Наследственность

редактировать
Передача признаков потомству от родителей или предка вида

Наследственность, также называемая наследованием или биологическая наследственность, это передача признаков от родителей к их потомству; либо посредством бесполого размножения, либо полового размножения, потомки клетки или организмы получают генетическую информацию своих родителей. Благодаря наследственности, различия между особями могут накапливаться и вызывать виды эволюционировать посредством естественного отбора. Изучение наследственности в биологии - это генетика.

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 Отношение к теории эволюции
  • 3 История
    • 3.1 Грегор Мендель: отец генетики
    • 3.2 Современное развитие генетики и наследственности
    • 3.3 Общие генетические нарушения
  • 4 Типа
    • 4.1 Доминантные и рецессивные аллели
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Обзор

Наследственность фенотипических признаков: Отец и сын с выступающими ушами и коронками. Структура ДНК. Основания находятся в центре, окружены фосфатно-сахарными цепями двойной спиралью.

У людей цвет глаз является примером наследственной характеристики: человек может наследуют «черту карих глаз» от одного из родителей. Унаследованные признаки контролируются генами, а полный набор генов в геноме организма называется его генотипом.

. Полный набор наблюдаемых признаков структуры и поведения организм называется его фенотипом. Эти черты возникают из-за взаимодействия его генотипа с окружающей средой. В результате многие аспекты фенотипа организма не передаются по наследству. Например, загорелая кожа возникает в результате взаимодействия генотипа человека и солнечного света; таким образом, загар не передается детям людей. Однако некоторым людям легче загорать, чем другим, из-за различий в их генотипах: яркий пример - люди с наследственным признаком альбинизма, которые совсем не загорают и очень чувствительны к солнечным ожогам..

Известно, что наследственные признаки передаются от одного поколения к другому через ДНК, молекулу, которая кодирует генетическую информацию. ДНК представляет собой длинный полимер, который включает четыре типа оснований, которые являются взаимозаменяемыми. Последовательность нуклеиновой кислоты (последовательность оснований в определенной молекуле ДНК) определяет генетическую информацию: это сравнимо с последовательностью букв, обозначающих отрывок текста. Перед делением клетки посредством митоза ДНК копируется, так что каждая из двух образовавшихся клеток унаследует последовательность ДНК. Часть молекулы ДНК, которая определяет одну функциональную единицу, называется геном ; разные гены имеют разные последовательности оснований. В клетках длинные цепи ДНК образуют конденсированные структуры, называемые хромосомами. Организмы наследуют генетический материал от своих родителей в виде гомологичных хромосом, содержащих уникальную комбинацию последовательностей ДНК, кодирующих гены. Конкретное расположение последовательности ДНК в хромосоме известно как локус. Если последовательность ДНК в конкретном локусе у разных людей различается, разные формы этой последовательности называются аллелями. Последовательности ДНК могут изменяться посредством мутаций, приводя к появлению новых аллелей. Если в гене происходит мутация, новый аллель может повлиять на признак, который контролирует ген, изменяя фенотип организма.

Однако, хотя это простое соответствие между аллелем и признаком работает в некоторых случаях, большинство признаков более сложны и контролируются множеством взаимодействующих генов внутри организмов и между ними. Биологи развития предполагают, что сложные взаимодействия в генетических сетях и коммуникации между клетками могут приводить к наследственным вариациям, которые могут лежать в основе некоторых механизмов пластичности развития и канализации.

Недавние открытия подтвердили важные примеры наследственных изменения, которые нельзя объяснить прямым действием молекулы ДНК. Эти явления классифицируются как эпигенетические системы наследования, которые причинно или независимо развиваются по генам. Исследования способов и механизмов эпигенетического наследования все еще находятся в зачаточном состоянии, однако в последнее время эта область исследований привлекла много внимания, поскольку она расширяет сферу наследственности и эволюционной биологии в целом. Метилирование ДНК. маркировка хроматина, самоподдерживающиеся метаболические петли, подавление гена за счет РНК-интерференции и трехмерная конформация белков ( такие как прионы ) - это области, в которых были обнаружены эпигенетические системы наследования на уровне организма. Наследственность также может проявляться в еще более крупных масштабах. Например, экологическая наследственность в процессе строительства ниши определяется регулярной и повторяющейся деятельностью организмов в окружающей среде. Это создает унаследованный эффект, который модифицируется и возвращается в режим выбора последующих поколений. Потомки наследуют гены и характеристики окружающей среды, порожденные экологическими действиями предков. Другие примеры наследуемости в эволюции, которые не находятся под прямым контролем генов, включают наследование культурных черт, групповой наследственности и симбиогенеза. Эти примеры наследственности, которые действуют над геном, широко охватываются заголовком многоуровневый или иерархический отбор, который был предметом интенсивных дискуссий в истории эволюционной науки.

