Informatie

Wat is het gen voor lengte?


Lengte lijkt niet gekoppeld te zijn aan seks, wat verrassend is. Ik heb manieren gezien om de lengte van kinderen te voorspellen, waarbij het gemiddelde van de lengte van beide ouders wordt genomen. Bij mijn zoektocht vond ik het werkelijke gen voor lengte niet.


Geen enkel gen bepaalt de lengte (een polygene eigenschap) van een individu. In feite wordt lengte gecodeerd door meer dan 700 genen. Ook ben ik nogal overrompeld door uw suggestie dat lengte niet gekoppeld is aan seks, wat duidelijk niet waar is. Eén gen dat wordt geassocieerd met een kortere lengte (om het simpel te zeggen), ITM2A, komt sterker tot expressie bij vrouwen en helpt zo een klein (maar niet onbelangrijk) deel van het lengteverschil tussen mannen en vrouwen te verklaren.


Hoogte wordt niet alleen bepaald door een groot gen, maar door honderden genen waarvan sommige zelfs niet direct gerelateerd zijn aan groei

Als je ooit een basiscursus biologie hebt gevolgd, is de kans groot dat je een Punnett-vierkant bent tegengekomen, dat diagram waarmee je kon zien hoe bepaalde genetische eigenschappen overeen zouden komen en welke dominant zouden kunnen zijn (zie de wetten van Mendel voor meer informatie hierover ). Maar hoewel het gemakkelijk is om te zeggen dat tussen een lang en een kort gen de lange dominant is, is dit niet noodzakelijk het geval. Uit een nieuwe studie van het Boston Children's Hospital blijkt dat er honderden genen zijn die bijdragen aan de lengte van een persoon.

"Hoogte wordt bijna volledig bepaald door genetica, maar onze eerdere studies konden slechts ongeveer 10 procent van deze genetische invloed verklaren", zei Dr. Joel Hirschhorn, van het Boston Children's Hospital en het Broad Institute van het Massachusetts Institute of Technology, in een pers. uitgave. Met hun nieuwe studie kunnen ze nu ongeveer 20 procent van de erfelijkheid van hoogte verklaren. Omdat lengte een belangrijke genetische eigenschap is voor studie, is dat een groot probleem.

Bij het onderzoek waren meer dan 300 instellingen betrokken die meewerkten aan het Consortium Genetic Investigation of Anthropometric Traits (GIANT, maar wie bedenkt deze acroniemen?) Meer dan 253.000 mensen lieten hun genomen analyseren en onderzoekers beperkten de meest voorkomende genetische varianten tot twee miljoen, die bij ten minste vijf procent van de deelnemers voorkwamen. Vervolgens vernauwden ze de twee miljoen genen tot alleen die gerelateerd aan lengte, en vonden 697 varianten in 424 genregio's. Deze regio's, zeggen ze, zouden de rest van de varianten kunnen bevatten die nog moeten worden ontdekt.

Er wordt aangenomen dat tot 80 procent van de lengte van een persoon wordt bepaald door genetica, maar het onderzoek toont aan dat het niet alleen genen zijn die direct verband houden met botgroei die worden geassocieerd met lang worden. Het mTOR-gen, dat bekend staat om zijn rol in celgroei, bleek bijvoorbeeld ook de lengte te verhogen. Dat gold ook voor genen die verband houden met het metabolisme van collageen (een structureel eiwit in het bindweefsel) en sommige genen die schijnbaar helemaal geen relatie hebben.

"Het is algemeen bekend dat mensen die zijn geboren uit lange ouders, zelf ook groter zijn", vertelde professor Tim Frayling van de University of Exeter Medical School, die toezicht hield op het onderzoek, aan de BBC. “Maar het verbaast me hoe complex het beeld is. … Dit gaat een lange weg om te voldoen aan wetenschappelijke nieuwsgierigheid die een echte impact zou kunnen hebben bij de behandeling van ziekten die kunnen worden beïnvloed door lengte, zoals osteoporose of kanker.”

Bron: Wood A, Esko T, Yang J. De rol van algemene variatie in de genomische en biologische architectuur van volwassen menselijke lengte definiëren. Natuurgenetica. 2014.


