Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Зяблики Дарвина или зяблики Галапагосских островов. [1]
Родители имеют схожее кодирование генов в этой конкретной ситуации, когда они воспроизводятся и видны вариации в потомстве. Потомство, содержащее вариацию, также воспроизводит и передает черты своему потомству.

Генетическая изменчивость - это разница в ДНК между людьми [2] или различия между популяциями. [3] Существует множество источников генетической изменчивости, включая мутации и генетическую рекомбинацию . [4] Мутация является основным источником генетической изменчивости, но ей также способствуют такие механизмы, как половое размножение и генетический дрейф . [5]

Среди людей в популяции [ править ]

Генетическая изменчивость может быть идентифицирована на многих уровнях. Можно идентифицировать генетическую изменчивость по наблюдениям фенотипической изменчивости либо по количественным признакам (признаки, которые непрерывно изменяются и кодируются многими генами (например, длина ног у собак)), либо по дискретным признакам (признаки, которые попадают в дискретные категории и кодируются одним или несколькими генами (например, белый, розовый, красный цвет лепестков у некоторых цветов)). [6]

Генетическая изменчивость также может быть идентифицирована путем изучения изменчивости на уровне ферментов с помощью процесса электрофореза белков. Полиморфные гены имеют более одного аллеля в каждом локусе. Половина генов, кодирующих ферменты у насекомых и растений, может быть полиморфной, тогда как полиморфизм менее распространен среди позвоночных. [7]

В конечном итоге генетическая изменчивость вызвана изменением порядка оснований в нуклеотидах в генах. Новая технология теперь позволяет ученым напрямую секвенировать ДНК, которая выявила даже больше генетических вариаций, чем было ранее обнаружено электрофорезом белков. Исследование ДНК показало генетические вариации как в кодирующих областях, так и в некодирующих интронных областях генов. [8]

Генетическая изменчивость приведет к фенотипической изменчивости, если изменение порядка нуклеотидов в последовательности ДНК приводит к различию в порядке аминокислот в белках, кодируемых этой последовательностью ДНК, и если возникающие в результате различия в аминокислотной последовательности влияют на форму, и таким образом, функция фермента. [9]

Между популяциями [ править ]

Географические вариации означают генетические различия в популяциях из разных мест. Это вызвано естественным отбором или генетическим дрейфом .

Измерение [ править ]

Генетическая изменчивость в популяции обычно измеряется как процент полиморфных локусов генов или процент локусов генов у гетерозиготных индивидуумов.

Источники [ править ]

Разнообразие мидий Donax variabilis

Случайные мутации - главный источник генетической изменчивости. Мутации, вероятно, будут редкими, и большинство мутаций нейтральны или вредны, но в некоторых случаях новые аллели могут быть одобрены естественным отбором.

Полиплоидия - пример хромосомной мутации. Полиплоидия - это состояние, при котором организмы имеют три или более набора генетических вариаций (3n или более).

Кроссинговер ( генетическая рекомбинация ) и случайная сегрегация во время мейоза может привести к образованию новых аллелей или новых комбинаций аллелей. Кроме того, случайное оплодотворение также вносит свой вклад в изменение.

Вариации и рекомбинации могут способствовать переносимые генетические элементы , эндогенные ретровирусы , LINE, SINE и т. Д.

Для данного генома многоклеточного организма генетическая изменчивость может быть приобретена в соматических клетках или унаследована через зародышевую линию.

Формы [ править ]

Генетические вариации можно разделить на разные формы в зависимости от размера и типа геномных вариаций, лежащих в основе генетических изменений. Мелкомасштабная вариация последовательности (<1 тыс . Пар оснований , т.п.н.) включает замену пар оснований и инделки . [10] Крупномасштабная структурная вариация (> 1 т.п.н.) может быть либо вариацией числа копий ( потеря или усиление ), либо хромосомной перестройкой ( транслокация , инверсия или сегментарная приобретенная униородительская дисомия ). [10]Генетическая изменчивость и рекомбинация с помощью мобильных элементов и эндогенных ретровирусов иногда дополняется множеством персистентных вирусов и их дефектов, которые создают генетическую новизну в геномах хозяина. Численное изменение целых хромосом или геномов может быть полиплоидией или анеуплоидией .

