Genetyka ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia zwierząt. Mówimy o fascynującej i złożonej nauce, która jest odpowiedzialna za badanie dziedzicznych właściwości żywych istot. Bez genetyki niemożliwe byłoby rozszyfrowanie tak ważnych pojęć, jak ewolucja.
Jak postacie są dziedziczone z pokolenia na pokolenie? Czym są geny i jak są wyrażane? W kolejnych wierszach odpowiadamy na te i wiele innych pytań.
DNA: podstawowa cząsteczka życia
Jak już powiedzieliśmy w poprzednich wierszach, genetyka to nauka opisująca, w jaki sposób dziedziczenie biologiczne jest przekazywane z pokolenia na pokolenie przez DNA.
DNA jest cząsteczką uważaną za podstawę dziedziczenia genetycznego, a zatem samego życia. Jest to bardzo długi podwójny łańcuch kwasów nukleinowych, który występuje w każdej komórce zwierzęcej i decyduje o jej funkcji i właściwościach.
DNA zawiera informacje niezbędne do późniejszej ekspresji genów. Ekspresja genów u zwierząt może być dowolna dla nich: obecność struktur takich jak rogi, włosy, oczy i wiele innych cech morfologicznych.
Jak DNA wyraża swoją informację genetyczną u zwierząt?
Jak wyjaśniliśmy, DNA składa się z długich łańcuchów kwasów nukleinowych. Są one takie same, z wyjątkiem jednego regionu, zwanego zasadą azotową, którą może być adenina (A), guanina (G), tymina (T) lub cytozyna (C). Kolejność zasad azotowych tworzy tak zwany kod genetyczny, który określa cechy zwierząt.
Co trzy pary zasad azotowych - znanych jako kodony- kod innego aminokwasu. Aminokwasy to „cegiełki”, z których zbudowane są białka. Białka są zatem ostatecznym celem ekspresji genów, a także podstawą zewnętrznych cech zwierząt.
Schemat powstawania białka w rybosomie. Każdy kodon koduje inny aminokwas.
Chromosomy
Ale jakie są słynne chromosomy? Chromosom to tylko jedna ze skondensowanych cząsteczek DNA znajdujących się w jądrze każdej komórki. U ludzi występują 23 pary, czyli łącznie 46. Posiadanie większej lub mniejszej liczby chromosomów może być źródłem choroby, na przykład słynny zespół Downa.
Jak już powiedzieliśmy przy poprzednich okazjach, większość zwierząt jest diploidalna, czyli mamy dwie kopie materiału genetycznego w jądrze każdej komórki - dwa zestawy homologicznych chromosomów. Te kopie są dziedziczone po matce, a drugie po ojcu.
Jest to ważne, ponieważ w zależności od tego, jak te kopie są dla określonego allelu – każdej z manifestacji, jaką może nabyć gen – jednostka może być:
- Homozygota, jeśli obie kopie są takie same.
- Heterozygota, jeśli każdy allel jest inny. W takim przypadku dominujący allel zostanie wyrażony w zwierzęciu, co wyjaśnimy w następnej sekcji.
Początek genetyki: groch Mendla
Do dziewiętnastego wieku koncepcja, że charakter istot żywych jest dziedziczna, była intuicyjna, ale nie było jasne, dlaczego i jak to działa. Na przykład zwierzęta domowe dziedziczyły pewne cechy, takie jak kolor włosów lub wielkość pewnych struktur.
W 1865 roku czeski mnich Gregor Mendel zaczął eksperymentować z odmianami grochu badać sposób transmisji postaci. Była to bez wątpienia pierwotna podstawa badań genetycznych.
Kiedy krzyżował żółty groszek z zielonym groszkiem, spodziewał się, że dostanie groszek z mieszanką żółto-zielonych kolorów. Jednak ku swemu zdziwieniu zaobserwował pewną proporcję zielonego groszku i pewną proporcję żółtego groszku w potomnych pokoleniach.
Dzięki tym eksperymentom mnich sformułował tzw. prawa Mendla, podstawy genetyki klasycznej, które przedstawimy w następnym rozdziale.
Prawa Mendla
Prawa Mendla wyjaśniają w bardzo prosty, ale prawdziwy sposób dziedziczenie charakterów w żywych istotach. Opowiemy o nich w kilku linijkach:
- Pierwsze prawo lub zasada jednolitości: „Kiedy krzyżuje się dwa czystorasowe osobniki, powstałe hybrydy są takie same”. Skrzyżowanie dwóch osobników homozygotycznych, jednego dominującego (AA) i drugiego recesywnego (aa), daje tylko osobniki heterozygotyczne (Aa) o tym samym fenotypie - wygląd zewnętrzny charakteru-.
U zwierząt możemy pomyśleć o koniu o kremowym kolorze (AA) i innym czarnym kolorze (aa), które są homozygotyczne. Podczas ich krzyżowania całe ich potomstwo będzie miało Aa, które ze względu na dominację postaci będzie miało kremowy kolor. Ta informacja jest bardzo ważna na przykład przy wyborze hodowli określonych ras psów.
- Drugie prawo lub zasada segregacji: „Niektóre osoby są w stanie przekazać charakter, nawet jeśli nie jest on w nich zamanifestowany”.
Tym razem skrzyżowaliśmy klacz i konia kremowego, ale obydwa heterozygotyczne (Aa). Otrzymane potomstwo będzie źrebięciem kremowym i umaszczenia czarnego, ze stosunkiem trzech do jednego, ponieważ niektóre źrebięta odziedziczą obie kopie recesywne z prawdopodobieństwem 25%.
Zatem 3/4 potomstwa będzie kremowe, a pozostałe 1/4 będzie miało czarne zabarwienie. W tym przypadku możemy zobaczyć, jak rodzice nie wyrażali genu czarnego koloru, ale oboje byli jego nosicielami.
- Trzecie prawo lub zasada niezależnego łączenia: gdy bierze się pod uwagę dwie postacie, są one przekazywane potomstwu niezależnie, bez łączenia.
Dwa pierwsze prawa Mendla podsumowane na diagramie.
Jak widzieliśmy w artykule, genetyka jest bardzo ważną nauką, która pozwala nam poznać żywe istoty i wyjaśnić przekazywanie cech w całej ewolucyjnej historii gatunku. Każdy Charakter morfologiczny występujący u zwierzęcia jest uwarunkowany środowiskiem i jego genotypem.
