HETEROZ: HAYVANLARDA, BITKILERDE VE INSANDA GELIŞME - BIYOLOJI - 2025

Heteroz de heterozigot avantajı ve hibrid gücü olarak bilinen genetik bir olgu olduğu aynı türden ya da bunların arasında uzak akraba çaprazın ilk ebeveyn ile ilgili olarak, fizyolojik performansı ile iyileşme tezahür kendisi farklı bitki ve hayvan türleri.

Fizyolojik performansın iyileştirilmesi, örneğin, daha uygun bir genotipe sahip olmanın sonucu olarak ortaya çıkan avantajlı fenotipik özelliklere atıfta bulunarak, sağlık, bilişsel kapasite veya kütlenin artmasında meydana gelir.

Kaynak: Pixabay.com

Uzak akrabalar tarafından, genetik olarak izole edilmiş popülasyonlardaki bireylerin yanı sıra aynı türün çeşitleri, soyları veya alt türlerini de anladığımıza dikkat edilmelidir.

Akrabalılık depresyonu

Heteroz ekogaminin sonucudur. Homozigotluk üretebilen soy içi çiftleşmenin tam tersidir. Genetik rekombinasyon nedeniyle, heterozigotların avantajları, ikinci nesilde homozigotluğun ve hatta kısırlığın yeniden ortaya çıkmasıyla ortadan kalkabilir.

Bununla birlikte, uzak akrabalar arasındaki genetik paylaşım, uzun vadeli adaptif avantajlar sağlayabilir.

Akrabalı yetiştirme depresyonu, akraba çiftleşmenin neden olduğu uyum yeteneğinin (uygunluğun) azalmasıdır. Akraba olmayan bireylerin döllerine göre ilgili bireylerin döllerinde hayatta kalma ve üremede azalma olarak ifade edilir. Bitkilerde ve hayvanlarda belgelenmiş evrensel bir fenomendir.

Aynı türün uzak akrabaları arasında veya farklı türler arasında bir geçiş olduğunda, sonuç genellikle yeni veya nadir alellerin (introgresyon) popülasyonun gen havuzuna dahil edilmesidir. ilk geçiş.

Aslında, ekzogami genellikle mutasyondan çok yeni veya nadir alellerin daha önemli bir kaynağıdır. Bu aleller iki avantaj sağlar: 1) genetik çeşitliliği ve dolayısıyla adı geçen popülasyondaki heterozigot bireylerin sıklığını arttırırlar; 2) yeni preadaptasyonları temsil eden fenotipik özellikleri kodlayan genleri tanıtın.

Genetik avantajlar

Mendel genetiğinin bakış açısından, heterozun avantajları iki hipotezle açıklanmıştır: 1) hakimiyet modeli olarak da anılan tamamlama; 2) aşırı baskınlık modeli olarak da adlandırılan alelik etkileşim.

Tamamlama hipotezi, çoklu genetik lokusta, heterozigot soyun, homozigot ebeveynlerine göre biraz daha az zararlı resesif alel ifade ettiğini varsayar.

Melez nesilde, bir ebeveynin daha yüksek alelleri, diğer ebeveynin daha düşük alellerini gizleyecektir. Bu, ilgili genetik lokusların her biri için, soyun her iki ebeveynden yalnızca en iyi alelleri ifade ettiği anlamına gelir.

Bu nedenle, ilk nesil, her ebeveynin en iyi özelliklerine sahip kümülatif olarak daha uygun bir genotipe sahip olacaktır.

Allelik etkileşim hipotezi, her genetik lokusun iki allelinin tamamlayıcı ifade ettiğini, yani etkilerini eklediklerini varsayar. Bu, her iki alel tarafından kodlanan fenotipik karakterlerin, soyun karşılaştığı çevresel değişkenliğe homozigotluğun izin verdiğinden daha geniş bir yanıt üretebileceği anlamına gelir.

Bu iki hipotez, her birinin aynı melez bireyde farklı genetik lokus setlerine uygulanabilmesi anlamında birbirini dışlamaz.

Bitkilerde

20. yüzyılın başında George Shull, Amerika Birleşik Devletleri'nde yetiştirilen iki mısır çeşidinin akrabalılık nedeniyle veriminin bir kısmını yitirmiş olan melezleştirilmesinin, daha büyük ve daha güçlü bitkiler ürettiğini ve daha üstün verim sağladığını gösterdi. Şu anda, hibrit mısırda heteroz,% 100–200 daha büyük hasatlar elde edilmesini sağlar.