'Landmark'-studie lost een groot mysterie op over hoe genen de menselijke lengte bepalen

Voor lengte is DNA grotendeels het lot. Studies van identieke en twee-eiige tweelingen suggereren dat tot 80% van de variatie in lengte genetisch is. Maar de genen die verantwoordelijk zijn, zijn onderzoekers grotendeels ontgaan. Door nu genoomgegevens te verzamelen voor 4 miljoen mensen - de grootste studie ooit - hebben genetici een groot deel van deze 'ontbrekende erfelijkheid' voor hun rekening genomen, althans voor mensen van Europese afkomst. In deze groep hebben ze bijna 10.000 DNA-markers geïdentificeerd die de invloed van veelvoorkomende genetische varianten over lengte volledig lijken te verklaren.

"Dit is een echte mijlpaal", zegt Daniel MacArthur van het Garvan Institute of Medical Research in Australië.

Als de ontbrekende genetische bijdragen aan andere eigenschappen en ziekten kunnen worden geïdentificeerd en uitgebreid naar andere voorouders, kunnen de resultaten "nieuwe biologie informeren en bijdragen aan gepersonaliseerde geneeskunde", suggereert Loïc Yengo van de Universiteit van Queensland in St. Lucia, Australië, wiens team presenteerde het werk deze week online op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Society of Human Genetics. Genetici zouden bijvoorbeeld het risico op ziekten van mensen nauwkeuriger kunnen beoordelen op basis van genoomscans. Maar de studie laat sommige wetenschappers ontevreden achter omdat het alleen markers identificeert die zijn gekoppeld aan genen die de hoogte beïnvloeden, niet de genen.

Het mysterie van ontbrekende erfelijkheid dateert uit de late jaren 2000, toen onderzoekers nieuwe hulpmiddelen begonnen te gebruiken om menselijke genomen te scannen op gemeenschappelijke markers die verband houden met ziekten en eigenschappen. Ze verwachtten dat de resultaten van deze genoombrede associatiestudies (GWA) overeen zouden komen met het bewijs van de genetica van tweelingen en families, zoals de overweldigende invloed in rijke landen van genen op lengte, in plaats van omgevingsfactoren zoals voeding of kinderinfecties.

Maar het bleek dat elke geïdentificeerde marker, die zich in of vlakbij een relevant gen kan bevinden, slechts in geringe mate bijdraagt ​​aan een eigenschap of ziekterisico, en het optellen ervan loste het probleem niet op. Voor lengte verklaarden de eerste 40 DNA-markers die aan de eigenschap zijn gekoppeld slechts 5% van de variatie.

Er kwamen een aantal mogelijke verklaringen naar voren, waaronder zeldzame genvarianten die werden gemist door de GWA-onderzoeken, gen-gen-interacties en dat de tweelingstudies verkeerd waren. Maar Peter Visscher, leider van Yengo's team, betoogde dat het deels een kwestie was van het vinden van veel meer voorkomende varianten met zeer kleine effecten. Hij schatte dat dergelijke varianten 40% tot 50% van de genetische component van lengte zouden moeten uitmaken. Om de zwakke signalen uit te zoeken, zou echter het DNA van een groot aantal mensen moeten worden bestudeerd.

In 2018 hadden het team van Visscher en andere leden van een wereldwijd consortium genaamd GIANT DNA-gegevens van 700.000 mensen verzameld en 3300 gemeenschappelijke markers gevonden die 25% van de variatie in hoogte verklaarden. Nu, door DNA van 201 GWA-onderzoeken met 4,1 miljoen deelnemers te bekijken, heeft GIANT het totaal op ongeveer 9900 gemeenschappelijke markers gebracht, goed voor 40% van de variatie. Andere markeringen die zich in de buurt bevinden en waarschijnlijk samen worden geërfd, zijn verantwoordelijk voor nog eens 10% van de hoogtevariabiliteit.

