, 26 (1), 1-24.
2. де лос Кампос, Г., Соренсен, Д., и Джанола, Д. (2015). Геномная наследственность: что это такое? PLoS Genetics, 11 (5), e1005048.
3. Девлин Б., Дэниэлс М. и Родер К. (1997). Наследственность IQ. Природа, 388 (6641), 468.
4. Гриффитс, А.Дж., Весслер, С.Р., Левонтин, Р.С., Гелбарт, В.М., Сузуки, Д.Т., и Миллер, Дж. Введение в генетический анализ. Macmillan.
5. Муссо Т.А. и Рофф Д.А. (1987). Естественный отбор и наследуемость компонентов фитнеса. Наследственность, 59 (2), 181.
6. Вукасович, Т., и Братко, Д. (2015). Наследственность личности: метаанализ генетических исследований поведения. Психологический бюллетень, 141 (4), 769.
7. Рэй, Н., и Вишер, П. (2008). Оценка наследуемости признака. Природное просвещение, 1 (1), 29.