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Wenn Sie ein Student der Genetik sind, haben Sie wahrscheinlich gelernt, dass Gene häufig in mehreren unterschiedlichen Versionen (normalerweise zwei) vorliegen, die als "Allele" bezeichnet werden, und dass eines dieser Allele im Allgemeinen "dominant" gegenüber dem anderen ist, wobei das letztere als "Allel" bezeichnet wird. rezessive "Kopie. Sie wissen, dass jeder Mensch ungefähr zwei Allele für jedes Gen trägt und von jedem Elternteil ein Allel erhält.
Zusammengenommen implizieren diese Tatsachen, dass Sie, wenn Sie Eltern mit einem bekannten Genotyp für das betreffende Gen haben - das heißt, Sie wissen, welche Allele sie beitragen können - die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kind von diesen Eltern betroffen ist, anhand der Grundlagen der Mathematik vorhersagen können Ein bestimmter Genotyp und damit die Wahrscheinlichkeit, dass jedes Kind einen bestimmten Phänotyp aufweist, der den physischen Ausdruck genetisch codierter Merkmale darstellt.
In der Realität werden diese Zahlen durch die reproduktive Mikrobiologie aufgrund eines Phänomens namens "Rekombination" verfälscht.
Einfache Mendelsche Vererbung
Angenommen, bei einer Art von niedlichen Außerirdischen dominieren violette Haare die gelben Haare, und diese Allele werden durch die Buchstaben P und p dargestellt. Ebenso wird angenommen, dass runde Köpfe (R) gegenüber flachen Köpfen (r) dominieren. Wenn Sie anhand dieser Informationen wissen, dass jeder Elternteil für beide Merkmale heterozygot ist, haben sowohl Mutter als auch Vater ein dominantes und ein rezessives Allel sowohl an der Stelle des Haarfarben-Gens (Locus) als auch am Kopf. Formgenlocus - dann wissen Sie, dass jedes Elternteil den Genotyp PpRr hat und dass die möglichen Genotypen der Nachkommen PPRR, PPRr, PPrr, PpRR, PpRr, Pprr, ppRr, ppRr und pprr sind.
Ein Punnett-Quadrat (nicht gezeigt; siehe Ressourcen für ein Beispiel eines Dihydrid-Kreuzes dieser Art) zeigt, dass das Verhältnis dieser Genotypen 1: 2: 1: 2: 4: 2: 1: 2: 1 ist, was wiederum erzeugt ein phänotypisches Verhältnis von 9: 3: 3: 1. Das heißt, für alle 16 Kinder, die von diesen Eltern produziert werden, würden Sie 9 lila-haarige, rundköpfige Babys erwarten; 3 lila und flachköpfige Babys; 3 gelbhaarige, rundköpfige Babys; und 1 gelbhaariges, plattköpfiges Baby. Diese Verhältnisse ergeben sich wiederum zu 9/16 = 0,563, 3/16 = 0,188, 3/16 = 0,188 und 1/16 = 0,062. Diese können auch als Prozentsätze durch Multiplikation mit 100 ausgedrückt werden.
Die Natur führt jedoch eine kritische Falte in diese Zahlen ein: Solche Berechnungen gehen davon aus, dass diese Allele unabhängig vererbt werden, aber das Phänomen der "Genverknüpfung" erhöht diese Annahme.
Genverknüpfung: Definition
Gene, die nahe beieinander liegen und für verschiedene Merkmale kodieren, können dank eines Prozesses, der als "Rekombination" bezeichnet wird und bei der sexuellen Reproduktion als Teil eines Austauschs von genetischem Material, der als "Crossing Over" bezeichnet wird, als Einheit weitergegeben werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies bei einem Genpaar auftritt, hängt davon ab, wie eng die Gene auf dem Chromosom physisch zusammenliegen.
Stellen Sie sich einen kleinen Regensturm in Ihrer Stadt vor, bei dem jeder zufällig etwas anderes tut. Wenn Sie in den Regen geraten, wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Freund unter den Befeuchteten ist? Dies hängt natürlich davon ab, wie nah der ausgewählte Freund bei Ihnen ist. Die Genverknüpfung funktioniert nach dem gleichen Grundprinzip.
Rekombinationshäufigkeit
Um zu bestimmen, wie nahe ein Gen bei zwei Allelen beieinander liegt, verwenden die Wissenschaftler nur reproduktive Daten - das heißt, um Probleme mit der Genkartierung zu lösen - und untersuchen den Unterschied zwischen den vorhergesagten phänotypischen Verhältnissen in einer Population von Nachkommen und den tatsächlichen Verhältnissen. Dies geschieht durch die Kreuzung eines "Dihybrid" -Elternteils mit einem Nachwuchs, der beide rezessiven Merkmale aufweist. In unserer Alien-Verknüpfungsbiologie bedeutet dies, dass wir einen Alien mit purpurroten Haaren und rundem Kopf (der im Fall eines Dihybridorganismus den Genotyp PpRr hat) mit dem unwahrscheinlichsten Produkt einer solchen Paarung kreuzen - einem gelbhaarigen Alien. kurzhaariger, platter Alien (pprr).
Angenommen, dies ergibt die folgenden Daten für 1.000 Nachkommen:
Der Schlüssel zum Lösen von Verknüpfungskartierungsproblemen besteht darin, zu erkennen, dass die Nachkommen, die phänotypisch mit beiden Elternteilen identisch sind, die rekombinanten Nachkommen sind - in diesem Fall purpurrote Nachkommen mit rundem Kopf und gelbhaarige Nachkommen mit flachem Kopf. Dies ermöglicht die Berechnung der Rekombinationshäufigkeit, bei der es sich einfach um rekombinante Nachkommen handelt, geteilt durch die Gesamtnachkommenschaft:
(102 + 98) ÷ (102 + 396 + 404 + 98) = 0.20
Genetiker berechnen den entsprechenden Prozentsatz, um den Grad der genetischen Verknüpfung zuzuweisen, der Einheiten von "Centimorgans" oder cM aufweist. In diesem Fall ist der Wert 0,20 mal 100 oder 20%. Je höher die Zahl, desto enger sind die Gene physikalisch verknüpft.