Dat is nog steeds minder dan de 80% die wordt voorspeld door tweelingstudies. Maar vorig jaar maakte de groep van Visscher gebruik van sequentiegegevens van het hele genoom van een kleiner aantal mensen om aan te tonen dat zeldzame varianten - die gedragen door minder dan één op de 100 mensen - nog eens 30% van de variatie in lengte zouden moeten verklaren. (Het resultaat is vrijgegeven in een preprint van maart 2019 die het team aan het herzien is.)

Sommige genetici zeggen dat ze niet verbaasd zijn dat erfelijkheidslacunes kunnen worden opgevuld zodra genoeg mensen hun DNA hebben laten scannen. "Het was te verwachten", zegt Aravunda Chakravarti van de New York University. Het probleem blijft dat maar weinig van de aan de hoogte gekoppelde DNA-markers zijn gekoppeld aan specifieke genen die de eigenschap duidelijk veranderen. “Het ontbreekt in biologische zin meestal nog”, zegt David Goldstein van Columbia University.

De nieuwe bevindingen fleuren de vooruitzichten voor het opsporen van die genen op, zegt Yengo. In plaats van willekeurig over het hele genoom te worden verspreid, wat het een uitdaging zou maken om ooit greep te krijgen op de specifieke genen en hun rol, zijn de ongeveer 9900-markers beperkt tot slechts ongeveer 30% van het genoom. En veel clusteren in gebieden waarvan bekend is dat ze genen bevatten die betrokken zijn bij groei.


Welke genen maken je groter? Een heel stel, zo blijkt

Toen wetenschappers 15 jaar geleden voor het eerst het menselijk genoom uitlezen, was er goede hoop dat we snel zouden begrijpen hoe eigenschappen zoals lengte worden overgeërfd. Het is niet gemakkelijk geweest. Een enorme inspanning om lengtegerelateerde genen te vinden, verklaart tot nu toe slechts een fractie van deze eigenschap.

Nu zeggen wetenschappers dat ze wat meer vooruitgang hebben geboekt. En de inspanning is niet alleen nuttig om te begrijpen hoe genen de hoogte bepalen, maar ook hoe ze betrokken zijn bij het aansturen van vele andere menselijke eigenschappen.

Aanvankelijk leken deze problemen niet zo ingewikkeld. De 19e-eeuwse monnik Gregor Mendel ontdekte dat eigenschappen van zijn doperwten, zoals zachtheid en kleur, voorspelbaar konden worden doorgegeven van generatie op generatie.

Maar Joel Hirschhorn, een geneticus in het Boston Children's Hospital en het Broad Institute, zegt dat het duidelijk werd dat de meeste verhalen over erfelijkheid niet zo eenvoudig waren. Hoogte blijkt een goed voorbeeld te zijn.

"De lengte van mensen gedroeg zich niet als de erwten van Mendel", zegt Hirschhorn. "Het was niet alsof je twee lange mensen had en ze zouden een lang [kind] of een klein [kind] hebben. Vaak was het kind halverwege tussen de ouders."

Wetenschappers hebben dit 100 jaar geleden uitgelegd, toen ze zich realiseerden dat lengte werd beïnvloed door vele genen, en elk daarvan levert een kleine bijdrage.

Geiten en frisdrank

Amerikanen krimpen, terwijl Chinezen en Koreanen groeien

Dus toen het menselijk genoom werd gesequenced, dachten wetenschappers zoals Hirschhorn dat ze die gegevens konden doorzoeken om alle lengtegenen te volgen, en eindelijk te begrijpen hoe lengte - en in feite de meeste andere menselijke eigenschappen - door onze genen worden gevormd.

Die inspanning kwam langzaam op gang. Maar nu, zegt Hirschhorn. "Voor lengte zijn er ongeveer 700 varianten waarvan bekend is dat ze de hoogte beïnvloeden, elk met een vrij klein effect op de hoogte, meestal een millimeter of minder."

Die enorme wereldwijde inspanning omvatte het bestuderen van de genen van meer dan 700.000 vrijwilligers. Toch verklaren de eigenschappen die ze hebben gevonden slechts ongeveer een kwart van de erfelijke lengtefactoren.

En, frustrerend genoeg, voor de meeste van die varianten hebben wetenschappers geen idee wat ze eigenlijk doen.

