Genetik: 2 Hovedårsager til genetiske variationer

2 Hovedårsager til genetiske variationer er som følger: 1. Rekombination og 2. Mutationer.

Rekombination (nye kombinationer):

De er reshuffling af forældregener og deres sammenkoblinger for at producere nye genotyper. Rekombination udvikles på grund af tre grunde:

(i) Uafhængigt udvalg af kromosomer under meiose eller gametdannelse. To par kromosomer kan sortere i 2 ² = 4 måder, 3 par på 2 ³ måder, 7 par på 2 ⁷ måder, 10 par på 2 ¹⁰ måder, mens 23 par kromosomer kan sortere på 2 ²³ eller 8, 6 millioner måder i gameterne ; mandlige (sæd) og kvindelige (æg).

Image Courtesy: s1.ibtimes.com/sites/ibtimes.com/files/styles/picture_this/public/2012/10/the-world.jpg

(ii) Tilfældig befrugtning eller tilfældig fusion af gameter. Enhver af de mulige gameter kan kombinere med enhver anden mulig gamete af det andet køn. Således, hvis en organisme besidder 2 par kromosomer, der danner fire typer gameter, kan 4 x 4 = 16 typer kombinationer fremstilles i afkom på grund af tilfældig befrugtning. Hos mennesker er denne mulighed (8, 6 x ¹⁰⁶ ) x (8, 6 x 10 ⁶ ) eller 70 x 10 ¹² kombinationer, mens den samlede menneskelige befolkning kun er omkring 6 x 10 ⁹ .

(iii) Crossing Over:

Det forekommer under pachyten af ​​meioser I. Krydsning af former nye bindinger på grund af gensidig udveksling af segmenter mellem nonsisterkromatider af homologe kromosomer. Det øger antallet af rekombinationer med flere millioner.

Mutationer (L. mutare - forandring):

Mutationer er nye pludselige arvelige diskontinuerlige variationer, der forekommer i organismerne på grund af permanent ændring i deres genotyper. Udtrykket "mutation" blev udarbejdet af Hugo de Vries (1901). De Vries foreslog også mutationsteori om evolution i sin bog "The Mutation Theory", der blev offentliggjort i 1903. Før De Vries havde Darwin foreslået, at udviklingen opstod på grund af vedvarende variationer (eller rekombinationer).

Det samme er ikke muligt, fordi rekombinationer ikke introducerer nye gener eller alleler. Bateson (1894) antydede, at udviklingen skyldtes store eller diskontinuerlige variationer. De Vries foreslog det samme i form af en teori. Hugo de Vries arbejdede på Oenothera lamarckiana eller Aften Primrose.

Af en befolkning på 54343 planter observerede De Vries 834 mutationer. Senere arbejdstagere har fundet ud af, at 'mutationer' observeret af De Vries faktisk var kromosomaberationer og polyploider. Mutationer medfører pludselige og diskrete forandringer i organismernes germplasma eller genetiske materiale. De tilføjer nye variationer i befolkningerne og er springvandshovedet for evolution.

Mutationer der fremkommer i kimceller kaldes germinale mutationer. De videreføres til afkom. Mutationer der forekommer i kroppens celler (bortset fra germinal) er kendt som somatiske mutationer. De dør generelt med kroppens død. Fælles somatiske celler overføres ikke til afkom, undtagen når reproduktionsmåden er aseksuel eller vegetativ, fx Navel Orange (Brasilien, 1820).

Afhængig af årsagen er mutationer af tre typer-genomatiske, kromosomale og genmutationer. Genomatiske mutationer er ændringer i antallet af kromosomer. De er af to typer, polyploidi og aneuploidi. Kromosomale mutationer er ændringer i antallet og arrangementet af gener i kromosomer. De kaldes også kromosomale aberrationer. De er ret almindelige i kræftceller. Genmutationer er ændringer i form og ekspression af gener.

polyploidi:

Det er fænomenet at have mere end to sæt kromosomer eller genomer. Polyploidi forekommer naturligt på grund af manglende chromosomer at adskille på tidspunktet for anafase enten på grund af ikke-ionisering eller på grund af ikkeformation af spindel. Det kan kunstigt induceres ved anvendelse af colchicin eller granosan. En organisme eller dens karyotype, der har mere end to genomer, kaldes polyploid.

