La transmisión de rasgos de generación en generación se debe a la interacción entre diferentes genes. ¿Qué es un gen y cuáles son los tipos de interacción entre ellos?
¿Qué es un gen?
Bajo el gen en la actualidad, significan la unidad de transmisión de la información hereditaria. Los genes están ubicados en el ADN y forman sus secciones estructurales. Cada gen es responsable de la síntesis de una molécula de proteína específica, que determina la manifestación de un rasgo particular en los humanos.
Cada gen tiene varias subespecies o alelos, que causan una variedad de rasgos (por ejemplo, los ojos marrones se deben al alelo dominante del gen, mientras que el azul es un rasgo recesivo). Los alelos se ubican en las mismas regiones de los cromosomas homólogos, y la transmisión de uno u otro cromosoma provoca la manifestación de uno u otro rasgo.
Todos los genes interactúan entre sí. Hay varios tipos de su interacción: alélica y no alélica. En consecuencia, la interaccióngenes alélicos y no alélicos. ¿En qué se diferencian entre sí y cómo se manifiestan?
Historial de descubrimientos
Antes de que se descubrieran los tipos de interacción de genes no alélicos, generalmente se aceptaba que solo era posible una dominancia completa (si hay un gen dominante, entonces aparecerá el rasgo; si está ausente, entonces habrá ser ningún rasgo). Prevaleció la doctrina de la interacción alélica, que durante mucho tiempo fue el principal dogma de la genética. La dominancia se ha investigado extensamente y se han descubierto tipos como la dominancia completa e incompleta, la co-dominancia y la sobre-dominancia.
Todos estos principios estaban sujetos a la primera ley de Mendel, que establecía la uniformidad de los híbridos de primera generación.
Después de una mayor observación e investigación, se notó que no todos los signos se ajustaban a la teoría de la dominancia. Con un estudio más profundo, se comprobó que no solo los mismos genes inciden en la manifestación de un rasgo o grupo de propiedades. Así, se descubrieron formas de interacción de genes no alélicos.
Reacciones entre genes
Como se ha dicho, durante mucho tiempo prevaleció la doctrina de la herencia dominante. En este caso, tuvo lugar una interacción alélica, en la que el rasgo se manifestó solo en el estado heterocigoto. Después de descubrir varias formas de interacción de genes no alélicos, los científicos pudieron explicar tipos de herencia hasta ahora inexplicables y obtener respuestas a muchas preguntas.
Se descubrió que la regulación génica dependía directamente de las enzimas. Estas enzimas permitieron que los genes reaccionaran de manera diferente. Al mismo tiempo, la interacción de genes alélicos y no alélicos procedió de acuerdo con los mismos principios y patrones. Esto llevó a la conclusión de que la herencia no depende de las condiciones en las que interactúan los genes, y la razón de la transmisión atípica de rasgos radica en los propios genes.
La interacción no alélica es única, lo que permite obtener nuevas combinaciones de caracteres que determinan un nuevo grado de supervivencia y desarrollo de los organismos.
Genes no alélicos
No alélicos son aquellos genes que están localizados en diferentes partes de los cromosomas no homólogos. Tienen una función de síntesis, pero codifican la formación de varias proteínas que provocan diferentes signos. Dichos genes, al reaccionar entre sí, pueden provocar el desarrollo de rasgos en varias combinaciones:
- Un rasgo se debe a la interacción de varios genes completamente diferentes.
- Múltiples rasgos dependerán de un gen.
Las reacciones entre estos genes son algo más complicadas que con la interacción alélica. Sin embargo, cada uno de estos tipos de reacciones tiene sus propios rasgos y características.
¿Cuáles son los tipos de interacción de los genes no alélicos?
- Epistasis.
- Polimeria.
- Complementariedad.
- La acción de los genes modificadores.
- Interacción pleiotrópica.
Todosde estos tipos de interacción tiene sus propias propiedades únicas y se manifiesta a su manera.
Deberíamos detenernos en cada uno de ellos con más detalle.
Epistasis
Esta interacción de genes no alélicos - epistasis - se observa cuando un gen suprime la actividad de otro (el gen supresor se denomina epistático y el gen suprimido se denomina gen hipostático).
La reacción entre estos genes puede ser dominante o recesiva. La epistasis dominante se observa cuando el gen epistático (generalmente indicado con la letra I, si no tiene una manifestación fenotípica externa) suprime el gen hipostático (generalmente denominado B o b). La epistasis recesiva ocurre cuando el alelo recesivo del gen epistático inhibe la expresión de cualquiera de los alelos del gen hipostático.
Dividir según el rasgo fenotípico, con cada uno de estos tipos de interacciones, también es diferente. Con la epistasis dominante, se observa con mayor frecuencia la siguiente imagen: en la segunda generación, según los fenotipos, la división será la siguiente: 13:3, 7:6:3 o 12:3:1. Todo depende de qué genes convergen.
Con epistasis recesiva, la división es: 9:3:4, 9:7, 13:3.
