Kríženie - Crossing-over
Genetika > Kríženie
Tento článok autora bol zverejnený v časopise Nová Exota č. 6/2018 a inovovaný na webe v januári 2020.
Pri chove kanárikov len málo chovateľov vydrží kratšiu, alebo dlhšiu dobu, s chovom homozygotných jedincov, ktoré sú podľa viacerých chovateľov najkrajšie. Vedome, ale i nevedome, kúpou nových vtáčikov si svoj chov „zheterozygotní“. Je veľmi dôležité poznať nielen pôvod, ale rodokmeň svojich kanárikov. Ináč sa dočkáme nemilých prekvapení. Keď prirátame naviac silu variability dedičnosti, ktorá občas prinesie mutáciu, genetickú rekombináciu, alebo aj iné nededičné zmeny fenotypu, budeme potom zaskočení. Ale pozor, dlhodobé párenie homozygota s homozygotom, z času na čas môže priniesť aj isté nevhodné zmeny, odchýlky vo fenotype, ktoré nevyhovujú štandardu.
Vysvetliť čo je crossing-over, sa patrí už v základných genetických pojmoch. Crossing-over je pomerne častý dej, skutočnosť pri ktorej sa vymení v chromatídach časť molekly DNA. Dochádza k prekríženiu chromatíd a k následnému oddeleniu. Dve alely A a B, (dva gény), čím sú od seba viac vzdialené, tým je väčšia šanca, že pri prekrížení sa od seba oddelia. Keď sú tesne, alebo blízko pri sebe, je malá pravdepodobnosť, že k prekríženiu dôjde práve medzi týmito génmi.
Pre jednoduchosť uvediem takýto príklad. Predstavte si meter, napríklad stolársky - 100 cm. Jeden gén (A) je na číslici napr. 8 a druhý gén (B) je na čísle 92. Zavrite oči a zlomte, alebo preseknite tento meter na dve časti. Hocikde nastane zlomenie, čísla 8 a 92 sa vždy dostanú od seba, do dvoch odlomených častí. Tento príklad označujeme ako neúplná väzba génov. Ale, keď sú dva gény celkom blízko, napríklad na čísle 35 gén (A) a čísle 37 gén (B), tak je len malá pravdepodobnosť, že sa Vám podarí so zatvorenými očami zlomiť meter presne na čísle 36. Potrebujete veľa pokusov na to, aby ste alelu (A) na čísle 35 a alelu (B) na čísle 37 od seba oddelili. Toto je úplná väzba génov.
Pre pochopenie opakujem, že pri crossing-overe vznikajú alelomorfné dvojice a to: AB, Ab, aB, ab. Ak by však nedošlo ku grossing-overu, k výmene častí chromatíd, vznikali by len dve dvojice alel AB, ako aj ab. Crossing-overom vzniknuté nové alely Ab, aB dávajú vznik novým fenotypom. V schéme (dole), v genotypovom zápise heterozygota v obidvoch znakoch AaBb sú dva chromozómy, rozštiepené na štyri chromatídy, z ktorých vnútorné chromatídy sa podieľajú na výmene časti molekuly DNA, v skutočnosti alel - génov.
Obr. 1 Schéma crossing-overu
Crossing-over teraz podľa nemeckej symboliky Norberta Schramma (pozri Nová Exota č. 12/2017 – Symbolika používaná v Nemecku).
Crosing-over je jedným z tých faktorov dedičnej premenlivosti, ktoré vyvolávajú zmeny v genotype a fenotype jedinca. „Postihuje“ výlučne samčekov, ak sa tieto gény nachádzajú na gonozómoch. Ukážeme si na príklade kríženia čierneho samčeka s izabelovou samičkou, ako sa mení genotyp a fenotyp potomstva F1. V podstate sú tri možnosti:
1. čierny 1,0 homozygot v obidvoch znakoch – crosing nemá vplyv na genotyp a fenotyp F1 (príklad 1.)2. čierny 1,0 heterozygot v obidvoch znakoch bez crosing-overu (príklad 2.)3. čierny 1,0 heterozygot v obidvoch znakoch s crosing-overom (príklad 3.)
Príklad 1.)
Čierny 1,0 homozygot v obidvoch znakoch má rovnaké alely (s+, s+) aj (d+, d+). Genotyp Z(s+d+) Z(s+d+).
Príklad 1 Kríženie čierneho samčeka homozygota v obidvoch znakoch s izabelovou samičkou.
Tab. 1
Gamety 1,0 (po crossingu) Z(s+d+) Z(s+d+) sú zapísané vľavo pod sebou;
Gamety 0,1 Z(s dr) W sú zapísané vodorovne; potomstvo F1 je označené 1, 2, 3, 4.Výsledky F1:
1.a) Krížením čierneho samčeka homozygota v obidvoch znakoch bez crossing-overu s izabelovou samičkou v F1 vzniká len čierne potomstvo. Všetky čierne samce (1 a 2) sú štiepiteľné na izabelu, lebo majú alely (s d r). Ale čierne samičky (3 a 4) sú bez štiepiteľnosti (tab. 1).