Связь с теория эволюции

Когда Чарльз Дарвин предложил свою теорию эволюции в 1859 году, одной из ее главных проблем было отсутствие основного механизма наследственности. Дарвин верил в сочетание смешанного наследования и наследования приобретенных черт (пангенезис ). Смешанное наследование привело бы к однородности популяций всего за несколько поколений, а затем удалило бы изменчивость из популяции, на которую мог воздействовать естественный отбор. Это привело к тому, что Дарвин принял некоторые идеи Ламарка в более поздних изданиях О происхождении видов и его более поздних биологических работах. Первичный подход Дарвина к наследственности заключался в том, чтобы описать, как она работает (замечая, что черты, которые не были явно выражены у родителя во время воспроизводства, могут быть унаследованы, что определенные черты могут быть связаны с полом и т. Д..), а не предлагать механизмы.

Первоначальная модель наследственности Дарвина была принята, а затем сильно изменена его кузеном Фрэнсисом Гальтоном, заложившим основу для биометрической школы наследственности. Гальтон не нашел доказательств, подтверждающих те аспекты модели пангенезиса Дарвина, которая опиралась на приобретенные черты.

Наследование приобретенных черт не имело большого основания в 1880-х годах, когда Август Вейсман сократил хвосты у многих поколений мышей и обнаружили, что у их потомков продолжали развиваться хвосты.

История

Модель наследования Аристотеля. Часть тепла / холода в значительной степени симметрична, хотя со стороны отца на нее влияют другие факторы; но формальная часть - нет.

Ученые античности имели разные представления о наследственности: Теофраст предположил, что мужские цветы вызывают созревание женских цветов; Гиппократ предположили, что «семена» производятся различными частями тела и передаются потомству во время зачатия; и Аристотель считал, что мужские и женские жидкости смешались при зачатии. Эсхил в 458 г. до н.э. предложил мужчину в качестве родителя, а женщину - в качестве «кормилицы молодой жизни, посеянной внутри ее ".

Древние представления о наследственности превратились в две спорных доктрины в 18 веке. Доктрина эпигенеза и Доктрина преформации были двумя разными взглядами на понимание наследственности. Доктрина эпигенеза, созданная Аристотелем, утверждала, что эмбрион постоянно развивается. Модификации родительских черт передаются эмбриону в течение его жизни. В основу этого учения легла теория наследования приобретенных признаков. В противоположность этому Доктрина преформации утверждала, что «подобное порождает подобное», когда зародыш эволюционирует, давая потомство, подобное родителям. Преформисты считали, что зачатие - это акт раскрытия того, что было создано задолго до этого. Однако это было оспорено созданием клеточной теории в 19 веке, где фундаментальной единицей жизни является клетка, а не некоторые заранее сформированные части организма. Различные наследственные механизмы, в том числе смешанное наследование, также были предусмотрены без должного тестирования или количественной оценки, и позже были оспорены. Тем не менее, люди смогли вывести домашние породы животных, а также сельскохозяйственные культуры путем искусственного отбора. Наследование приобретенных черт также было частью ранних ламаркистских представлений об эволюции.

В XVIII веке голландский микроскопист Антони ван Левенгук (1632–1723) обнаружил «анималкулы» в сперме людей и других животных. Некоторые ученые предположили, что они видели «человечка» (гомункула ) внутри каждого сперматозоида. Эти ученые сформировали школу мысли, известную как «спермисты». Они утверждали, что единственный вклад женщины в следующее поколение - это матка, в которой рос гомункул, и пренатальное влияние матки. Противоборствующая школа мысли, овисты, считала, что будущий человек находится в яйцеклетке, а сперма просто стимулирует рост яйца. Овисты считали, что женщины несут яйца, содержащие мальчиков и девочек, и что пол потомства был определен задолго до зачатия.

Грегор Мендель: отец генетики

Таблица, показывающая, как гены обмениваются в зависимости от сегрегации или независимо Ассортимент во время мейоза и как это переводится в законы Менделя

Идея наследования генов по частичному принципу может быть отнесена к моравскому монаху Грегору Менделю, который опубликовал свою работа на растениях гороха в 1865 году. Однако его работа не была широко известна и была открыта заново в 1901 году. Первоначально предполагалось, что менделевское наследование объясняет только большие (качественные) различия, такие как те, что видел Мендель в его растения гороха - и идея аддитивного действия (количественных) генов не была реализована до RA Статья Фишера (1918) «Корреляция между родственниками на основе предположения о менделевском наследовании » Общий вклад Менделя дал ученым полезный обзор того, что черты характера передаются по наследству. Его демонстрация растений гороха стала основой изучения менделевских черт. Эти черты можно проследить по одному локусу.

