Dominantní gen je odpovědný za stanovení „dominantní“ charakteristiky fenotypu u jedinců. Termín "fenotyp" odpovídá souboru všech charakteristik, které lze pozorovat, měřit a kvantifikovat v živém organismu. Charakteristikou exprimovanou z dominantního genu bude ta, která může být nejčastěji pozorována v dané populaci.
Například v populacích medvědů grizzly je tmavě hnědá srst odvozena z exprese dominantního genu, zatímco načervenalá srst je odvozena z exprese recesivního genu. Proto je mnohem častější pozorovat u populací medvědů jedince s hnědou srstí než načervenalé barvy.
Příklad dominantních genů: tmavě hnědá srst medvěda grizzlyho (Zdroj: Gregory "Slobirdr" Smith přes Wikimedia Commons)
Termín „dominantní“ poprvé použil v souvislosti s klasifikací fenotypů mnich Gregor Mendel v roce 1856 při popisu své práce s rostlinami hrachu. Mendel je známý jako otec moderní genetiky.
Mendel určil, že fialový fenotyp v hráškových květech byl dominantní nad bílým fenotypem. To pozoroval, když vytvářel křížky rostlin hrachu fialové s bílými květy.
To, co Mendel nedokázal určit, bylo, že tento dominantní fialový fenotyp byl způsoben tím, že byl odvozen od dominantního genu.
Genetické principy
Mendel ve svých experimentech pozoroval, že fenotypy byly přenášeny „faktory“, které byly nalezeny v párech u každého jednotlivce. Tyto „faktory“ jsou nyní známy jako geny, které mohou být dominantní nebo recesivní.
Geny jsou základní jednotky dědičnosti. Před naší dobou se slovo „gen“ používalo k označení segmentu DNA, který obsahoval informace nezbytné pro kódování proteinu. Dnes je však známo, že je mnohem víc.
V Mendelových experimentech jedna z rostlin, která fungovala jako rodič, nesla dva dominantní geny, zatímco druhá rostlina, se kterou křížil, měla dva recesivní geny; jinými slovy, Mendel pracoval s dominantními a recesivními homozygotními (homo = rovnými) rostlinami.
Když tento výzkumník provedl křížení rodičů a získal první generaci (F1), všechny výsledné rostliny byly heterozygotní (hetero = odlišné), to znamená, že každý jedinec zdědil jeden gen od každého typu rodičů, jeden dominantní a jeden recesivní..
Všechny rostliny patřící do populace F1 však měly fialové květy, o nichž je dnes známo, že jsou způsobeny převahou fialové nad bílou.
Tento jev „dominance“ interpretoval Gregor Mendel tak, že exprese jednoho z určujících „faktorů“ fenotypu maskovala expresi druhého.
Studijní metody
V současné době se metoda studia dominantních genů skládá z křížení mezi jedinci stejného druhu, protože podle Mendelových zákonů dědičnosti mohou geny představovat alternativní formy, které ovlivňují fenotyp.
Mendel nazýval alternativní formy genu (pro každý morfologický charakter) „ alely “. Alely mohou konfigurovat barvu květin, tvar semen, tvar listů, barvu srsti medvěda grizzly a dokonce i barvu očí u lidí (stejně jako mnoho dalších charakteristik, které nevidíme).
U lidí a většiny zvířat je každá vlastnost přenášená dědičností řízena dvěma alely, protože jsou diploidními organismy. Diploidní podmínka je taková, že všechny buňky mají dvě sady autozomálních chromozomů.
Chromozomy jsou struktury bílkovin a nukleových kyselin, kde se nachází většina genetických informací jednotlivců. Jedná se o vysoce organizované struktury a jsou vidět pouze jasně definované během buněčné mitózy (dělení).
Jednotlivci, kteří se reprodukují v populaci, fungují jako „nosiče“, kteří „udržují“ různé alely (dominantní a recesivní geny), které lze nalézt na chromozomech této populace.
Faktory ovlivňující genetickou dominanci
Ne všechny rysy, které závisí na dominantních genech, přesně odpovídají vzoru dědičnosti, který objevil Mendel. Mnoho genů má neúplnou dominanci, to znamená, že u heterozygotních jedinců s těmito geny je odvozený fenotyp přechodný.
Příkladem toho jsou karafiáty. Karafiáty, které mají dva geny pro bílou barvu, vyjadřují bílou barvu. Karafiáty, které nesou geny pro bílou barvu a pro červenou barvu, však vyjadřují barvu odvozenou od obou alel, to znamená, že jsou růžové.
Příklad neúplné dominance (Zdroj: Sciencia58 via Wikimedia Commons)
Další velmi častou variantou je genetická kodominance. Když je jedinec heterozygotní (má recesivní gen a dominantní gen), vyjadřuje rysy odvozené od obou genů.
To je případ krevních skupin u lidí. Geny pro krevní skupinu O jsou recesivní, geny pro krevní skupinu A a B jsou kodominantní. Proto jsou geny A a B dominantní nad genem typu O.
Osoba, která zdědí alely A a alely B, má krevní skupinu AB.
Příklady
Obecně je fenotypový produkt dominantních genů dvakrát častější než fenotypy recesivních genů, protože při analýze fenotypových znaků jako jednoho genu získáme:
Dominantní gen + Dominantní gen = Dominantní fenotyp
Dominantní gen + Recesivní gen = Dominantní fenotyp
Recesivní gen + Recesivní gen = Recesivní fenotyp
Recesivní geny však mohou být přítomny v populaci s velmi vysokými frekvencemi.
Barva očí je příkladem dominantních a recesivních genů. Lidé s fenotypem se světlýma očima jsou produktem recesivních genů, zatímco lidé s fenotypem s tmavýma očima jsou produktem dominantních genů.
Ve Skandinávii má většina lidí světlé oči, takže říkáme, že recesivní geny pro světlé oči jsou mnohem častější a častější než dominantní geny pro tmavou barvu očí.
Dominantní alely nejsou o nic lepší než recesivní alely, ale ty mohou mít dopad na kondici (reprodukční účinnost) jednotlivců.
Reference
- Anreiter, I., Sokolowski, HM a Sokolowski, MB (2018). Interakce mezi genem a prostředím a individuální rozdíly v chování. Mind, Brain a Education, 12 (4), 200-211.
- Griffiths, AJ, Miller, JH, Suzuki, DT, Lewontin, RC, a Gelbart, WM (2000). Mendelovy experimenty. V úvodu do genetické analýzy. 7. vydání. WH Freeman.
- Herrera - Estrella, L., De Block, M., Messens, EHJP, Hernalsteens, JP, Van Montagu, M., & Schell, J. (1983). Chimérické geny jako dominantní selektovatelné markery v rostlinných buňkách. The EMBO journal, 2 (6), 987-995.
- Mendel, G. (2015). Pokusy v klášterní zahradě. American Zoologist, 26 (3), 749-752.
- Nakagawa, Y., a Yanagishima, N. (1981). Recesivní a dominantní geny kontrolující indukovatelnou sexuální aglutinovatelnost v Saccharomyces cerevisiae. Molecular and General Genetics MGG, 183 (3), 459-462