Поддержание в популяциях [ править ]

Множество факторов поддерживают генетическую изменчивость популяций. Потенциально вредные рецессивные аллели могут быть скрыты от отбора у гетерозиготных особей в популяциях диплоидных организмов (рецессивные аллели экспрессируются только у менее распространенных гомозиготных особей). Естественный отбор также может поддерживать генетическую изменчивость сбалансированных полиморфизмов. Сбалансированный полиморфизм может иметь место, когда предпочтение отдается гетерозиготам или когда отбор зависит от частоты.

РНК-вирусы [ править ]

Высокая частота мутаций, вызванная отсутствием механизма корректуры, по-видимому, является основным источником генетической изменчивости, которая способствует эволюции РНК-вируса. [11] Также было показано, что генетическая рекомбинация играет ключевую роль в создании генетической вариации, лежащей в основе эволюции РНК-вируса. [11] Многие РНК-вирусы способны к генетической рекомбинации, если в одной и той же клетке-хозяине присутствуют по крайней мере два вирусных генома . [12] Рекомбинация РНК, по-видимому, является основной движущей силой в определении архитектуры генома и курса вирусной эволюции среди Picornaviridae ( (+) ssRNA ) (например, полиовируса ). [13]У Retroviridae ((+) оцРНК) (например, ВИЧ ) во время обратной транскрипции, по- видимому, избегают повреждения РНК-генома путем переключения цепей - формы генетической рекомбинации. [14] [15] [16] Рекомбинация также происходит в Coronaviridae ((+) оцРНК) (например, SARS ). [17] Рекомбинация в РНК-вирусах, по-видимому, является адаптацией для борьбы с повреждением генома. [12] Рекомбинация может происходить нечасто между вирусами животных одного и того же вида, но разных ветвей. Полученные рекомбинантные вирусы могут иногда вызывать вспышку инфекции у людей. [17]

См. Также [ править ]

  • Генетическое разнообразие
  • Генетическая изменчивость
  • Генетическая изменчивость человека

