DEDNOST: GENSKE BAZE, ŠTUDIJSKE METODE, PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Heritabiliteta je lastnost, ki je merljivo fenotipske značilnosti populacije, ki se v skupni rabi ali podedoval preko genotip. Na splošno se ta lastnost ali značaj prenaša s staršev na njihove potomce.

Fenotipski izraz (ki ustreza vidnim lastnostim posameznika) dednega značaja je dovzeten za okolje, v katerem se potomci razvijajo, zato ga ne bo nujno izraziti enako kot pri starših.

Vrednost dedovanja krvne skupine med starši AB in O (Vir: AB in O_RegularInheritance.PNG: uporabnik: Dr.saptarshiderivativno delo: Ksd5 prek Wikimedia Commons)

V populaciji eksperimentalnih organizmov je razmeroma enostavno določiti, kakšne so dedne lastnosti, saj je izražanje lastnosti starša pri potomcih mogoče opaziti z vzgojo potomcev v istem okolju, kjer se razvijejo starši.

V divjih populacijah je po drugi strani težko razločiti, kateri so fenotipični znaki, ki se prenašajo po dednosti in kateri so posledica spreminjanja okoljskih razmer, torej epigenetske spremembe.

To je še posebej težko razlikovati pri večini fenotipskih lastnosti človeške populacije, kjer je bilo predlagano, da so najboljši modeli za preučevanje identična dvojčka, ki se ločita ob rojstvu in odraščata v istem okolju.

Eden prvih znanstvenikov, ki je raziskal dednost, je bil Gregor Mendel. Mendel je v svojih poskusih pridobil linije rastlin graha z liki, ki so bili podedovani in skoraj v celoti izraženi med starši in potomci.

Genetske podlage za preučevanje dednosti

Heritabilnost je posledica prenosa genov skozi gamete (od staršev do potomcev) s spolno reprodukcijo. Vendar med sintezo in fuzijo gamete pride do dveh rekombinacij, ki lahko spremenita ureditev in zaporedje teh genov.

Znanstveniki, ki delajo na eksperimentalni identifikaciji dednih lastnosti, delujejo s čistimi črtami, izogennimi za večino lokusov (gensko identičnih), saj imajo posamezniki iz čistih linij isto genotip na homozigoten način.

Izogene linije zagotavljajo, da arhitektura genov v jedru ne vpliva na opazovani fenotip, saj kljub dejstvu, da si posamezniki delijo isti genotip, s spreminjanjem položaja genov v jedru spreminjajo spremembe v fenotip.

Za raziskovalce je pridobivanje čistih in izogenih linij nekakšno "zagotovilo", da so fenotipske lastnosti, ki si jih delijo starši in potomci, produkt genotipa in so zato v celoti dedne.

Mendeljevo dedovanje lastnosti krzna pri govedu (Vir: Sciencia58 prek Wikimedia Commons)

Kljub dejstvu, da je fenotip vedno produkt genotipa, je pomembno upoštevati, da se lahko zgodi, da čeprav vsi posamezniki imajo isti genotip, se v omenjenem fenotipu ne izražajo vsi geni.

Zagotavljanje izražanja genov je zelo zapletena študija, saj se lahko njihova ekspresija razlikuje za vsak genotip in občasno te gene urejajo drugi dejavniki, kot so epigenetski dejavniki, okoljski ali drugi geni.

Metode študija

Veja genetike, znana kot "klasična genetika", se osredotoča na preučevanje dednosti lastnosti. V klasični genetiki se starši več generacij križajo s potomci celotnih populacij, dokler ne dobijo čistih in izogenih linij.

H2 statistika

Ko je dokazana dednost lastnosti, lahko stopnjo dednosti določimo s statističnim indeksom, označenim kot H2.

Heritabilnost (H2) se izračuna kot razmerje med variacijami genotipskega sredstva (S2g) in skupno fenotipsko variacijo populacije (S2p). Fenotipsko variacijo populacije lahko razgradimo na varianco genotipskega sredstva (S2g) in preostalo varianco (S2e).

Statistični podatki o dednosti (H2) nam povejo, kakšen delež fenotipske variacije v populaciji je posledica genotipske variacije. Ta indeks ne navaja, kolikšen delež posameznega fenotipa lahko dodelimo svoji dednosti in okolju.

