Wstęp do genetyki w hodowli kotów

Prawa dziedziczenia

Cząsteczki DNA upakowane są w struktury zwane chromosomami. Geny nie tylko mają swoją określoną sekwencję, ale same zajmują też zawsze stałe, określone miejsce w chromosomie, tzw. locus.

Większość organizmów żywych, w tym zwierzęta, posiada podwójny zestaw genów (diploidalną liczbę chromosomów). Ta cecha materiału genetycznego prawdopodobnie została nabyta i utrwalona ze względu na właściwości ochronne jakie daje posiadanie kopii zapasowej. W przypadku uszkodzenia jednej kopii genu, druga jest dalej funkcjonalna i najczęściej wystarcza, aby organizm przetrwał.

Chromosomy występują więc parami (pasujące do siebie chromosomy to tzw. chromosomy homologiczne), a co za tym idzie każdy osobnik posiada parę alleli jednego genu. Mogą to być dwa takie same allele, lub dwa różne.

Liczba chromosomów jest różna u różnych gatunków. Większość roślin i zwierząt ma od 5 do 25 par chromosomów, ale istnieją gatunki mające 100 i więcej. Człowiek posiada 23 pary chromosomów, natomiast kot 19.

W celu rozmnażania zwierzęta produkują komórki rozrodcze – gamety (w zależności od płci będą to komórki jajowe lub plemniki). Każda gameta otrzymuje po jednym chromosomie z każdej pary, tak aby po połączeniu się dwóch gamet w zygotę, nowy organizm który się z niej rozwinie posiadał niezbędny do funkcjonowania podwójny zestaw chromosomów, a w konsekwencji genów.

Innymi słowy od każdego z rodziców otrzymujemy jeden chromosom z pary. Chromosom od matki przyjęło się nazywać chromosomem matczynym, zaś od ojca – chromosomem ojcowskich. Jeden allel genu dziedziczymy więc od matki, a drugi allel od ojca, z tym że nie ma to znaczenia od którego z rodziców otrzymaliśmy dany wariant genu (oczywiście istnieją wyjątki).

Allele jednego genu wzajemnie wykluczają się w gametach

Ponieważ gamety są haploidalne (posiadają tylko pojedynczy zestaw genów) diploidalny organizm rodzicielski może przekazać potomkowi tylko jeden z pary alleli danego genu.

Jeżeli osobnik jest homozygotyczny (posiada dwa takie same allele interesującego nas genu) może tworzyć tylko jeden rodzaj gamet. Natomiast jeżeli posiada dwa różne allele (jest heterozygotyczny) połowa wytworzonych przez niego gamet będzie zawierała allel pierwszy, a druga połowa drugi allel. Produkuje więc dwa rodzaje gamet.

Wiedząc jaki rodzaj gamet mogą wytworzyć osobniki rodzicielskie możemy przewidzieć genotypy potomstwa. W rozpisaniu wyników pomaga szachownica genetyczna, inaczej zwana kwadratem Punnetta. Wzdłuż pionowej linii należy wypisać wszystkie rodzaje gamet produkowane przez ojca, wzdłuż poziomej – rodzaje gamet produkowane przez matkę. Następnie wypełniamy tabelę wpisując w każde pole najpierw allel z plemnika, a w następnej kolejności – allel z komórki jajowej. Otrzymujemy w ten sposób wszystkie możliwe rodzaje genotypów jakie mogą wystąpić u potomstwa danej pary kotów wraz z ich stosunkiem ilościowym.

Szachownica genetyczna dla krzyżówki dwóch osobników heterozygotycznych (Aa):

A a
 A AA Aa
 a Aa aa

W powyższym przykładzie można się spodziewać:

Szachownica genetyczna dla krzyżówki osobnika heterozygotycznego (Aa) z osobnikiem homozygotycznym (aa):

a a
 A Aa Aa
 a aa aa

W podanym przykładzie można się spodziewać:

Szachownica genetyczna ułatwia przewidywanie genotypów nie tylko w krzyżówce jednogenowej, ale także w przypadku rozpatrywania dwóch lub większej liczby genów.

Niezależna segregacja genów z różnych chromosomów

Gdy interesujące nas geny położone są na różnych chromosomach, allele każdego z nich są rozdzielane do gamet niezależnie od siebie i w sposób czysto losowy. Dzieje się tak, gdyż segregacja jednej pary chromosomów nie ma wpływu na segregację do gamet innych par.

Chcąc wypełnić szachownicę genetyczną, podobnie jak w przypadku jednego genu, musimy rozpisać wszystkie rodzaje gamet jakie osobnik może wytwarzać.

W przypadku osobnika AaBb (heterozygotycznego pod względem genu A oraz genu B) allel A przejdzie do połowy gamet, a allel a do drugiej połowy. Również rozpatrując gen B połowa gamet otrzyma allel B, a druga połowa allel b. Prawdopodobieństwo spotkania w gamecie przez allel A allelu B jest takie samo jak allelu b. Osobnik AaBb będzie więc produkował 4 rodzaje gamet (AB, aB, Ab, ab) w równych proporcjach.

Im więcej genów chcemy wziąć pod uwagę, tym więcej będzie różnych kombinacji alleli w gametach. Ich liczbę możemy wyznaczyć matematycznie.

Liczba rodzajów gamet wytwarzanych przez osobnika równa się 2n, gdzie n to liczba par alleli w układzie heterozygotycznym w jego genotypie. Np. osobnik o genotypie AabbCcDdEE będzie wytwarzał 23 = 8 rodzajów gamet, ponieważ posiada trzy heterozygotyczne pary alleli.

