ARVBARHED: GENETISKE BASER, UNDERSØGELSESMETODER, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den arvelighed er den egenskab, der har en målbar fænotypisk karakteristisk for en befolkning, der skal deles eller nedarvet gennem genotype. Generelt overføres denne egenskab eller karakter fra deres forældre til deres efterkommere.

Det fænotype udtryk (som svarer til det synlige træk hos et individ) af en arvelig karakter er modtagelig for miljøet, hvor afkom udvikler sig, så det vil ikke nødvendigvis blive udtrykt på samme måde som hos forældrene.

Arvemønster af blodtype mellem AB & O-forældre (Kilde: AB & O_RegularInheritance.PNG: bruger: Dr.saptarshiderivative arbejde: Ksd5 via Wikimedia Commons)

I populationer af eksperimentelle organismer er det relativt let at bestemme, hvad de arvelige træk er, da udtrykket af en forældres egenskab hos afkommet kan observeres ved at opdrage afkom i det samme miljø, som hvor forældrene udvikler sig.

I vilde populationer er det på den anden side vanskeligt at skelne, hvilke er de fænotype karakterer, der overføres af arvelighed, og som er produktet af ændrede miljøforhold, det vil sige epigenetiske ændringer.

Dette er især vanskeligt at skelne for de fleste fænotype træk i menneskelige populationer, hvor det er blevet antydet, at de bedste modeller til undersøgelse er identiske tvillingpar, der er adskilt ved fødslen, og som vokser op i det samme miljø.

En af de første forskere, der undersøgte arvelighed, var Gregor Mendel. I sine eksperimenter opnåede Mendel ærteplanter med karakterer, der var arvet og udtrykte næsten udelukkende mellem forældre og afkom.

Genetiske baser til undersøgelse af arvelighed

Arvbarhed er resultatet af overførsel af gener gennem gameter (fra forældre til afkom) gennem seksuel reproduktion. Under gamete-syntese og fusion forekommer der imidlertid to rekombinationer, der kan ændre arrangementet og sekvensen af ​​disse gener.

Forskere, der arbejder med den eksperimentelle identifikation af arvelige egenskaber, arbejder med rene linjer, som er isogene for de fleste lokiater (genetisk identiske), da individer fra rene linjer har den samme genotype på en homozygot måde.

Isogene linjer garanterer, at arkitekturen af ​​generne i kernen ikke påvirker den observerede fænotype, eftersom, til trods for at individer deler den samme genotype, ved at variere positionen af ​​generne i kernen, variationer i fænotype.

For forskere er opnåelse af rene og isogene linjer en slags "garanti" for, at de fænotype træk, der deles af forældre og efterkommere, er produktet af genotypen og derfor er fuldt ud arvelige.

Mendelisk arv fra pelsfarveegenskaber hos kvæg (Kilde: Sciencia58 via Wikimedia Commons)

På trods af det faktum, at fænotypen altid er produktet af genotypen, er det vigtigt at tage hensyn til, at selv om individer har den samme genotype, kan det ske, at ikke alle gener udtrykkes i denne fænotype.

At garantere ekspression af gener er en meget kompleks undersøgelse, da deres ekspression kan variere for hver genotype, og lejlighedsvis reguleres disse gener af andre faktorer, såsom epigenetiske faktorer, miljøets eller andre gener.

Undersøgelsesmetoder

Genetikgrenen kendt som "Klassisk genetik" fokuserer på studiet af arv af karaktertræk. I klassisk genetik krydses forældre med efterkommere af hele populationer i flere generationer, indtil de får rene og isogene linjer.

H2-statistik

Når en arvelighed af et træk er blevet påvist, kan arvbarhedsgraden kvantificeres ved hjælp af et statistisk indeks identificeret som H2.

Arvbarhed (H2) beregnes som forholdet mellem variationerne i de genotypiske midler (S2g) og den samlede fænotype varians af populationen (S2p). Befolkningens fænotypiske varians kan nedbrydes til variationen af ​​de genotypiske midler (S2g) og den resterende varians (S2e).

Arvbarhedsstatistikken (H2) fortæller os, hvilken andel af fænotypisk variation i en population, der skyldes genotypisk variation. Dette indeks angiver ikke, hvad der er andelen af ​​en individuel fænotype, der kan tildeles dens arv og miljø.

