HERITABILITY: GENETICKÉ ZÁKLADY, STUDIJNÍ METODY, PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Dědičnost je vlastnost, která má měřitelnou fenotypickou vlastnost populace se společnou nebo zděděné genotyp. Obecně se tato vlastnost nebo postava předává jejich rodičům jejich potomkům.

Fenotypický výraz (který odpovídá viditelným zvláštnostem jednotlivce) dědičného charakteru je citlivý na prostředí, ve kterém se potomstvo vyvíjí, takže to nemusí být nutně vyjádřeno stejným způsobem jako u rodičů.

Vzor dědičnosti krevního typu mezi rodiči AB & O (Zdroj: AB & O_RegularInheritance.PNG: uživatel: Dr.saptarshiderivative work: Ksd5 přes Wikimedia Commons)

V populacích experimentálních organismů je poměrně snadné určit, jaké dědičné rysy jsou, protože výraz zvláštnosti rodiče v potomstvu lze pozorovat zvýšením potomstva ve stejném prostředí, v jakém se rodiče vyvíjejí.

Naproti tomu u volně žijících populací je obtížné rozlišit, které fenotypové znaky jsou přenášeny dědičností a které jsou výsledkem měnících se podmínek prostředí, tj. Epigenetických změn.

To je obzvláště obtížné rozlišit pro většinu fenotypových rysů v lidské populaci, kde bylo navrženo, že nejlepšími studovanými modely jsou identické dvojčata, které se od narození oddělí a které vyrostou ve stejném prostředí.

Jedním z prvních vědců, kteří studovali dědičnost, byl Gregor Mendel. Ve svých experimentech získal Mendel linie hrachu s postavami, které byly zděděny a vyjádřeny téměř výhradně mezi rodiči a potomky.

Genetické základy pro studium dědičnosti

Heritability je výsledkem přenosu genů prostřednictvím gamet (od rodičů k potomkům) prostřednictvím sexuální reprodukce. Během syntézy a fúze gamete však dochází ke dvěma rekombinacím, které mohou změnit uspořádání a sekvenci těchto genů.

Vědci pracující na experimentální identifikaci dědičných vlastností pracují s čistými liniemi, isogenními pro většinu lokusů (geneticky identických), protože jedinci z čistých linií mají homozygotní stejný genotyp.

Isogenní linie zaručují, že architektura genů v jádru neovlivňuje fenotyp, který je pozorován, protože navzdory skutečnosti, že jednotlivci sdílejí stejný genotyp, změnou polohy genů v jádru, variace v fenotyp.

Pro vědce je získání čistých a izogenních linií jistým druhem „záruky“, že fenotypové rysy sdílené rodiči a potomky jsou produktem genotypu, a proto jsou plně dědičné.

Mendelovská dědičnost rysů barvy srsti u skotu (Zdroj: Sciencia58 via Wikimedia Commons)

Přes skutečnost, že fenotyp je vždy produktem genotypu, je důležité mít na paměti, že ačkoli jednotlivci mají stejný genotyp, může se stát, že ne všechny geny jsou exprimovány v uvedeném fenotypu.

Zaručení exprese genů je velmi komplexní studie, protože jejich exprese se může u každého genotypu lišit a tyto geny jsou příležitostně regulovány dalšími faktory, jako jsou epigenetické faktory, faktory prostředí nebo jiné geny.

Studijní metody

Obor genetiky známý jako "klasická genetika" se zaměřuje na studium dědičnosti vlastností. V klasické genetice se rodiče kříží s potomky celé populace po několik generací, dokud nezískají čisté a izogenní linie.

Statistiky H2

Jakmile je prokázána dědičnost zvláštnosti, lze míru dědičnosti kvantifikovat statistickým indexem označeným jako H2.

Dědičnost (H2) se počítá jako poměr mezi odchylkami genotypových průměrů (S2g) a celkovou fenotypovou variací populace (S2p). Fenotypický rozptyl populace lze rozložit na rozptyl genotypových průměrů (S2g) a zbytkových rozptylů (S2e).

Statistika dědičnosti (H2) nám říká, jaký podíl fenotypové variace v populaci je způsoben genotypovou variací. Tento index neukazuje, jaký je podíl jednotlivého fenotypu, který lze přiřadit jeho dědičnosti a jeho prostředí.