Znając wszystkie gamety wytwarzane przez rodziców możemy rozrysować szachownicę genetyczną.

Szachownica genetyczna dla krzyżówki dwóch osobników podwójnie heterozygotycznych (AaBb):

AB Ab aB ab
 AB AABB AABb AaBB AaBb
 Ab AABb AAbb AaBb Aabb
 aB AaBB AaBb aaBB aaBb
 ab AaBb Aabb aaBb aabb

Jak widać powstały różne kombinacje genotypów.

Sprzężenie genów położonych na jednym chromosomie

Zasada niezależnej segregacji oznacza, że cecha uwarunkowana jedną parą alleli dziedziczy się niezależnie od cechy uwarunkowanej drugą parą alleli, gdyż geny warunkujące te cechy znajdują się na różnych chromosomach niehomologicznych. Inaczej sytuacja się przedstawia jeżeli geny zlokalizowane są w tym samym chromosomie.

Kot posiada 19 par chromosomów, natomiast genów kilkadziesiąt tysięcy. Każdy chromosom musi więc zawierać wiele genów. Geny niesione przez ten sam chromosom nazywamy genami sprzężonymi – są sprzężone ze sobą podczas dziedziczenia i nie zachodzi do ich niezależnej segregacji, bo jak wiemy chromosom przechodzi do gamety jako całość.

Przykładowy osobnik o genotypie (FG)/(fg) gdzie gen F i gen G są ze sobą sprzężone, będzie wytwarzał tylko dwa rodzaje gamet (FG i fg) zamiast czterech.

Gdyby jednak geny sprzężone dziedziczyły się zawsze razem ucierpiałaby na tym zmienność genetyczna. Liczba możliwych kombinacji genów i, co się z tym wiąże, występowanie różnic między osobnikami byłoby bardzo ograniczone. Aby tego uniknąć, między chromosomami homologicznymi (z tej samej pary) może dojść do zjawiska crossing-over. Polega ono na wymianie odpowiadających sobie odcinków DNA podczas podziału komórkowego w wyniku którego mają powstać komórki rozrodcze. W ten sposób dojdzie do powstania gamet o zrekombinowanym układzie alleli (Fg oraz fG).

Zajście crossing-over i miejsce jego przebiegu jest całkowicie przypadkowe, ale im większa odległość dzieli geny tym większa jest szansa, że crossing-over między nimi nastąpi, a więc większy będzie procentowy udział układów zrekombinowanych w gametach. Jeżeli geny są od siebie znacznie oddalone mogą dziedziczyć się jak geny niesprzężone.

U kotów sprzężenie cech użytecznych z punktu widzenia hodowli nie jest dobrze zbadane, ale nietrudno sobie wyobrazić, że z jakimś genem koloru futra wspólnie dziedziczy się gen odpowiedzialny za jakość okrywy włosowej. Albo że jakaś cecha pozytywna często jest sprzężona z cechą niepożądaną.

Istnienie genów sprzężonych utrudnia hodowlę jeżeli oczekujemy kociąt o zrekombinowanych cechach. Gdy jednak już się takich doczekamy, w kolejnych pokoleniach uzyskamy większy odsetek pożądanego potomstwa.

Geny sprzężone z chromosomem płci

Szczególnym rodzajem sprzężenia jest sprzężenie z płcią.

Oprócz chromosomów, które są takie same u obu płci (nazywanych autosomami), jest również para chromosomów określających płeć: chromosom X i mniejszy chromosom Y. U ssaków osobniki płci żeńskiej posiadają dwa chromosomy X, natomiast osobniki płci męskiej jeden chromosom X i jeden chromosom Y. Samica będzie produkowała więc tylko jeden rodzaj gamet – zawierający chromosom X, natomiast samiec dwa rodzaje: połowa gamet wyprodukowana przez samca będzie zawierała chromosom X, a druga połowa chromosom Y.

Geny sprzężone z płcią zlokalizowane są na chromosomie płciowym. Najczęściej jest to chromosom X, gdyż chromosom Y zawiera mniej genów i są one głównie związane z rozwojem cech męskich. Osobnik płci męskiej posiada przez to tylko jeden allel na cechę sprzężoną z płcią, gdyż posiada jeden chromosom X. Osobnik płci żeńskiej posiada dwa chromosomy X, ale, podobnie jak w komórkach męskich, tylko jeden chromosom X jest aktywny. A więc tylko jeden z posiadanych alleli ulega ekspresji.

Dzieje się tak, gdyż podczas wczesnego rozwoju zarodkowego, w procesie zwanym lionizacją, jeden z chromosomów X ulega skondensowaniu w tzw. ciałko Barra. Celem tej inaktywacji jest zmniejszenie różnic w aktywności genów położonych na chromosomie X między osobnikami żeńskimi a męskimi.

Przykładem występowania tego zjawiska u kotów jest umaszczenie szylkretowe. Gen decydujący o rudym bądź nie-rudym kolorze futra znajduje się na chromosomie X.

U kotek, które odziedziczyły jeden chromosom X z allelem O warunkującym rudy kolor, a drugi chromosom X z allelem o warunkującym kolor nie-rudy, losowa inaktywacja jednego z nich powoduje, że część komórek korzysta z allelu O, a część z allelu o (w zależności od tego, który z chromosomów X w danej komórce został wyłączony). Obserwowalnym tego efektem jest futro w rude i czarne łaty.

Strony:poprzednia strona 1 2 3następna strona

Słowa kluczowe: , , , , , , , , , , ,

Piśmiennictwo