Meestal duiken de varianten op in mysterieuze stukjes DNA tussen genen op onze chromosomen. Dat maakt het moeilijk om hun rol te bepalen.

Dus Hirschhorn en zijn leger van collega's, die woensdag in het journaal over de inspanning rapporteerden Natuur, probeerde een nieuwe tack.

Hun onderzoek richtte zich alleen op varianten die direct in de genen zelf zitten. Door te weten dat de genen dat doen, kunnen ze beter begrijpen hoe varianten de lengte kunnen beïnvloeden. Eén zit bijvoorbeeld in een gen dat hormonen beïnvloedt die de groei reguleren.

De varianten binnen genen zijn zeldzaam, maar sommige hebben een opmerkelijk grote invloed op de lengte.

"We hebben er een paar gevonden dat, als je ze draagt, je misschien een centimeter groter of een centimeter korter bent, in tegenstelling tot slechts een millimeter verschil dat we bij de vorige varianten vonden", zegt Hirschhorn.

Wetenschappers zijn nog ver verwijderd van het identificeren van alle genen die betrokken zijn bij gestalte, maar deze nieuwe bevindingen helpen hen de natuurlijke biochemie die de lengte beïnvloedt beter te begrijpen.

Volgens Constantine Stratakis, een kinderarts en wetenschappelijk directeur van het National Institute of Child Health and Human Development, is tot nu toe het grootste deel van ons begrip van lengte afkomstig van wetenschappers die kinderen bestuderen met abnormale groeipatronen.

"Er zijn zeldzame natuurexperimenten die ons hebben geleerd dat deze genen betrokken zijn bij de regulatie van groei", zegt hij. In feite ontdekte hij een van die zeldzame genen, gekoppeld aan een eigenschap die gigantisme wordt genoemd.

"Het leidt tot baby's die hun lengte verdubbelen of verdrievoudigen in het eerste levensjaar", zegt hij.

Deze natuurlijke experimenten zijn het meest nuttig geweest voor de behandeling van lengtestoornissen, maar Stratakis hoopt dat de methoden voor het zoeken naar het genoom uiteindelijk aanknopingspunten zullen bieden voor toekomstige behandelingen.

De grotere les hier is uitzoeken hoe de biologie van een complexe eigenschap als lengte echt werkt.

Zeldzame varianten kunnen soms een groot verschil maken, "maar meestal gaat het om systemen die op elkaar inwerken en die bepalen hoe een organisme zich gedraagt, groeit, of een ziekte heeft, een eigenschap ontwikkelt enzovoort", zegt Stratakis. "En hoewel het vernederend is om de complexiteit te zien, is het op dit moment niet onverwacht."

Wereldwijde gezondheid

De gezondheid van een land meten aan de hand van zijn hoogte

Hirschhorn en zijn collega's breiden hun toch al enorme studie van 700.000 proefpersonen uit. Die aanpak heeft geleid tot scepsis van sommige wetenschappers, die denken dat het verspilde moeite is.

David Goldstein, een professor in de genetica aan de Columbia University, zegt dat een uitgebreidere inspanning uiteindelijk elk bestaand gen kan impliceren, en dat helpt wetenschappers nauwelijks om de biologische factoren die bijdragen aan lengte te beperken.

Het is waarschijnlijk dat wetenschappers nooit zullen kunnen achterhalen wat deze honderden veel voorkomende varianten doen om de hoogte te beïnvloeden, zegt Goldstein. Hirschhorn gebruikte in plaats daarvan een veel betere strategie in deze laatste studie: op zoek naar zeldzame varianten die een grote klap uitdelen.

"We zullen waarschijnlijk niet helemaal in staat zijn om 100 procent van de genetische factoren te verklaren, maar in zekere zin is dat niet echt ons doel", zegt Hirschhorn. "Ons doel is om de genetica te gebruiken om ons best te doen om de biologie te begrijpen."

Daartoe kijken Hirschhorn en zijn collega's niet alleen naar lengte, ze graven in eigenschappen die mensen vatbaar maken voor diabetes en obesitas.