Современное развитие генетики и наследственности

В 1930-х годах работы Фишера и других привели к объединению менделевской и биометрической школ в современный эволюционный синтез. Современный синтез устранил разрыв между генетиками-экспериментаторами и естествоиспытателями; и между обоими и палеонтологами, заявив, что:

  1. Все эволюционные явления можно объяснить способом, согласующимся с известными генетическими механизмами и данными наблюдений естествоиспытателей.
  2. Эволюция постепенная: небольшие генетические изменения, рекомбинация, упорядоченная естественный отбор. Разрыв между видами (или другими таксонами) объясняется постепенным возникновением в результате географического разделения и исчезновения (не сальтации).
  3. Отбор в подавляющем большинстве случаев является основным механизмом изменений; даже небольшие преимущества важны при продолжении. Объектом отбора является фенотип в окружающей его среде. Роль генетического дрейфа неоднозначна; хотя изначально его сильно поддерживал Добжанский, позже он был понижен в рейтинге, поскольку были получены результаты экологической генетики.
  4. Примат популяционного мышления: генетическое разнообразие, присущее естественным популяциям, является ключевым фактором эволюции. Сила естественного отбора в дикой природе была больше, чем ожидалось; влияние экологических факторов, таких как занятость ниши и значение барьеров для потока генов, очень важны.

Идея, что видообразование происходит после репродуктивной изоляции популяций, была предметом многочисленных споров. У растений полиплоидия должна быть включена в любой вид видообразования. Формулировки типа «эволюция состоит в первую очередь из изменений частот аллелей между одним поколением и другим» были предложены несколько позже. Традиционная точка зрения состоит в том, что биология развития ('evo-devo ') сыграла небольшую роль в синтезе, но описание работы Гэвина де Бира, сделанное Стивеном Джеем Гулдом предполагает, что он может быть исключением.

Почти все аспекты синтеза время от времени подвергались сомнению, с разной степенью успеха. Однако нет сомнений в том, что синтез явился важной вехой в эволюционной биологии. Он прояснил многие недоразумения и был непосредственно ответственен за стимулирование большого количества исследований в эпоху после Второй мировой войны.

Трофим Лысенко, однако, вызвал негативную реакцию того, что сейчас называется лысенковщиной в Советском Союзе, когда он подчеркнул идеи Ламарка на наследование приобретенных признаков. Это движение повлияло на сельскохозяйственные исследования и привело к нехватке продовольствия в 1960-х годах и серьезно повлияло на СССР.

Появляется все больше свидетельств того, что эпигенетические изменения передаются из поколения в поколение у людей и других животных.

Общие генетические нарушения

Типы

Примерная родословная аутосомно-доминантного заболевания. Пример родословной Диаграмма аутосомно-рецессивного расстройства. Пример родословной диаграммы расстройства, связанного с полом (ген находится на Х-хромосоме )

Описание способа биологического наследования состоит из трех основных категорий:

1. Количество задействованных локусов
2. Вовлеченные хромосомы
3. Корреляция генотип - фенотип

Эти три категории являются частью каждое точное описание способа наследования в указанном выше порядке. Кроме того, могут быть добавлены следующие дополнительные спецификации:

4. Случайные и средовые взаимодействия
5. Взаимодействия, связанные с полом
6. Локус – локус inte расы

Также достигается определение и описание способа наследования в первую очередь посредством статистического анализа родословных. В случае, если задействованные локусы известны, также можно использовать методы молекулярной генетики.

Доминантные и рецессивные аллели

Аллель считается доминантным, если он всегда выражается во внешнем виде организма (фенотипе) при условии, что хотя бы одна копия это присутствует. Например, у гороха аллель зеленых стручков G доминирует над аллелями желтых стручков g. Таким образом, растения гороха с парой аллелей либо GG (гомозигота), либо Gg (гетерозигота) будут иметь зеленые стручки. Аллель желтых стручков рецессивен. Эффекты этого аллеля видны только тогда, когда он присутствует в обеих хромосомах, gg (гомозигота). Это происходит от зиготности, степени, в которой обе копии хромосомы или гена имеют одинаковую генетическую последовательность, другими словами, степени сходства аллелей в организме.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Поиск в Викисловаре, бесплатном словаре.
Последняя правка сделана 2021-05-23 09:59:23
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте