Genetik: 2 Hauptursachen für genetische Variationen

2 Hauptursachen für genetische Variationen sind wie folgt: 1. Rekombination und 2. Mutationen.

Rekombination (neue Kombinationen):

Sie sind die Umstrukturierung elterlicher Gene und ihrer Verknüpfungen, um neue Genotypen zu erzeugen. Rekombination entwickelt sich aus drei Gründen:

(i) Unabhängiges Chromosomensortiment während der Meiose oder Gametenbildung. Zwei Chromosomenpaare können auf 2 ² = 4 Arten, 3 Paare auf 2 ³ Arten, 7 Paare auf 2 ⁷ Arten, 10 Paare auf 2 ¹⁰ Arten, während 23 Chromosomenpaare 2 ²³ oder 8, 6 Millionen Arten in den Gameten sortieren können ; männlich (Spermien) und weiblich (Eier).

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(ii) zufällige Befruchtung oder zufällige Fusion von Gameten. Jeder der möglichen Gameten kann mit jedem anderen möglichen Gameten des anderen Geschlechts kombiniert werden. Wenn ein Organismus zwei Paare von Chromosomen besitzt, die vier Arten von Gameten bilden, können aufgrund der zufälligen Befruchtung 4 x 4 = 16 Arten von Kombinationen in der Nachkommenschaft erzeugt werden. Beim Menschen ist diese Möglichkeit (8, 6 × 10 ⁶ ) × (8, 6 × 10 ⁶ ) oder 70 × 10 ¹² Kombinationen, während die Gesamtbevölkerung des Menschen nur etwa 6 × 10 ⁹ beträgt.

(iii) Überqueren:

Sie tritt während Pachyten der Meiose I auf. Durch das Kreuzen entstehen neue Verknüpfungen durch wechselseitigen Austausch von Segmenten zwischen Nicht-Schwester-Chromatiden homologer Chromosomen. Es erhöht die Anzahl der Rekombinationen um mehrere Millionen.

Mutationen (L. mutare - zu ändern):

Mutationen sind neue plötzliche vererbbare diskontinuierliche Variationen, die in den Organismen aufgrund einer permanenten Änderung ihrer Genotypen auftreten. Der Begriff "Mutation" wurde von Hugo de Vries (1901) geprägt. De Vries schlug auch die Mutationstheorie der Evolution in seinem Buch "The Mutation Theory" vor, das 1903 veröffentlicht wurde. Vor De Vries hatte Darwin vorgeschlagen, dass die Evolution aufgrund kontinuierlicher Variationen (oder Rekombinationen) erfolgt.

Dasselbe ist nicht möglich, da durch Rekombinationen keine neuen Gene oder Allele eingeführt werden. Bateson (1894) deutete an, dass die Entwicklung auf große oder diskontinuierliche Schwankungen zurückzuführen sei. De Vries schlug das gleiche in Form einer Theorie vor. Hugo de Vries arbeitete an Oenothera lamarckiana oder Nachtkerze.

Von einer Population von 54343 Pflanzen beobachtete De Vries 834 Mutationen. Spätere Arbeiter fanden heraus, dass die von De Vries beobachteten "Mutationen" tatsächlich Chromosomenaberrationen und Polyploide waren. Mutationen bewirken plötzliche und diskrete Veränderungen im Keimplasma oder genetischen Material der Organismen. Sie fügen der Bevölkerung neue Variationen hinzu und sind der Kopf der Evolution.

Mutationen, die in Keimzellen auftreten, werden Keimmutationen genannt. Sie werden an den Nachwuchs weitergegeben. Mutationen, die in den Körperzellen (außer Keimzellen) auftreten, werden als somatische Mutationen bezeichnet. Sie sterben im Allgemeinen mit dem Tod des Körpers. Üblicherweise werden somatische Zellen nicht an die Nachkommen weitergegeben, außer wenn die Fortpflanzungsart asexuell oder vegetativ ist, z. B. Navel Orange (Brasilien, 1820).

Je nach Ursache gibt es drei Arten von Mutationen: Genomatik-, Chromosomen- und Genmutationen. Genomatische Mutationen sind Änderungen in der Anzahl der Chromosomen. Es gibt zwei Arten, Polyploidie und Aneuploidie. Chromosomenmutationen sind Änderungen in der Anzahl und Anordnung der Gene in den Chromosomen. Sie werden auch als Chromosomenaberrationen bezeichnet. Sie sind ziemlich häufig in Krebszellen. Genmutationen sind Änderungen in der Form und Expression von Genen.

Polyploidie:

Es ist das Phänomen, dass es mehr als zwei Sätze von Chromosomen oder Genomen gibt. Polyploidie tritt in der Natur auf, weil sich die Chromosomen zum Zeitpunkt der Anaphase nicht voneinander trennen, entweder aufgrund einer Nichtdisjunktion oder aufgrund einer Spindelbildung. Es kann durch Anwendung von Colchicin oder Granosan künstlich induziert werden. Ein Organismus oder sein Karyotyp mit mehr als zwei Genomen wird als Polyploid bezeichnet.