Discussie

De huidige studie van 180.520 gepaarde metingen van 86.037 volledige tweelingparen in 20 landen onthulde dat omgevingsfactoren die door tweelingen worden gedeeld, bijdragen aan de interindividuele variatie in lengte van de kindertijd tot de vroege volwassenheid. Het relatieve aandeel van gemeenschappelijke omgevingsfactoren was het grootst tijdens de eerste levensjaren en vertegenwoordigde bijna de helft van de variatie op de leeftijd van 1 jaar en nam af in de kindertijd en adolescentie. De interpretatie van deze resultaten verdient echter enige voorzichtigheid. Het is de vraag of tweelingstudies geschikt zijn om de erfelijkheid van lengte in de kindertijd in te schatten, aangezien vroege groeipatronen bij tweelingen aanzienlijk verschillen van eenlingengroeipatronen 25 . Prenatale omgevingsfactoren kunnen heel verschillend werken op MZ-tweelingen, wat leidt tot verschillen in lichaamsgrootte binnen paren (het meest extreme geval is het tweeling-naar-tweeling-transfusiesyndroom). Dit is een belangrijk probleem omdat in het klassieke tweelingontwerp erfelijkheid wordt geschat door de gelijkenis van MZ- en DZ-tweelingparen te vergelijken en dus zullen verschillen in lichaamsgrootte in MZ-paren resulteren in lagere erfelijkheidsschattingen. Aangezien kinderen er na de geboorte enkele jaren over kunnen doen om hun achterstand volledig in te halen, kan het grote aandeel van lengtevariatie dat wordt verklaard door de gedeelde omgeving in de kindertijd nog steeds een weerspiegeling zijn van deze prenatale omgevingsfactoren. Naast andere mogelijke verklaringen kan het zijn dat de gedeelde omgeving de effecten van de zwangerschapsduur of de effecten van de hogere meetfout (gecorreleerd bij tweelingen) op eerdere leeftijden vertegenwoordigt.

De invloed van de gedeelde omgeving op lengtevariatie tot 19 jaar, die consistent is met eerdere studies bij adolescenten 19 en volwassenen 21 met voldoende statistische power om deze component te detecteren, suggereert dat lengtevariatie bij volwassenen de leefomstandigheden in de kindertijd weerspiegelt. Studies hebben aangetoond dat de seculiere trend in de lengte van volwassenen optreedt tijdens de eerste twee levensjaren, voornamelijk als gevolg van een toename van de beenlengte 26 . Een plausibele verklaring is dat de periode van de snelste groei, wanneer het effect van een ongunstige omgeving het sterkst is, samenvalt met de periode waarin de meeste groei plaatsvindt in de lange beenderen van de benen 26 . Multinationale studies die de genetische en omgevingsinvloeden op lichaamslengtesegmenten analyseren, met name beenlengte, zijn dus nodig om de etiologie van totale lengtevariatie te ontrafelen. Het kleine maar aanzienlijke effect van een unieke omgeving op de hoogtevariatie, die zeer vergelijkbaar is tussen leeftijden, kan deels te wijten zijn aan een meetfout, die wordt gemodelleerd als onderdeel van unieke omgevingsfactoren. Het is echter waarschijnlijk dat het ook echte omgevingsfactoren weerspiegelt, bijvoorbeeld verschillende blootstelling aan kinderziekten.

