Genetisk variation - Genetic variation
| Del af en serie om |
| Evolutionær biologi |
|---|
|
Genetisk variation er forskellen i DNA blandt individer eller forskellene mellem populationer. Der er flere kilder til genetisk variation, herunder mutation og genetisk rekombination . Mutationer er de ultimative kilder til genetisk variation, men andre mekanismer som seksuel reproduktion og genetisk drift bidrager også til det.
Blandt individer i en befolkning
Genetisk variation kan identificeres på mange niveauer. Det er muligt at identificere genetisk variation ud fra observationer af fænotypisk variation i enten kvantitative træk (træk, der varierer kontinuerligt og er kodet for af mange gener (f.eks. Benlængde hos hunde)) eller diskrete træk (træk, der falder ind i diskrete kategorier og er kodet for af et eller få gener (f.eks. hvid, lyserød, rød kronbladefarve i visse blomster)).
Genetisk variation kan også identificeres ved at undersøge variation på niveau af enzymer ved hjælp af processen med proteinelektroforese. Polymorfe gener har mere end en allel på hvert sted. Halvdelen af de gener, der koder for enzymer i insekter og planter, kan være polymorfe, hvorimod polymorfier er mindre almindelige blandt hvirveldyr.
I sidste ende er genetisk variation forårsaget af variation i rækkefølgen af baser i nukleotiderne i gener. Ny teknologi gør det nu muligt for forskere at sekvensere DNA direkte, som har identificeret endnu mere genetisk variation end tidligere blev opdaget ved proteinelektroforese. Undersøgelse af DNA har vist genetisk variation i både kodende regioner og i den ikke-kodende intronregion af gener.
Genetisk variation vil resultere i fænotypisk variation, hvis variation i rækkefølgen af nukleotider i DNA -sekvensen resulterer i en forskel i rækkefølgen af aminosyrer i proteiner, der kodes af denne DNA -sekvens, og hvis de resulterende forskelle i aminosyresekvens påvirker formen, og dermed enzymets funktion.
Mellem befolkninger
Geografisk variation betyder genetiske forskelle i populationer fra forskellige steder. Dette skyldes naturlig selektion eller genetisk drift .
Måling
Genetisk variation inden for en population måles almindeligvis som procentdelen af polymorfe genloki eller procentdelen af genloki i heterozygote individer.
Kilder
Tilfældige mutationer er den ultimative kilde til genetisk variation. Mutationer er sandsynligvis sjældne, og de fleste mutationer er neutrale eller skadelige, men i nogle tilfælde kan de nye alleler favoriseres ved naturlig selektion.
Polyploidi er et eksempel på kromosomal mutation. Polyploidi er en tilstand, hvor organismer har tre eller flere sæt genetisk variation (3n eller mere).
Overgang ( genetisk rekombination ) og tilfældig adskillelse under meiose kan resultere i produktion af nye alleler eller nye kombinationer af alleler. Desuden bidrager tilfældig befrugtning også til variation.
Variation og rekombination kan lettes af transponerbare genetiske elementer , endogene retrovira , LINE'er, SINE'er osv.
For et givet genom af en flercellet organisme kan genetisk variation erhverves i somatiske celler eller arves gennem kimlinjen.
Skemaer
Genetisk variation kan opdeles i forskellige former i henhold til størrelsen og typen af genomisk variation, der ligger til grund for genetisk ændring. Sekvensvariation i mindre skala (<1 kilobase, kb) inkluderer substitution af basepar og indeler . Stor strukturel variation (> 1 kb) kan enten være variationer i kopital ( tab eller forstærkning ) eller kromosomal omlejring ( translokation , inversion eller segmentel erhvervet uniparental disomi ). Genetisk variation og rekombination af transponerbare elementer og endogene retrovira suppleres undertiden med en række vedvarende vira og deres defekter, der genererer genetisk nyhed i værtsgenomer. Numerisk variation i hele kromosomer eller genomer kan enten være polyploidi eller aneuploidi .
Vedligeholdelse i populationer
En række faktorer opretholder genetisk variation i populationer. Potentielt skadelige recessive alleler kan skjules for selektion hos de heterozygote individer i populationer af diploide organismer (recessive alleler udtrykkes kun hos de mindre almindelige homozygote individer). Naturlig selektion kan også opretholde genetisk variation i afbalancerede polymorfier. Balancerede polymorfier kan forekomme, når heterozygoter favoriseres, eller når selektion er frekvensafhængig.
RNA -vira
En høj mutationsrate forårsaget af manglen på en korrekturlæsningsmekanisme ser ud til at være en vigtig kilde til den genetiske variation, der bidrager til RNA -virusudvikling. Genetisk rekombination har også vist sig at spille en central rolle i at generere den genetiske variation, der ligger til grund for RNA -virusudvikling. Talrige RNA -vira er i stand til genetisk rekombination, når mindst to virale genomer er til stede i den samme værtscelle. RNA -rekombination synes at være en vigtig drivkraft ved bestemmelse af genomarkitektur og forløbet af viral udvikling blandt Picornaviridae ( (+) ssRNA ) (f.eks. Poliovirus ). I Retroviridae ((+) ssRNA) (f.eks. HIV ) ser det ud til at undgå skader i RNA -genomet under revers transkription ved strengskift, en form for genetisk rekombination. Rekombination forekommer også i Coronaviridae ((+) ssRNA) (f.eks. SARS ). Rekombination i RNA -vira ser ud til at være en tilpasning til at klare genomskader. Rekombination kan forekomme sjældent mellem dyrevirus af samme art, men af divergerende slægter. De resulterende rekombinante vira kan undertiden forårsage et udbrud af infektion hos mennesker.
Se også
Referencer
Yderligere læsning
- Mayr E. (1970): Befolkninger, arter og evolution - En forkortelse af dyrearter og evolution. Belknap Press fra Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts og London, England, ISBN 0-674-69013-3 .
- Dobzhansky T. (1970): Genetik i den evolutionære proces. Columbia, New York, ISBN 0-231-02837-7 .
- McGinley, Mark; J. Emmett Duffy (red.). 2008. " Genetisk variation ." I: Encyclopedia of Earth . Washington, DC: National Council for Science and the Environment .
- "Genetisk variation" i Griffiths, AJF Modern Genetic Analysis, bind 2. , s. 7
- "Hvordan opretholdes genetisk variation i befolkninger" i Sadava, D. et al. Life: The Science of Biology , s. 456
- Nevo, E .; Beiles, A. " Genetisk variation i naturen ". Scholarpedia , 6 (7): 8821. doi: 10.4249/scholarpedia.8821
- Hedrick P. (2011): Populationer genetik. Jones & Bartlett Learning, ISBN 978-0-7637-5737-3 .
- Albers PK og McVean G. (2018): Dating genomiske varianter og delte aner i populationsskala sekventeringsdata . bioRxiv : 416610. doi : 10.1101/416610 .
- Rieger R. Michaelis A., Green MM (1976): Ordliste over genetik og cytogenetik: Klassisk og molekylær. Springer-Verlag, Heidelberg-New York, ISBN 3-540-07668-9 ; ISBN 0-387-07668-9 .
- Griffiths, AJF (1999). En introduktion til genetisk analyse. WH Freeman, San Francisco, ISBN 0-7167-3520-2 .
- Cavalli-Sforza LL , Bodmer WF (1999): Genetikken i menneskelige populationer . Dover, Mineola, New York, ISBN 0-486-40693-8 .