Upoštevati je treba, da je fenotip posameznika posledica interakcije njegovih genov in okoljskih razmer, v katerih se razvija.

Sodobne tehnike

Trenutno obstajajo orodja, kot je naslednja generacija sekvenciranja (SNG), s katerimi je mogoče sekvencirati celoten genom posameznikov, tako da je mogoče dedne lastnosti slediti in vivo v genom organizmov.

Poleg tega sodobna orodja za bioinformatiko omogočajo, da se jedrska arhitektura dokaj natančno oblikuje tako, da grobo locira gene znotraj jedra.

Primeri

- Heritabilnost v rastlinah

Za vrste poljščin, ki so v tržnem interesu, je bila predlagana statistična metoda za merjenje stopnje dednosti znakov. Zato se večina primerov iz literature nanaša na rastlinske vrste, pomembne za živilsko industrijo.

Pri vseh vrstah poljščin se preučuje dednost lastnosti agronomskih lastnosti, kot so odpornost na patogene, pridelek sadja, odpornost na vroče ali hladne temperature, velikost listja itd.

Klasično genetsko izboljšanje zelenjavnih kultur, kot je paradižnik, želi izbrati rastline z genotipom, ki imajo dedne lastnosti, da dobijo paradižnik, ki je večji, rdeč in odporen na vlažno okolje.

Pri vrstah trave, kot je pšenica, je cilj med drugim izbrati dedne znake za velikost, vsebnost škroba in trdoto semen. S tem ciljem se mešajo sorte z različnih krajev, dokler ne dobimo čiste linije vsakega.

S pridobivanjem čistih linij jih lahko z genskim inženiringom združimo v hibridno sorto, da dobimo transgene rastline, ki združujejo najboljše lastnosti v posamezni sorti.

- Dednost pri ljudeh

V medicini se preučuje, kako se nekatere osebnostne motnje prenašajo med starši in potomci.

Kronična depresija je na primer fenotipska lastnost, ki je produkt genotipa, če pa ljudje s tem genotipom živijo v znanem, srečnem, stabilnem in predvidljivem okolju, genotipa v fenotipu nikoli ne bomo videli.

Pri določanju dednosti inteligenčnega količnika (IQ) je zlasti pomembna vedenjska genetika. Do danes so ugotovili, da so visoke ravni IQ enako dedne lastnosti kot običajni IQ.

Vendar pa je visok IQ ali kronična depresija izražen, odvisno od stimulacije okolja.

Tipičen primer dednosti je značaj rasti. Če je starš visok, so potomci najverjetneje visoki. Vendar bi bilo očitno napačno prepričanje, da je pri posameznikovi višini 1,80 m posledica genov, dodatnih 0,3 m pa zaradi okolja.

Dolgoživost so v mnogih primerih preučevali tudi kot dedno lastnost. Za študije dolgoživosti pri ljudeh se izvaja rodoslovje družine, ki poskuša vključiti podatke okolja, v katerem je živel vsak posameznik rodoslovnega drevesa.

Večina raziskav o dolgoživosti je pokazala, da se ta lastnost večinoma obnaša kot dedna lastnost in se pri vsaki generaciji celo poveča, če je vzgojena v pravem okolju.

Reference

1. Bratko, D., Butković, A., in Vukasović Hlupić, T. (2017). Dednost osebnosti. Psihologijske strahove, 26 (1), 1-24.
2. de los Campos, G., Sorensen, D., & Gianola, D. (2015). Genomska dednost: kaj je to? PLoS Genetics, 11 (5), e1005048.
3. Devlin, B., Daniels, M., & Roeder, K. (1997). Dednost dediščine. Narava, 388 (6641), 468.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Uvod v genetsko analizo. Macmillan.
5. Mousseau, TA, in Roff, DA (1987). Naravna izbira in dednost kondicijskih komponent. Dednost, 59 (2), 181.
6. Vukasović, T., & Bratko, D. (2015). Dednost osebnosti: metaanaliza genetskih študij vedenja. Psihološki bilten, 141 (4), 769.
7. Wray, N., & Visscher, P. (2008). Ocena dednosti lastnosti. Izobraževanje v naravi, 1 (1), 29.