1970'lerin sonlarında Çin, geleneksel mısırdan% 10 daha fazla verim sağlayan hibrit pirinç yetiştirmeye başladı. Şu anda,% 20–50 daha fazla hasat elde edilmektedir

Diğer yenilebilir kültür bitkilerinde heteroz ile elde edilen verim artışları şunlardır: patlıcan,% 30-100; brokoli,% 40–90; kabak,% 10-85; arpa,% 10-50; soğan,% 15–70; çavdar,% 180–200; kolza tohumu,% 39–50; bakla,% 45-75; buğday,% 5-15; havuç,% 25–30.

Hayvanlarda

Katırlar en ünlü hayvan melezidir. Erkek bir atın (Equus caballus) dişi bir eşekle (E. asinus) çiftleştirilmesinden kaynaklanırlar. Paket hayvanlar olarak yararlılıkları, heterozdan kaynaklanmaktadır. Attan daha büyük, daha güçlü ve daha dayanıklıdırlar. Kıçın güvenli bir adımını atıyorlar. Ayrıca ebeveynlerinden daha fazla öğrenme kapasitesine sahiptirler.

Çin ve Hindu kökenli makakların (Macaca mulatta) hibridizasyonu, ebeveynlerinden daha büyük baş vücut uzunluğuna ve daha büyük vücut kütlesine sahip olmaları nedeniyle heteroz gösteren erkek ve dişiler üretir. Bu fark erkeklerde daha belirgindir, bu da kadınların hibrit olmayan erkeklerle rekabet etme yeteneklerini geliştirebilir.

Yenilebilir kurbağa (Pelophylax esculentus), Orta Avrupa'da sempati içinde yaşayan Pelophylax ridibundus ve P. lessonae'nin (Ranidae ailesi) verimli melezidir. P. esculentus, ana türlere göre daha düşük oksijen basınçlarına direnir ve oksijen yetersizliği olan sularda kış uykusuna yatmasına izin verir. Bir arada bulundukları yerde, P. esculentus daha bol miktarda bulunur.

İnsanda

Şu anda gezegenimizde tek bir insan türü yaşıyor. 65.000-90.000 yıl önce modern Avrupa insanlarının (Homo sapiens) zaman zaman Neandertallerle (Homo neanderthalensis) melezlendiğine dair genetik kanıtlar var.

Modern Melanezyalı insanların (Homo sapiens) 50.000-100.000 yıl önce nesli tükenmiş gizemli bir insan türü olan Denisovalılarla oldukça sık melezleştiğini gösteren kanıtlar da var.

Bu eski melezleşmelerin heteroz ile sonuçlanıp sonuçlanmadığı bilinmemektedir, ancak modern insanlarda pozitif ve negatif heteroz gözlemine dayanan durumun bu olması mümkündür.

Çin'in farklı bölgelerinden babaları ve anneleri olan kişilerin, ebeveynlerinin menşe bölgelerinin ortalamalarından daha yüksek boylara ve akademik performansa sahip oldukları gösterilmiştir. Bu, pozitif heteroz olarak yorumlanabilir.

Pakistan'da pek çok farklı etnik grup yaşıyor ve yüksek oranda akraba evliliklerinin neden olduğu yüksek homozigotluk ile karakterize ediliyor. Bu grupların, normalden daha yüksek meme ve yumurtalık kanseri vakalarında ifade edilen negatif heterozdan muzdarip oldukları düşünülmektedir.