1.b) U toho istého homozygotného samčeka v obidvoch znakoch Z(s+d+) Z(s+d+) sa aj v prípade crosing-overu jeho genotyp, ani fenotyp F1 nemení – má naďalej rovnaké gény (s+ s+, d+ d+). Preto vzájomnou výmenou úsekov chromozómov s rovnakými alelami nedochádza k žiadným zmenám - nič nezmení.
Hemizygotná samička, má len jeden gén na chromozóme (Z), lebo gonozóm (W) neobsahuje partnerský gén. Gonozómy (Z) a (W) sú príkladom heterochromozómového páru. Preto sa v týchto nerovnakých gonozómoch nemá čo vzájomne vymeniť. U samičiek teda crosing-over neexistuje.
Príklad 2.)
Čierny samček heterozygot v obidvoch znakoch má rôzne alely (s+, s ) a (d+, dr) a genotyp Z(s+d+) Z(s dr).
Príklad 2 Kríženie čierneho samčeka heterozygota v obidvoch znakoch s izabelovou samičkou.
Tab. 2
Gamety čierneho 1,0 heterozygota v obidvoch znakoch Z(s+d+) Z(s dr) sú zapísané vľavo pod sebou modro.
Gamety 0,1 Z(s dr) W sú zapísané vodorovne; potomstvo F1 je označené číslami 1. 2. 3. 4.
Výsledky F1:
1. Je čierny samček s dvomi chromozómami (Z), majúci čiernu alelu (s+), ktorá dominuje nad hnedou alelou (s) a nezosvetlená alelu (d+), ktorá dominuje nad alelou zriedenia (dr) – tým je heterozygot kvôli alelám (s, dr) štiepiteľný na izabelu
2. Je izabelový samček s dvomi chromozómami (Z), recesívny homozygot v obidvoch znakoch (s, s ) a (dr, dr)
3. Je čierna samička s jedným chromozómom (Z), má nezmutovanú čiernu alelu (s+) a nezmutovanú alelu (d+)
4. Je izabelová samička s jedným chromozómom (Z), má zmutovanú hnedú alelu (s) aj zmutovanú alelu pre zriedenie (dr)
Príklad 3.)
Crossing-overom (výmenou častí chromatíd) u čierneho samčeka, heterozygota v obidvoch znakoch, vzniká nový genotyp. Zapisujeme ho Z(s+dr) Z(s d+). Samček sa stáva štiepiteľný na hnedý pigment lebo má recesívnu alelu (s), aj alelu na zosvetlenie (dr), t.j. na izabelu.
Priklad 3 Kríženie čierneho 1,0, heterozygota v oboch znakoch po crosingu s izabelovou samičkou.
Tab. 3
Gamety čierneho 1,0 (po crossingu) Z(s+dr) Z(s d+) sú zapísané vľavo pod sebou;
gamety 0,1 Z(s dr) W sú zapísané vodorovne; potomstvo F1 je označené číslami 1. 2. 3. 4.
Výsledky F1:
1. Je achátový samček s dvomi chromozómami (Z), Má nezmutovanú čiernu alelu (s+), ktorá dominuje nad hnedou (s), tým pádom je melanín štiepiteľný na hnedú farbu. K tomu ešte duplované zosvetlenie (dr) takto fenotypová kombinácia dáva zosvetlený čierny melanín, t. j. achát.
2. Je hnedý samček s dvomi rovnakými alelami (s) homozygot, pričom nezosvetlená alela (d+) dominuje nad zosvetlenou alelou (dr). Vták je fenotypove hnedý, štiepiteľný na zosvetlenie t. j. - izabelu
3. Je achátová samička, má jeden pohlavný chromozóm (Z) a jeden chromozóm (W). Genotyp obsahuje alelu pre čiernu farbu (s+) a zosvetlenie (dr), to značí fenotypove achát
4. Je hnedá nezosvetlená samička, na chromozóme (Z) je nositeľka alely pre hnedú farbu (s) a nezosvetlenie (d+). Fenotyp je hnedý
A teraz porovnajme fenotypy potomkov v F1 vo všetkych troch uvedených prípadoch kríženia čierneho samčeka s izabelovou samičkou.
Zistíme, že:
- v prvom prípade vznikli len čierne jedince obidvoch pohlaví,
- v druhom čierne a izabelové samce a samičky.
- v treťom prípade achátové a hnedé samce a samičky.
Cieľom tohto článku bolo poukázať na podstatu crosing-overu. Dokumentovať, že ten istý chovný pár môže dávať v niekoľkých hniezdach aj počas viacerých rokov rôzne potomstvo. Závisí to od toho, či je spomínaný samček homozygot, alebo heterozygot a či vôbec došlo ku crosingu, alebo nie. Nevieme vopred tvrdiť, že aké bude F1 potomstvo. My vieme iba vysvetliť, prečo je potomstvo čierne, achátové, hnedé alebo izabelové.
Symbolika prevzaná od Norberta Schramma (Z, W, s, s+, d+, dr)
Autor: RNDr. Ondrej Molčan
Grafická úprava: Ing. Vladimír Boroš
Grafická úprava: Ing. Vladimír Boroš