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不像爹也不像妈,我可能是个假孩子…


不像爹也不像妈,我可能是个假孩子...



上周的 #Lily 讲基因# 给大家讲了中规中矩的孟德尔遗传(复习链接在文末)。在第二课,我们要讲讲规则之外的故事。

。。。。


正式开讲之前,先来复习一点你应该已经知道的:


首先复习一个中学学过的重要概念:等位基因


所谓“等位基因”,并不是很多基因要排队等位的意思…

不像爹也不像妈,我可能是个假孩子...

等位基因(allele)是指能控制一对相对性状、位于同源染色体上对应位点的两个基因。


比如上节课提到的,圆形和皱形就是豌豆的一对相对性状,我们可以用 R 和 r 来代表控制该性状的一对等位基因。


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这对等位基因会共同决定生物的性状——


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但他们的地位并不是平等的。在豌豆形状的例子里,R 是显性基因,只要豌豆基因型里有 R 的存在,都会表现出圆形的特征。


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我们把 RR 豌豆叫做显性纯合体(dominant homozygote),rr 豌豆是隐性纯合体(recessive homozygote),Rr 豌豆则是杂合体(heterozygote)。


因为有显性和隐性基因的存在,就会有一些好玩的现象出现。比如一个杂合圆形豌豆(Rr)和另一个杂合圆形豌豆(Rr)结婚,生下来的豌豆会有RR、Rr 和 rr 三种基因型。而从表现型上看,后代有可能是圆形(RR、Rr),也可能是皱形(rr)。


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一对圆形豌豆生出了皱形豌豆,就使得皱形豌豆宛如一个假孩子…


在遗传学上,除了上面的例子,还会有其他既不像爹也不像妈的“假孩子”出现,具体怎么回事?今天详细讲讲。


 完全显性 


在圆形和皱形豌豆的例子里,我们所说的显性表现,其实指的是“完全显性”(complete dominance)——后代会出现跟亲本之一完全相同的性状。


但你以为自然界的规律都是这么简单的吗?

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当然不是!


下面讲的就是显隐性遗传中的特殊类型。


为方便起见,在下文的例子中,讲的都是显性纯合体隐性纯合体结婚,生下杂合体的故事。


 不完全显性 


第一个出场的是“不完全显性”(incomplete dominance),即后代会表现出双亲性状的中间型。而且这并不是因为有老王,也不是因为这是假孩子。


比如,在金鱼草繁殖后代时,纯合的红花和白花金鱼草杂交,后代的花色会处于白色和红色中间的颜色:粉红色。


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又比如,人类头发的天然卷曲程度也是由一对不完全显性基因控制:直发基因 w 是隐性,卷发基因 W 是显性,但呈现不完全显性。


如果夫妻俩一个是天然卷发,一个是直发,生下来的孩子头发卷曲程度会介于父母之间。

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 共显性 


第二种特例“共显性”(codominance)是指双亲的特征同时在后代身上出现。


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你或许听说过镰刀形细胞贫血症,这种病的遗传就呈共显性特征。


正常人的红细胞呈圆饼形,镰刀形贫血症患者的红细胞呈镰刀形。对于患者与普通人生下的后代,其红细胞既有圆饼形,也有镰刀形。


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 镶嵌显性 


还有一种奇特的“镶嵌显性”(mosaic dominance),是指双亲特征在同一个后代身上的不同部位表现出来。


比如黑色大豆和黄色大豆杂交,会生下花脸豆,就是镶嵌遗传的表现。


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 为什么会有显性遗传? 


看到这里你可能会好奇:为什么会有显性遗传这种现象?在杂合体中,为什么是显性基因起了决定作用?


其实,显性基因和隐性基因并不是通过直接“打架”来决定性状——谁打赢了听谁的;也不是说显性基因就会“压制住”隐性基因的作用


而是它们各自控制一个代谢过程,再由代谢过程来决定性状。


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举个例子,兔子的皮下脂肪有黄色和白色两种;白色由显性基因 Y 决定,黄色由隐性基因 y 决定。

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兔子的主要食物是绿色植物,而绿色植物中除了有叶绿素,还有大量黄色素。积存在脂肪中的黄色素就会导致兔子的皮下脂肪呈现黄色。


那为什么会有白脂肪的兔子呢?


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原来,等位基因 Y 会控制合成一种黄色素分解酶,这种酶会分解掉兔子吃进去的黄色素。


而基因型为 yy 的兔子则不能合成这种黄色素分解酶,黄色素也就留在了兔子体内,呈现出黄色脂肪的特征。

不像爹也不像妈,我可能是个假孩子...

从表型来看,Y 就是显性基因,只要有它的存在,兔子脂肪就是白色的;而只有基因型为 yy 的兔子脂肪才是黄色的。


 其他因素对遗传的影响 


每次提到基因对于生物体的影响,我们都会强调,环境因素会对基因表达产生重要的影响。显隐性关系也不例外。

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再拿金鱼草来举例。用红花品种和淡黄色花品种杂交,其后代在不同的环境条件下,会出现不同的特征——


在温暖而明亮的环境里,后代花朵是粉色的;

在寒冷而明亮的环境里,后代花朵是红色的;

在温暖又遮光的环境里,后代花朵是淡黄色的。


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除了环境因素,个体的性别、年龄、发育阶段等等,也会影响显隐性关系。


比如有一种石竹花,用白花和红花杂交,其后代刚生下来是白花,长着长着却变成了红花。原来在个体不同的发育阶段,显隐性关系是可以互相转化的。


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再比如,有角羊和无角羊结婚,生下来的儿子都有角,女儿却没有角。


不像爹也不像妈,我可能是个假孩子...


好啦,今天的 #Lily 讲基因# 就到这里了,是不是觉得大自然真奇妙啊!


你应该已经看出来,基因对于性状的影响,并不总是简单直接、一一对应的。基因的表达是一个复杂的过程,可能遵循几种不同的规律,还会受到性别、环境、发育阶段等的影响。所以,我们一直都希望大家能建立起更为科学完整的基因观念。


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