Фенотип и факторы, его определяющие. Модификационная изменчивость. Норма реакции. Пенетрантность и экспрессивность. Отличия модификаций от мутаций. Морфозы. Гено- и фенокопии.
Иногда фенотип распространяется и за пределы организма. Пример из книги Р.Докинза «Эгоистичный ген»: личинки насекомых ручейников строят раковинки из песчинок в строгом соответствии с их генетической программой. Раковинка ручейника – это их признак или нет? Личинка ручейника и примеры домиков Взрослое насекомое
Кому выгодно чихать – нам или вирусу? То, что нас заставляют делать паразиты – это проявления чьего фенотипа? Ричард Докинз назвал главу о фенотипе «Длинная рука гена»
Простые и сложные Анатомические и физиологические Количественные и качественные Наружние и внутренние Список можно продолжить
простой – первичный продукт активности гена в виде белка или т- и рРНК Например – белок инсулин (нормальный или дефектный) сложный – формируется на основе простого при взаимодействии с другими генами и факторами внешней среды Например – сахарный диабет как результат дефектного инсулина
ген другие гены Генотип – среда первого рода Внешняя среда – среда второго рода признак другие признаки Фенотип
Допустим, что некий ген А отвечает за признак окрашенности. Пусть из 10 особей, имеющих ген А, он проявился у 8. Можно сказать, что пенетрантность гена А равна 80%. При этом степень выраженности признака (экспрессивность) у них различна.
Пенетрантность – показатель реализации гена в признак. 100% - ген всегда реализуется в признак, меньше 100% – часть особей, имеющих ген не имеют признака. Неполная пенетрантность может быть обусловлена внешними факторами или взаимодействием генов (эпистаз). Примеры: у детей, получавших специальное питание нет проявлений ФКУ Группы крови А или В не проявляются, если в генотипе есть аллель hh
Число особей с данным значением признака Значение признака
Число особей с данным значением признака Значение признака возможности методов Признак не регистрируется – неполная пенетрантность
Полная Частичная
Эксперимент Близнецовый метод
Гималайский кролик a h a h Побрит и к участку кожи на время привязан пузырь со льдом – выросла темная шерсть Выращен при 30 0 0 Выращен при 20
Широкой – у количественных признаков (рост, вес, количество лейкоцитов, интеллект) Узкой – у качественных признаков (пол, группа крови)
Кузен Ч.Дарвина Занимался вопросами наследственности, биометрией, дерматоглификой, статистикой и тестированием; первым начал изучение близнецов. Создал евгенику.
Монозиготные близнецы Дизиготные близнецы n n n n n n 2n 2n 2n зигота 2 бластомера = =
Н = К МБ - К ДБ 100% - К ДБ Н – показатель наследуемости признака К МБ – показатель конкордантности в %% у монозиготных близнецов К ДБ – показатель конкордантности в %% у дизиготных близнецов
Признак К МБ К ДБ Н Заболеваемость корью 97,4% 95,7% Стремится к 0 Цвет глаз 99,5% 28% Почти 1 Н 0 1 Преобладает роль среды Преобладает роль генотипа
Наследственность – свойство живых организмов передавать свои признаки потомству Изменчивость – свойство живых организмов приобретать новые признаки в ходе онтогенеза
Генотипическая (наследственная ) Мутационная (вызвана мутациями – генными, хромосомными или геномными) Комбинативная (обусловлена рекомбинацией в ходе полового размножения – а) кроссинговер в профазе 1 мейоза, б) независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе 1 мейоза и в) случайная встреча гамет при оплодотворении) Фенотипическая (ненаследственная, модификационная) Обусловлена факторами внешней среды Онтогенетическая – не все ее выделяют как отдельный вид и мы её пока не касаемся
Мутации Случайны и не зависят от силы фактора Не адекватны вызвавшему их фактору Наследуются Сохраняются после прекращения действия фактора Модификации Зависят от силы фактора Адекватны вызвавшему их фактору Не наследуются Исчезают после прекращения действия фактора
цнс сердце глаза зубы руки ноги уши небо наружные гениталии
Физические факторы – излучение, повышение температуры Химические факторы – дефицит йода, витаминов (особенно фолиевой кислоты), диабет у матери, алкоголь, талидомид, ретиноевая кислота и другие Биологические факторы – краснуха, герпес, сифилис, цитомегаловирус, токсоплазмоз и другие
Талидомид — седативное снотворное лекарственное средство, получившее широкую известность из-за своей тератогенности. В период с 1956 по 1962 годы в ряде стран мира родилось по разным подсчётам от 8000 до 12 000 детей с врождёнными уродствами. Талидомидовая трагедия заставила многие страны пересмотреть существующую практику лицензирования лекарственных средств, ужесточив требования к лицензируемым препаратам. В настоящее время талидомид применяется для лечения проказы, а также множественной миеломы и других тяжёлых онкозаболеваний.
Молекула талидомида существует в двух конформациях — право- и левовращающей. Одна из них обеспечивает терапевтический эффект препарата, в то время как вторая является причиной его тератогенного воздействия. Этот изомер вклинивается в клеточную ДНК на участках, богатых G-C связями, и препятствует нормальному процессу транскрипции ДНК, необходимому для деления клеток и развития зародыша. Поскольку в организме формы талидомида способны переходить друг в друга, препарат, состоящий из одного очищенного изомера, не решает проблему тератогенного воздействия.
Ретиноевая кислота регулирует транскрипцию многих важных генов (в том числе гомеозисных, т.е. ключевых генов онтогенеза). При приеме ее препаратов регуляция транскрипции у зародыша нарушается.
Видно нарушение формирования 1 и 2 жаберных дуг
Теленок, родившийся от коровы, поевшей чемерицу Яйца паразитов-трематод, скопившись в задней части тела головастика дали расщепление почек задних конечностей
Для врача важно отличать морфозы (модификации) от мутаций, так как прогноз для потомства отличается. Морфозы не наследуются, в отличие от мутаций. Когда одно и то же фенотипическое проявление может быть вызвано как мутациями, так и модификациями, говорят о гено- и фенокопиях.
поскольку почти вся медицина – это модификационная изменчивость – попытка при помощи внешних воздействий повлиять на фенотип !
И успехов в овладении методами модификационной изменчивости!