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дарвин, 1845. Журнал исследований естественной истории и геологии стран, которые посетили во время кругосветного путешествия HMS Beagle под командованием капитана Фитц Роя, RN 2-е издание.
  2. ^ "Что такое генетическая изменчивость?" . EMBL-EBI Поезд онлайн . 2017-06-05 . Проверено 3 апреля 2019 .
  3. ^ «Генетическая вариация» . Genome.gov . Проверено 28 сентября 2020 .
  4. ^ Левинсон, Джин (2020). Переосмысление эволюции: революция, которая скрывается на виду . World Scientific. ISBN 9781786347268.
  5. ^ «Генетическая вариация» . Genome.gov . Проверено 28 сентября 2020 .
  6. ^ "Научные журналы по генетическим вариациям | Рецензируемые статьи" . www.openaccessjournals.com . Проверено 1 октября 2020 .
  7. ^ "Научные журналы по генетическим вариациям | Рецензируемые статьи" . www.openaccessjournals.com . Проверено 1 октября 2020 .
  8. ^ "Научные журналы по генетическим вариациям | Рецензируемые статьи" . www.openaccessjournals.com . Проверено 1 октября 2020 .
  9. ^ Павлопулос, Джорджия; Оулс, А; Якуччи, Э; Сифрим, А; Моро, Y; Schneider, R; Aerts, Дж; Илиопулос, I (25 июля 2013 г.). «Распознавание геномных вариаций на основе данных секвенирования следующего поколения» . BioData Mining . 6 (1): 13. DOI : 10,1186 / 1756-0381-6-13 . PMC 3726446 . PMID 23885890 .  
  10. ^ a b Ларс Феук, Эндрю Р. Карсон и Стивен У. Шерер (февраль 2006 г.). «Структурные вариации в геноме человека». Природа Обзоры Генетики . 7 (2): 85–97. DOI : 10.1038 / nrg1767 . PMID 16418744 . 
  11. ^ a b Carrasco-Hernandez R et al. Являются ли РНК-вирусы потенциальными агентами следующей глобальной пандемии? Обзор. ILAR J. 15 декабря 2017 г .; 58 (3): 343-358. DOI: 10.1093 / ilar / ilx026. PMID: 28985316; PMCID: PMC7108571.
  12. ^ a b Barr JN, Fearns R (июнь 2010 г.). «Как РНК-вирусы поддерживают целостность своего генома» . Журнал общей вирусологии . 91 (Pt 6): 1373–87. DOI : 10.1099 / vir.0.020818-0 . PMID 20335491 . 
  13. ^ Муслин C, Mac Kain A, Bessaud M, Блондель B, Delpeyroux F (сентябрь 2019). «Рекомбинация в энтеровирусах, многоступенчатый модульный эволюционный процесс» . Вирусы . 11 (9): 859. DOI : 10,3390 / v11090859 . PMC 6784155 . PMID 31540135 .  
  14. ^ Ху WS, Тёмин HM (ноябрь 1990). «Ретровирусная рекомбинация и обратная транскрипция». Наука . 250 (4985): 1227–33. Bibcode : 1990Sci ... 250.1227H . DOI : 10.1126 / science.1700865 . PMID 1700865 . 
  15. ^ Rawson JM, Nikolaitchik О.А., Кил Б.Ф., Pathak В.К., Ху WS (ноябрь 2018). «Рекомбинация необходима для эффективной репликации ВИЧ-1 и поддержания целостности вирусного генома» . Исследования нуклеиновых кислот . 46 (20): 10535–45. DOI : 10.1093 / NAR / gky910 . PMC 6237782 . PMID 30307534 .  
  16. ^ Бернштейн Н, Бернштейн С, Michod RE (январь 2018). «Секс с микробными возбудителями». Инфекция, генетика и эволюция . 57 : 8–25. DOI : 10.1016 / j.meegid.2017.10.024 . PMID 29111273 . 
  17. ^ а б Су С., Вонг Дж., Ши В., Лю Дж., Лай А.С., Чжоу Дж. и др. (Июнь 2016 г.). «Эпидемиология, генетическая рекомбинация и патогенез коронавирусов» . Тенденции в микробиологии . 24 (6): 490–502. DOI : 10.1016 / j.tim.2016.03.003 . PMC 7125511 . PMID 27012512 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Майр Э. (1970): Популяции, виды и эволюция - Краткое изложение видов животных и эволюции. Belknap Press издательства Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс и Лондон, Англия, ISBN 0-674-69013-3 . 
  • Добжанский Т. (1970): Генетика эволюционного процесса. Колумбия, Нью-Йорк, ISBN 0-231-02837-7 . 
  • Макгинли, Марк; Дж. Эммет Даффи (редактор). 2008. « Генетическая изменчивость ». В кн . : Энциклопедия Земли . Вашингтон, округ Колумбия: Национальный совет по науке и окружающей среде .
  • «Генетическая изменчивость» у Гриффитса, AJF Modern Genetic Analysis, Vol 2. , p. 7
  • «Как сохраняется генетическая изменчивость в популяциях» в Sadava, D. et al. Жизнь: наука о биологии , стр. 456
  • Нево, Э .; Бейлс, А. " Генетическая изменчивость в природе ". Scholarpedia , 6 (7): 8821. DOI: 10.4249 / scholarpedia.8821
  • Хедрик П. (2011): Генетика популяций. Jones & Bartlett Learning, ISBN 978-0-7637-5737-3 . 
  • Альберс П.К. и Маквин Г. (2018): Датирование геномных вариантов и общего происхождения в данных секвенирования в масштабе популяции . bioRxiv : 416610. дои : 10,1101 / 416610 .
  • Ригер Р. Михаэлис А., Грин М.М. (1976): Глоссарий генетики и цитогенетики: Классический и молекулярный. Springer-Verlag, Гейдельберг - Нью-Йорк, ISBN 3-540-07668-9 ; ISBN 0-387-07668-9 .  
  • Гриффитс, AJF (1999). Введение в генетический анализ. WH Freeman, Сан-Франциско, ISBN 0-7167-3520-2 . 
  • Кавалли-Сфорца Л.Л. , Бодмер В.Ф. (1999): Генетика популяций человека . Дувр, Минеола, Нью-Йорк, ISBN 0-486-40693-8 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Генетическая вариация