Abhängig von der Anzahl der in einem Polyploid vorhandenen Genome ist es bekannt als Triploid (3n), Tetraploid (4n), Pentaploid (5n), Hexaploid (6n) usw. Polyploide mit einer ungeraden Anzahl von Genomen (dh Triploiden, Pentaploiden) sind sexuell steril, da die ungeraden Chromosomen keine Synapsis bilden.

Sie werden daher vegetativ vermehrt, z. B. Banane, Ananas. Polyploide kreuzen sich auch nicht frei mit Diploiden. Sie haben im Allgemeinen einen Gigas-Effekt sowohl auf morphologischer als auch auf biochemischer Ebene, da die Häufigkeit dominanter Allele zunimmt.

Es gibt drei Arten von Polyploidie: Autopolyploidie, Allopolyploidie und Autoallopolyploidie.

(i) Alltopolyploidie:

Es ist eine Art Polypoidie, bei der dasselbe Genom numerisch zunimmt, z. B. Autotriploid (AAA), Autotetraploid (AAAA). Einige der Kulturpflanzen und Gartenpflanzen sind Autopolyploide, z. Mais, Reis, Gramm. Autopolyploidie induziert den Gigas-Effekt.

(ii) Allopolyploidie:

Es hat sich durch Hybridisierung zwischen zwei Spezies entwickelt, gefolgt von einer Verdoppelung der Chromosomen (zB AABB). Allotetraploid ist der häufigste Typ. Allopolyploide fungieren als neue Spezies, z. B. Weizen, amerikanische Baumwolle, Nicotiana tabacum. Zwei kürzlich produzierte Allopolyploide sind Raphanobrassica und Triticale.

(iii) Autoallopolyploidie:

Es ist eine Art Allopolyploidie, bei der sich ein Genom in mehr als einem diploiden Zustand befindet. Häufig sind Autoallopolyploide Hexaploide (AAAABB), z. B. Helianthus tuberosus.

Aneuploidie (Heteroploidie):

Es ist eine Bedingung, dass weniger oder mehr Chromosomen vorhanden sind als die normale Genomzahl der Spezies. Es gibt zwei Arten von Aneuploidie: Hypoploidie oder Verlust von Chromosomen und Hyperploidie oder Zugabe von Chromosomen. Die Organismen, die Aneuploidie zeigen, werden als Aneuploide oder Heteroploide bezeichnet.

Sie werden durch die Anzahl der betroffenen Chromosomen mit dem Suffix bezeichnet - somisch, z. B. nullisomisch, monosomisch, trisomisch usw. Eine Aneuploidie entsteht häufig aufgrund der Nichtdisjunktion der beiden Chromosomen eines homologen Paares, so dass ein Gamet ein zusätzliches Chromosom erhält (N +1), während der andere an einem Chromosom (N-1) mangelhaft ist. Die Fusion mit ähnlichen oder normalen Gameten führt zu vier Arten von Aneuploiden.

N x (N-1) = 2N -

(N-1) x (N-1) = 2N-2

N x (N + 1) = 2N +

(N + 1) x (N + 1) = 2N +

Ein anderes Verfahren zum Erhalten einer Aneuploidie ist der Verlust von Chromosomen aus einem normalen oder polyploiden Karyotyp aufgrund einer fehlerhaften Mitose.

Hyperploidie:

1. Trisomic (2N + 1):

Es hat ein dreifaches Chromosom. Double Trisomic hat zwei verschiedene Chromosomen in dreifacher Ausfertigung (2N +1 + 1). Trisomics zeigen eine Reihe von Veränderungen, von denen einige tödlich sind. Das Down-Syndrom ist trisomischen Ursprungs, wenn Chromosom Nr. 21 dreifach vorliegt. Das Patau-Syndrom ist eine Trisomie des 13. Chromosoms. Das Klinefelter-Syndrom hat ein zusätzliches X-Chromosom.

2. Tetrasomic (2N + 2):

Es ist aneuploid, wobei ein Chromosom viermal dargestellt ist. Tetrasomics zeigen mehr Variabilität als Trisomics. Es wird angenommen, dass sowohl Trisomics als auch Tetrasomics durch sekundäre Polyploidie neue Arten hervorgerufen haben, z. B. Apple, Pear.

Hypoploidie:

3. Monosomisch (2N - 1):

Es ist ein Aneuploid, bei dem ein Chromosom kein Homolog besitzt. Monosomen sind im Allgemeinen schwächer als die normale Form. Das Turner-Syndrom ist beim Menschen monosomisch (44 + X).

4. Nullisomie (2N - 2):

Dem Aneuploid fehlt ein komplettes Paar homologer Chromosomen. Nullisomics überleben nur bei Polyploiden.

5. Gemischte Aneuploide:

Sie sind Aneuploide mit Hypoploidie und Hyperploidie, z. B. 2N + 1A - 1B.