Een recente en grote meta-analyse van tweelingcorrelaties en variantiecomponenten voor 17.804 eigenschappen, afzonderlijk uitgevoerd in vier leeftijdsgroepen (0-11, 12-17, 18-64 en 65+ jaar) toonde aan dat de erfelijkheidsschatting van lengte bij 12- 17 jaar was aanzienlijk langer dan bij 0-11 jaar 27 . Gezien de snelle groei die optreedt in de kindertijd, kindertijd en adolescentie, analyseerden we in deze op individuen gebaseerde gepoolde analyse de erfelijkheid van lengte in leeftijdsgroepen van één jaar. We ontdekten dat genetische bijdragen in de loop van de kindertijd toenemen met schattingen van erfelijkheid in het bereik van eerdere onderzoeken bij kinderen en volwassenen 15,16,18,20,21 . GWA-onderzoeken hebben veel voorkomende genetische varianten voor volwassen lengte geïdentificeerd. De meest recente GWA-meta-analyse bij 253.288 individuen van Europese afkomst identificeerde 697 genoombrede significante SNP's in 423 loci die samen een vijfde van de erfelijkheidsgraad voor volwassen lengte verklaarden 10 . Verder verklaarden in een onderzoek waarbij gebruik werd gemaakt van sequentiegegevens van het gehele genoom van 44.126 niet-verwante individuen, alle toegeschreven varianten 56% van de variantie voor lengte, wat suggereert dat ontbrekende erfelijkheidsgraad verwaarloosbaar is voor menselijke lengte 28 . Er is echter veel minder bekend over de genetica van lengte bij kinderen. Van der Valk et al. 29 vonden dat polygene scores op basis van 180 SNP's die eerder geassocieerd waren met de lengte van een volwassene 2,95% van de variantie van de lengte van de baby verklaarden en dat van 180 bekende loci voor volwassen lengte, slechts 11 genoom-breed significant geassocieerd waren met de lengte van de baby.

Het patroon van totale lengtevariatie tussen leeftijden werd grotendeels bepaald door genetische variantie. Het meest consistente resultaat is de toenemende genetische variantie met de leeftijd, die zijn hoogtepunt bereikt rond 13 jaar bij meisjes en 14 jaar bij jongens. Na dat punt, zelfs als de gemiddelde lengte bleef toenemen, begon de genetische variantie zodanig af te nemen dat in de late adolescentie de omvang vergelijkbaar was met die voordat de puberteit begon. De adolescentie wordt gekenmerkt door het begin van de puberteit en het optreden van groeispurten. Hoewel een seculiere en populatieafhankelijke afname is waargenomen in de leeftijd bij het begin van de puberteitsgroeispurt en de piekhoogtesnelheid sinds het midden van de 20e eeuw 30,31 , begint de puberale lengtespurt over het algemeen op de leeftijd van 10-11 jaar bij meisjes en 11-13 jaar jaar bij jongens en bereikt de maximale hoogtesnelheid op ongeveer 12 jaar en 14 jaar, respectievelijk 13,30 . In deze studie bevinden tweelingen binnen leeftijdsgroepen zich in verschillende stadia van de puberteit.Naast de substantiële erfelijkheidsgraad die is gerapporteerd voor puberale timing 32 , is ook een genoombrede genetische correlatie (0,13) gevonden tussen menarcheleeftijd en volwassen lengte 33 . In feite toonde een meta-analyse van de genoombrede associatie aan dat vijf loci geassocieerd met puberale timing meerdere aspecten van groei beïnvloedden, zowel vóór als tijdens de puberteit 34 . Daarom is het mogelijk dat een deel van de genetische variatie in lengte op deze leeftijden wordt verward met genetische variatie in puberteitsgebeurtenissen.

Ondanks de grotendeels vergelijkbare leeftijdspatronen die werden waargenomen bij jongens en meisjes, vertoonden jongens iets grotere erfelijkheidsschattingen en genetische variatie, vooral in de late adolescentie. Er is eerder melding gemaakt van grotere erfelijkheidswaarden bij jongens dan bij meisjes vanaf de geboorte tot 19 jaar 15 en op volwassen leeftijd 21 . Bovendien hebben sommige onderzoeken een geslachtsspecifiek genetisch effect op lengtevariatie bij adolescenten 19 en volwassenen 24 aangetoond. Het is duidelijk dat beide geslachtschromosomen betrokken zijn bij het bepalen van de gemiddelde lengte. Een korte gestalte is aangetoond bij vrouwen met het syndroom van Turner die slechts één X-chromosoom 35 hebben en een grotere gestalte die wordt gezien bij XYY-mannen in vergelijking met XY-mannen 36 . Geslachtschromosomen zijn echter ook in verband gebracht met hoogtevariatie, bijvoorbeeld Gudbjartsson et al. 37 identificeerden 27 regio's van het genoom, waaronder een locus op het X-chromosoom, die samen ongeveer 3,7% van de populatievariatie in lengte verklaarden. In onze multinationale gegevens werden de laagste genetische correlaties binnen DZ-paren van verschillend geslacht gevonden op 14-16 jaar en opnieuw op 18 jaar, wat suggereert dat geslachtsspecifieke genen een rol spelen in de genetische variatie van lengte, niet alleen tijdens de puberteit, maar ook in de late adolescentie.