Afhængigt af antallet af genomer, der er til stede i et polyploid, er det kendt som triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n), hexaploid (6n) osv. Polyploider med ulige antal genomer (dvs. triploider, pentaploider) er seksuelt sterile, fordi de ulige kromosomer ikke udgør synapsis.

De spredes derfor vegetativt, fx banan, ananas. Polyploider krydser heller ikke frit med diploider. De har generelt en gigas-effekt på både morfologiske og biokemiske niveauer som følge af øget frekvens af dominerende alleler.

Polyploidi er af tre typer-autopolyploidi, allopolyploidi og autoallopoliploidi.

(i) alltopolyploidi:

Det er en type polypoidi, hvor der er en numerisk forøgelse af det samme genom, f.eks. Autotriploid (AAA), autotetraploid (AAAA). Nogle af afgrøder og haveplanter er autopolyploider, f.eks. Majs, Ris, Gram. Autopolyploidi inducerer gigas-effekt.

ii) allopolyploidi:

Det har udviklet sig ved hybridisering mellem to arter efterfulgt af fordobling af kromosomer (f.eks. AABB). Allotetraploid er den almindelige type. Allopolyploider fungerer som nye arter, fx hvede, amerikansk bomuld, nicotiana tabacum. To nyligt producerede allopolyploider er Raphanobrassica og Triticale.

(iii) Autoallopoliploidi:

Det er en type allopolyploidi, hvori et genom er i mere end diploid tilstand. Almindeligvis autoallopoliploider er hexaploider (AAAABB), fx Helianthus tuberosus.

Aneuploidy (heteroploidi):

Det er en betingelse for at have færre eller ekstra kromosomer end artens normale genomnummer. Aneuploidy er af to typer, hypoploidi eller tab af kromosomer og hyperploidi eller tilføjelse af kromosomer. De organismer, der viser aneuploidi, er kendt som aneuploider eller heteroploider.

De betegnes ved antallet af berørte kromosomer med suffikset -somisk, f.eks. Nullisomisk, monosomisk, trisomisk osv. Aneuploidi opstår ofte på grund af nondisjunction af de to kromosomer af homologe par, således at en gamete kommer til at have et ekstra kromosom (N +1), mens den anden bliver mangelfuld i et kromosom (N-1). Fusion med lignende eller normale gameter giver anledning til fire typer aneuploider.

N x (N-1) = 2N -

(N-1) x (N-1) = 2N-2

N x (N + 1) = 2N +

(N + 1) x (N + 1) = 2N +

En anden metode til at opnå aneuploidi er gennem tab af kromosomer fra en normal eller polyploid karyotype på grund af defekt mitose.

Hyperploidy:

1. Trisomisk (2N + 1):

Det har et kromosom i tre eksemplarer. Dobbelt trisom har to forskellige kromosomer i triplicat (2N +1 + 1). Trisomics viser en række ændringer, hvoraf nogle er dødelige. Downs syndrom er trisomisk oprindelse, hvor kromosom nummer 21 er i triplicat. Patau syndrom er trisomi af 13. chromosom. Klinefelters syndrom har et ekstra X-kromosom.

2. Tetrasomisk (2N + 2):

Det er aneuploid, der har et kromosom repræsenteret fire gange. Tetrasomics viser mere variabilitet end trisomics. Både trisomics og tetrasomics menes at have givet anledning til nye arter gennem sekundær polyploidi, f.eks. Apple, Pear.

Hypoploidy:

3. Monosomisk (2N - 1):

Det er en aneuploid, hvor et kromosom er blottet for dets homolog. Monosomisk er generelt svagere end den normale form. Turners syndrom er et monosomisk køn hos mennesket (44 + X).

4. Nullisomic (2N - 2):

Aneuploid er mangelfuld i et komplet par homologe kromosomer. Nullisomics overlever ikke, undtagen blandt polyploider.

5. Blandede Aneuploider:

De er aneuploider med både hypoploidi og hyperploidi, fx 2N + 1A - 1B.