Полимерия — множественность генов и хромосом¶
Полимерия — множественность генов, контролирующих развитие одного и того же признака, а также множественность хромосом у организмов с одинаковым набором гомологичных хромосом. Термин охватывает два близких, но раздельных явления в генетике и цитологии: полимерные (многогенные) признаки у диплоидных организмов и полиплоидию — удвоение полных хромосомных наборов.
¶Полимерные признаки
Полимерия в генетическом смысле — это контроль одного фенотипического признака группой независимых генов, каждый из которых вносит небольшой вклад в итоговое проявление. Такие гены называют полимерными, а признаки — полимерными признаками. Впервые явление описал шведский генетик Нильс Херни в 1940-х годах в опытах с окраской зёрен пшеницы и ростом растений.
Классический пример — окраска зёрен пшеницы. Цвет зерна определяется тремя парами генов, каждый из которых добавляет определённую долю пигмента. Растение с нулём доминантных аллелей даёт белые зёрна, с шестью — тёмно-красные, а промежуточные генотипы дают промежуточные оттенки. Фенотип здесь не делится на дискретные классы, а изменяется непрерывно — так формируется количественная изменчивость.
Полимерные гены действуют аддитивно: их эффекты складываются. Вклад каждого гена невелик, но суммарный эффект определяет положение особи в спектре вариаций. Именно поэтому полимерия лежит в основе количественных признаков — роста, веса, урожайности, сроков созревания, — которые наследуются не по законам Менделя, а по закономерностям группового распределения.
¶Отличие от плейотропии
Полимерия противопоставляется плейотропии — ситуаций, когда один ген влияет на несколько признаков. При полимерии действует обратная схема: несколько генов влияют на один признак. Оба явления часто сосуществуют у реальных организмов, но аналитически их разделяют для удобства генетического анализа.
¶Полиплоидия
Полиплоидия — цитологическая разновидность полимерии, при которой организм несёт более двух полных хромосомных наборов. Различают автополиплоидию (множественные наборы одной гомологичной хромосомы) и аллополиплоидию (объединение геномов разных видов). По числу наборов различают:
- Триплоидия (3n) — три набора хромосом. У триплоидов нарушается мейоз, поэтому они, как правило, стерильны. Пример — бессемянные арбузы и бананы, выращиваемые вегетативно.
- Тетраплоидия (4n) — четыре набора. Тетраплоиды часто жизнеспособны и фертильны. Пример — картофель, пшеница.
- Гексаплоидия (6n) — шесть наборов. Пшеница мягкая (Triticum aestivum) — гексаплоид, возникший в результате скрещивания трёх видов.
- Октаплоидия (8n) — восемь наборов. Пример — земляника садовая.
Полиплоидия широко распространена среди растений и считается одним из важнейших механизмов видообразования. Среди животных полиплоидия встречается значительно реже, но известна у некоторых рыб, земноводных и беспозвоночных. У млекопитающих полиплоидия практически отсутствует, что связывают с геномным импринтингом и системой половых хромосом.
¶Полимерия у человека
У человека многие признаки имеют полимерную природу. Рост, вес, окраска кожи, предрасположенность к диабету, гипертонии и ряду других заболеваний определяются совместным действием множества генов плюс факторов среды. Такие признаки называют мультифакториальными. Анализ полигенных признаков проводится методами количественной генетики — близнецовых исследований, изучения родословных, а в современной геномике — геномным ассоциативным сканированием (GWAS).
¶Значение
Полимерия объясняет природу непрерывной изменчивости в популяциях и лежит в основе селекции количественных признаков. Учёт полигенной природы признаков позволяет селекционерам прогнозировать результаты скрещиваний и оценивать наследуемость. В медицине понимание полигенных признаков важно для оценки риска многофакторных заболеваний.
¶Источники
- Дубинин Н. П. «Общая генетика»
- Скрябин Г. К. «Генетика с основами селекции»
- Лобашёв М. В. «Экспериментальная генетика»
- Мэйр Э. «Принципы количественной генетики»