Je třeba vzít v úvahu, že fenotyp jednotlivce je důsledkem interakce mezi jeho geny a podmínkami prostředí, ve kterém se vyvíjí.

Moderní techniky

V současné době existují nástroje, jako je např. Sekvenování příští generace (SNG), pomocí kterého je možné sekvenovat celý genom jednotlivců, takže dědičné vlastnosti lze sledovat in vivo v genom organismů.

Moderní nástroje bioinformatiky navíc umožňují modelovat jadernou architekturu přesně přesně tak, aby zhruba našly geny uvnitř jádra.

Příklady

- Dědičnost v rostlinách

Statistická metoda pro měření míry dědičnosti znaků byla navržena pro plodiny s komerčním zájmem. Většina příkladů v literatuře se proto týká rostlinných druhů důležitých pro potravinářský průmysl.

U všech druhů plodin se studuje dědičnost znaků agronomického významu, jako je odolnost vůči patogenům, výnos ovoce, odolnost vůči teplu nebo chladu, velikost listů atd.

Klasické genetické vylepšení rostlinných plodin, jako jsou rajčata, se snaží vybrat rostliny s genotypem, který má dědičné znaky, aby získal rajčata, která jsou větší, červená a odolná vůči vlhkému prostředí.

U travních druhů, jako je pšenice, je cílem mimo jiné vybrat dědičné znaky pro velikost, obsah škrobu a tvrdost semen. S tímto cílem se odrůdy z různých míst mísí až do získání čistých linií každého z nich.

Získáním čistých linií je lze kombinovat do hybridní odrůdy pomocí genetického inženýrství, aby se získaly transgenní plodiny, které kombinují nejlepší znaky jedné odrůdy.

- Dědičnost u lidí

V medicíně je studováno, jak se některé poruchy osobnosti přenášejí mezi rodiči a potomky.

Chronická deprese je například fenotypová vlastnost, která je produktem genotypu, ale pokud lidé s tímto genotypem žijí ve známém, šťastném, stabilním a předvídatelném prostředí, nemusí být genotyp ve fenotypu nikdy viděn.

Behaviorální genetika je zvláště zajímavá při určování dědičnosti kvocientu inteligence (IQ). Dosud bylo zjištěno, že vysoké úrovně IQ jsou stejně dědičné jako normální IQ.

Vysoká IQ nebo chronická deprese jsou však vyjádřeny v závislosti na stimulaci prostředí.

Typickým příkladem dědičnosti je charakter postavy. Pokud je rodič vysoký, potomstvo je pravděpodobně vysoké. Bylo by však zjevně špatné se domnívat, že ve výšce jedince je 1,80 m kvůli genům a dalších 0,3 m kvůli životnímu prostředí.

V mnoha případech byla dlouhověkost také studována jako dědičná vlastnost. Při studiích dlouhověkosti na lidech se provádí genealogie rodiny, která se snaží začlenit data o prostředí, ve kterém žil každý z jednotlivců genealogického stromu.

Většina studií dlouhověkosti zjistila, že tato vlastnost se ve většině případů chová jako dědičná vlastnost, a dokonce se zvyšuje v každé generaci, pokud je vychována ve správném prostředí.

Reference

1. Bratko, D., Butković, A. a Vukasović Hlupić, T. (2017). Dědičnost osobnosti. Psihologijske obavy, 26 (1), 1-24.
2. de los Campos, G., Sorensen, D., & Gianola, D. (2015). Genomická dědičnost: co to je? PLoS Genetics, 11 (5), e1005048.
3. Devlin, B., Daniels, M. a Roeder, K. (1997). Dědičnost IQ. Nature, 388 (6641), 468.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Úvod do genetické analýzy. Macmillan.
5. Mousseau, TA, a Roff, DA (1987). Přirozený výběr a dědičnost složek fitness. Heredity, 59 (2), 181.
6. Vukasović, T., & Bratko, D. (2015). Dědičnost osobnosti: metaanalýza genetických studií chování. Psychologický bulletin, 141 (4), 769.
7. Wray, N., a Visscher, P. (2008). Odhad dědičnosti dědičnosti. Přírodní vzdělávání, 1 (1), 29.