Альтернативные гены: варианты формирования, типы взаимодействия и примеры

Что такое альтернативные гены?

Альтернативные гены в живых организмах

Каждый организм содержит большое количество альтернативных генов. Это связано с тем, что за развитие каждого признака, формирующегося в результате полового размножения, отвечает пара генов. Данная пара генов передается от матери и отца и находится в определенном взаимодействии.

Механизм действия альтернативных генов становится понятным только в том случае, когда есть понимание «аллеля» и «аллельного гена».

Каждый конкретный признак «опекают» две аллели. Это логично, так как они образуются в результате попадания отцовского и материнского генов в зиготу.

Рассмотрим примеры аллельных генов, а точнее, где они есть, а где их нет.

Аллельные гены есть:

• в гомологичных хромосомах. Они есть только в клетках с диплоидным набором хромосом.

Аллельных генов нет:

• в половых хромосомах отдельных организмов. Речь идет об эукариотических и прокариотических.

В некоторых случаях под аллельными генами подразумевают формы одного и того же гена. Эти формы находятся в локусах и в связке оказывают влияние на развитие альтернативных признаков. Аллели задают варианты развития одному и тому же признаку.

Что имеется в виду под альтернативным сплайсингом? Это механизм редактирования РНК-молекулы, в результате которого организм синтезирует несколько изоформ белковой молекулы, взяв за основу один и тот же ген. Это доказывает, что формирование генотипического и фенотипического разнообразия вполне возможно благодаря наличию в геноме определенных альтернативных генов.

Как формируются альтернативные гены

Ученые проанализировали большое количество молекул ДНК и пришли к выводу, что почти всем человеческим генам присущ альтернативный сплайсинг. За счет этого поддерживается:

• разнообразие в организме белков;
• стабильность генофонда.

Несмотря на альтернативный сплайсинг, все гены, входящие в состав генетической системы организма, гармонично друг с другом взаимодействуют. Благодаря альтернативным генам в генотипе обеспечивается генный баланс: они напрямую связаны с разнообразием, но не влияют на общее число хромосом и не касаются генома.

Когда говорят о сбалансированности генотипа, то имеют в виду вот что: каждый ген представлен в генотипе в определенной дозе или аллели. Аллель, в свою очередь — одна или несколько форм альтернативного гена, отличительной характеристикой которого является уникальная нуклеотидная последовательность.

Аллель присутствует в клетках организма в одном экземпляре. За счет этого отдельный признак развивается до определенного количественного показателя. Если гены взаимодействуют сбалансированно, то организм развивается нормально. Кроме того, жизнеспособность такого организма увеличивается, ведь гены отвечают за регуляцию степени развития функциональной адаптации организма к внешним изменениям.

Практически все альтернативные гены, имеющиеся в диплоидной клетке, представляют собой две аллели. Они находятся в одинаковых локусах гомологичных хромосом. Это говорит о том, что их генетическая доза — 2, а также, что количество доз альтернативных генов определяется их функцией.

Развитие противоположных признаков определяют именно альтернативные гены. Пары таких признаков называются аллеморфными, а само явление — аллелизм.

У гена есть два состояния: А и а — это пара генов, каждый из которых называется аллелью.

Взаимодействие аллельных генов — система, в которой несколько генов отвечают за один признак. Если аллели принадлежат одному и тому же гену, то взаимодействие считается аллельным, а если разным — неаллельным.

Типы взаимодействия альтернативных генов

Альтернативные гены предполагают несколько типов взаимодействия. Среди них:

• доминирование. Когда у дочерних особей проявляется родительский ген;
• неполное доминирование. В таком случае дочерние особи демонстрируют промежуточные признаки;
• кодоминирование. При таком раскладе появляется новый признак. Пример — 4-ая группа крови.

Доминирование

Вариант генетического взаимодействия, в результате которого один ген полностью подавляет другой и этот другой никак не проявляется. Так, гетерозиготные организмы будут полностью соответствовать своему родителю — он всегда гомозиготен, потому что у него доминантная аллель.

Примером такого взаимодействия является окрас семени гороха: желтый доминирует над зеленым.

Неполное доминирование

Здесь более слабый, рецессивный признак доминантным полностью не подавляется. В случае неполного доминирования, у гетерозиготы отмечается промежуточный фенотип: между гомозиготными фенотипами.

Пример — окрас цветков ночной красавицы. При скрещивании цветов с белыми и красными цветками, получаются цветы с розовыми цветками.

Кодоминирование

При таком взаимодействии оба аллельных гена проявляются в фенотипе гетерозигот — так формируются новые альтернативные признаки — это важно.

Пример — четвертая группа крови.

Есть еще и множественный аллелизм. Он возникает, когда в популяции появляется больше двух аллельных генов. Все это результат мутации одного и того же гена хромосомы.

Как проявляется неаллельное генетическое взаимодействие? Есть два варианта: эпистаз и комплементарность. В первом случае гены одной аллели подавляют действия другой (ген, который подавляет, называется ингибитором или супрессером). Во втором — два неаллельных гена взаимодействуют и дают новый признак.

Подводя итоги, отметим, что функция альтернативных генов — развитие альтернативных признаков. А это значит разнообразие и формирование фенотипов дочерних особей.