Complementariedad
La interacción de genes no alélicos, en la que, cuando se combinan alelos dominantes de varios rasgos, se forma un nuevo fenotipo, hasta ahora desconocido, y se denomina complementariedad.
Por ejemplo, este tipo de reacción entre genes es más común en las plantas (especialmente en las calabazas).
Si el genotipo de la planta tiene un alelo dominante A o B, entonces el vegetal adquiere una forma esférica. Si el genotipo es recesivo, la forma del feto suele ser alargada.
Si hay dos alelos dominantes (A y B) en el genotipo al mismo tiempo, la calabaza adquiere forma de disco. Si continuamos cruzando (es decir, continuamos esta interacción de genes no alélicos con calabazas de línea pura), entonces en la segunda generación puede obtener 9 individuos con forma de disco, 6 con forma esférica y una calabaza alargada.
Este cruce permite obtener nuevas formas híbridas de plantas con propiedades únicas.
En los humanos, este tipo de interacción provoca el desarrollo normal de la audición (un gen para el desarrollo de la cóclea, el otro para el nervio auditivo), y en presencia de un solo rasgo dominante, aparece la sordera.
Polimeria
A menudo, la manifestación de un rasgo no se basa en la presencia de un alelo dominante o recesivo de un gen, sino en su número. La interacción de genes no alélicos, la polimera, es un ejemplo de tal manifestación.
La acción polimérica de los genes puede proceder con un efecto acumulativo (acumulativo) o sin él. Durante la acumulación, el grado de manifestación de un rasgo depende de la interacción general de los genes (cuantos más genes, más pronunciado es el rasgo). La descendencia con un efecto similar se divide de la siguiente manera: 1: 4: 6: 4: 1 (el grado de expresión del rasgo disminuye, es decir, en un individuo el rasgo es máximo pronunciado, en otros se observa su extinción hasta la desaparición completa).
Si no se observa ninguna acción acumulativa, entoncesla manifestación de un rasgo depende de los alelos dominantes. Si hay al menos uno de esos alelos, se producirá el rasgo. Con un efecto similar, la división en la descendencia se produce en una proporción de 15:1.
La acción de los genes modificadores
La interacción de genes no alélicos, controlada por la acción de modificadores, es relativamente rara. Un ejemplo de tal interacción es el siguiente:
- Por ejemplo, hay un gen D responsable de la intensidad del color. En el estado dominante, este gen regula la aparición del color, mientras que en la formación de un genotipo recesivo para este gen, aunque existan otros genes que controlen directamente el color, aparecerá el “efecto de dilución del color”, que a menudo se observa en ratones blancos lechosos.
- Otro ejemplo de tal reacción es la aparición de manchas en el cuerpo de los animales. Por ejemplo, está el gen F, cuya función principal es la uniformidad de la coloración de la lana. Con la formación de un genotipo recesivo, el pelaje se coloreará de manera desigual, con la aparición, por ejemplo, de manchas blancas en una u otra zona del cuerpo.
Tal interacción de genes no alélicos en humanos es bastante rara.
Pleiotropía
En este tipo de interacción, un gen regula la expresión o afecta el grado de expresión de otro gen.
En los animales, la pleiotropía se manifiesta de la siguiente manera:
- En ratones, el enanismo es un ejemplo de pleiotropía. Se ha observado que al cruzar ratones fenotípicamente normales enEn la primera generación, todos los ratones resultaron ser enanos. Se concluyó que el enanismo es causado por un gen recesivo. Los homocigotos recesivos dejaron de crecer, sus órganos internos y glándulas estaban subdesarrollados. Este gen del enanismo afectó el desarrollo de la glándula pituitaria en ratones, lo que condujo a una disminución en la síntesis de hormonas y causó todas las consecuencias.
- Coloración platino en zorros. La pleiotropía en este caso se manifestó por un gen letal que, cuando se formó un homocigoto dominante, provocó la muerte de los embriones.
- En humanos, se ha demostrado una interacción pleiotrópica en la fenilcetonuria y el síndrome de Marfan.
El papel de las interacciones no alélicas
En términos evolutivos, todos los tipos anteriores de interacción de genes no alélicos juegan un papel importante. Las nuevas combinaciones de genes provocan la aparición de nuevas características y propiedades de los organismos vivos. En algunos casos, estos signos contribuyen a la supervivencia del organismo, en otros, por el contrario, provocan la muerte de aquellos individuos que se diferenciarán significativamente de su especie.
La interacción no alélica de los genes se usa ampliamente en la genética de mejoramiento. Algunas especies de organismos vivos se conservan debido a dicha recombinación de genes. Otras especies adquieren propiedades que son muy valoradas en el mundo moderno (por ejemplo, criar una nueva raza de animales con mayor resistencia y fuerza física que sus padres).
Se está trabajando en el uso de este tipo de herencia en humanos paraeliminando los rasgos negativos del genoma humano y creando un nuevo genotipo libre de defectos.