Referanslar

1. Baranwal, VK, Mikkilineni, V., Zehr, UB, Tyagi, AK, Kapoor, S. 2012. Heterosis: hibrit canlılığı hakkında ortaya çıkan fikirler. Deneysel Botanik Dergisi, 63, 6309–6314.
2. Benirschke, K. 1967. Türler arası memeli melezlerinin kısırlığı ve doğurganlığı. İçinde: Benirschke, K., ed. "Üreme başarısızlığının karşılaştırmalı yönleri". Springer, New York.
3. Berra, TM, Álvarez, G., Ceballos, FC 2010. Darwin / Wedgwood hanedanı akrabalıktan olumsuz etkilenmiş miydi? BioScience, 60, 376-383.
4. Birchler, JA, Yao, H., Chudalayandi, S. 2006. Hibrit canlılığın genetik temelinin çözülmesi. ABD Ulusal Bilim Akademisi Bildirileri, 103, 12957–12958.
5. Burke, JM, Arnold, ML 2001. Genetik ve melezlerin uygunluğu. Genetik Yıllık İnceleme, 35, 31-52.
6. Callaway, E. 2011. Antik DNA, insanlık tarihinin sırlarını ortaya çıkarıyor: Modern insanlar, soyu tükenmiş akrabalarından anahtar genleri almış olabilir. Nature, 137,136-137.
7. Denic, S., Khatib, F., Awad, M., Karbani, G., Milenkovic, J. 2005. Negatif heteroz ile kanser: kendi içinde melezlenmiş etnik grupların melezlerinde meme ve yumurtalık kanseri fazlalığı. Tıbbi Hipotezler, 64, 1002–1006.
8. Frankel, R. 1983. Heterosis: teori ve pratiğin yeniden değerlendirilmesi. Springer, Berlin.
9. Frankham, R. 1998. Akrabalılık ve yok olma: ada popülasyonları. Koruma Biyolojisi, 12, 665–675.
10. Fritz, RS, Moulia, C. 1999. Melez bitkilerin ve hayvanların otçullara, patojenlere ve parazitlere karşı direnci. Ekoloji ve Sistematiğin Yıllık İncelemesi, 565-591.
11. Govindaraju, DR 2019. Genetik-heterozda bir asırdan fazla eski muammanın aydınlatılması. PLoS Biol 17 (4): e3000215.
12. Groszmann, M., Greaves, IK, Fujimoto, R., Peacock, WJ, Dennis, ES 2013. Epigenetiğin hibrit canlılığındaki rolü. Genetikte Eğilimler, 29, 684–690.
13. Grueber, CE, Wallis, GP, Jamieson, IG 2008. Heterozigotluk - uygunluk korelasyonları ve tehdit altındaki türlerde akrabalı üreme depresyonu üzerine çalışmalarla ilgisi. Moleküler Ekoloji, 17, 3978–3984.
14. Hedrick, PW, García-Dorado, A. 2016. Akraba üremesinin depresyon, tasfiye ve genetik kurtarmayı anlamak. Ekoloji ve Evrimdeki Eğilimler, http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2016.09.005.
15. Hedrick, PW, Kalinowski, ST 2000. Koruma biyolojisinde akrabalık depresyonu. Ekoloji ve Sistematiğin Yıllık İncelemesi, 31, 139-62.
16. Hochholdinger, F., Hoecker, N. 2007. Heterozun moleküler temeline doğru. Plant Science'ta TRENDS, 10.1016 / j.tplants.2007.08.005.
17. Jolly, CJ, Woolley-Barker, T., Beyene, S., Disotell, TR, Phillips-Conroy, JE 1997. Nesiller arası melez babunlar. International Journal of Primatology, 18, 597–627.
18. Kaeppler, S. 2012. Heteroz: birçok gen, birçok mekanizma keşfedilmemiş bir birleştirici teori arayışına son verir. ISRN Botanik Hacmi, 10.5402 / 2012/682824.
19. Khongsdier, R. Mukherjee, N. 2003. Heterozun boydaki büyüme ve segmentleri üzerindeki etkileri: Kuzeydoğu Hindistan'daki Khasi kızlarının kesitsel bir çalışması. Annals of Human Biology, 30, 605–621.
20. Dantelli, RC Memeli popülasyonlarının yaşayabilirliği için genetik varyasyonun önemi. Journal of Mammalogy, 78, 320–335.
21. Lippman, ZB, Zamir, D. 2006. Heterosis: Sihri yeniden ziyaret etmek. Genetikte TRENDS, 10.1016 / j.tig.2006.12.006.
22. McQuillan, R., vd. 2012. İnsan boyunda akrabalık depresyonunun kanıtı. PLoS Genetik, 8, e1002655.
23. Proops, L., Burden, F., Osthaus, B. 2009. Katır bilişi: bir melez canlılık durumu mu? Animal Cognition, 12, 75–84.
24. Zhu, C., Zhang, X., Zhao, Q., Chen, Q. 2018. Melez evlilikler ve yavrularda fenotipik heteroz: Çin'den kanıtlar. Ekonomi ve İnsan Biyolojisi. 10.1016 / j.ehb.2018.02.008.