Det skal tages i betragtning, at fænotypen af ​​et individ er en konsekvens af samspillet mellem dets gener og de miljøforhold, det udvikler sig i.

Moderne teknikker

I øjeblikket er der værktøjer såsom Next Generation Sequencing (SNG), hvormed det er muligt at sekvensere hele genomet af individer, så arvelige træk kan spores in vivo i genom af organismer.

Derudover tillader moderne bioinformatikværktøjer, at kernearkitekturen kan modelleres temmelig nøjagtigt til groft at lokalisere gener i kernen.

eksempler

- Arvelighed i planter

Den statistiske metode til måling af graden af ​​arvelighed for karaktererne blev foreslået til afgrødearter med kommerciel interesse. Derfor vedrører de fleste af eksemplerne i litteraturen plantearter, der er vigtige for fødevareindustrien.

I alle afgrødearter undersøges arveligheden af ​​karaktererne af agronomisk interesse, såsom modstand mod patogener, frugtudbytte, modstand mod varme eller kolde temperaturer, løvstørrelse osv.

Den klassiske genetiske forbedring af vegetabilske afgrøder, såsom tomat, søger at vælge planter med en genotype, der har arvelige karakterer for at få tomater, der er større, røde og modstandsdygtige over for fugtige miljøer.

I græsarter som hvede er målet at vælge de arvelige karakterer til blandt andet størrelse, stivelsesindhold og frøhårdhed. Med dette mål blandes sorterne fra forskellige steder, indtil der opnås rene linjer fra hver enkelt.

Ved at opnå de rene linjer kan disse kombineres til en hybridvariant gennem genteknologi for at opnå transgene afgrøder, der samler de bedste karakterer i en enkelt sort.

- Arvelighed hos mennesker

I medicinen studeres det, hvordan nogle personlighedsforstyrrelser overføres mellem forældre og efterkommere.

Kronisk depression er for eksempel en fænotypisk egenskab, der er et produkt af genotypen, men hvis mennesker med den genotype lever i et velkendt, lykkeligt, stabilt og forudsigeligt miljø, kan genotypen måske aldrig ses i fænotypen.

Adfærdsgenetik er af særlig interesse i at bestemme arveligheden af ​​intelligenskvotient (IQ). Hidtil har høje niveauer af IQ vist sig at være arvelige egenskaber som en normal IQ.

Dog udtrykkes en høj IQ eller kronisk depression afhængigt af miljøstimuleringen.

Et typisk eksempel på arvelighed er karakteren af ​​statur. Hvis forælderen er høj, er afkom sandsynligvis høj. Imidlertid ville det være klart forkert at tro, at 1,80 m i en persons højde skyldes gener, og yderligere 0,3 m skyldes miljøet.

I mange tilfælde er levetiden også undersøgt som en arvelig egenskab. Ved lang levetidsundersøgelser hos mennesker udføres familiens slægtsforskning med forsøg på at inkorporere dataene fra miljøet, hvori hver enkeltperson på slægtstræet boede.

De fleste lang levetidsundersøgelser har fundet, at denne egenskab opfører sig som en arvelig egenskab i de fleste tilfælde og endda stiger i hver generation, hvis den opdrages i det rigtige miljø.

Referencer

1. Bratko, D., Butković, A., & Vukasović Hlupić, T. (2017). Arv af personlighed. Psihologijske frygter, 26 (1), 1-24.
2. de los Campos, G., Sorensen, D., & Gianola, D. (2015). Genomisk arvelighed: hvad er det? PLoS Genetics, 11 (5), e1005048.
3. Devlin, B., Daniels, M., & Roeder, K. (1997). Arvbarhed af IQ. Nature, 388 (6641), 468.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). En introduktion til genetisk analyse. Macmillan.
5. Mousseau, TA, & Roff, DA (1987). Naturligt valg og arvelighed af fitnesskomponenter. Arvelighed, 59 (2), 181.
6. Vukasović, T., & Bratko, D. (2015). Arv af personlighed: en metaanalyse af adfærdsgenetiske undersøgelser. Psykologisk bulletin, 141 (4), 769.
7. Wray, N., & Visscher, P. (2008). Estimering af egenskabsarvbarhed. Naturundervisning, 1 (1), 29.