Vergelijking tussen geografisch-culturele regio's toonde aan dat de gemiddelde hoogte het grootst was in Europa, iets korter in Noord-Amerika en Australië en het kortst in Oost-Azië, maar de totale variantie was het grootst in Noord-Amerika en Australië. Dienovereenkomstig was de genetische variatie ook het grootst in Noord-Amerika en Australië en het laagst in Oost-Azië. De relatieve verhoudingen van additieve en omgevingsvariaties waren echter meer vergelijkbaar in de verschillende geografisch-culturele regio's. Deze resultaten komen overeen met een eerdere vergelijkende tweelingstudie waaruit bleek dat het gemiddelde en de variantie van lengte groter waren in blanke dan in Oost-Aziatische populaties in de adolescentie, maar de erfelijkheidsschattingen waren nog steeds op hetzelfde niveau 19 . Een belangrijk deel van de verschillen in totale varianties tussen geografisch-culturele regio's was toe te schrijven aan genetische verschillen. Het kan zijn dat allelische frequenties en effecten van de genen die betrokken zijn bij lengte verschillen tussen Europeanen, Noord-Amerikanen en Australiërs en Oost-Aziaten, wat leidt tot verschillen in genetische variatie tussen de drie bevolkingsgroepen. Een recent onderzoek in 14 Europese landen wees uit dat veel onafhankelijke loci bijdragen aan genetische verschillen in lengte van de populatie en schat dat deze verschillen 24% van de vastgelegde additieve genetische variantie uitmaken 38 . Een groot deel van de verschillen in genetische variatie kan echter ook te wijten zijn aan gen-omgevingsinteracties die zijn gemodelleerd als onderdeel van de additieve genetische component in ons model. Dat wil zeggen, de grotere genetische variatie die bij blanken wordt waargenomen, zou kunnen ontstaan ​​​​omdat er een reeks genen is die sterker tot expressie wordt gebracht in westerse omgevingen. Zo bleek uit een onderzoek onder volwassenen van Japanse afkomst die in de Verenigde Staten wonen en autochtone Japanners dat Japanse mannen en vrouwen korter waren dan Japans-Amerikanen, wat suggereert dat omgevingsfactoren een rol spelen bij fysieke groei 39 . Om deze vraag in detail te analyseren, zou het verzamelen van tweelingen of GWA-onderzoeken nodig zijn bij niet-verwante individuen van Oost-Aziatische afkomst die in een westerse omgeving leven.

Uit het onderzoek bij blanke en Oost-Aziatische populaties bleek dat ongeveer 91% van de verschillen in de totale variantie tussen deze twee bevolkingsgroepen te wijten was aan genetische varianties 19 . Uit ons onderzoek bleek echter dat gedeelde omgevingsvariantie ook verschilde tussen geografisch-culturele regio's. De lagere gedeelde omgevingsvariantie die is waargenomen bij Oost-Aziatische meisjes en groter in Noord-Amerika en Australië tijdens de kindertijd, kan een weerspiegeling zijn van culturele verschillen in termen van voeding en andere milieubronnen. Het is ook belangrijk op te merken dat we onze Oost-Aziatische cohorten hebben beperkt tot welvarende Oost-Aziatische bevolkingsgroepen, inclusief de provincies Shandong en Guangdong, maar met uitzondering van armere delen van China. Zoals eerder gemeld, waren de erfelijkheidsschattingen van lengte aanzienlijk lager en de gebruikelijke milieuschattingen hoger in de armere gebieden 40 , wat kan wijzen op grotere verschillen tussen families in de voedings- en infectiegeschiedenis in deze gebieden van China. Dit benadrukt de noodzaak om gegevens te verzamelen over tweelingen die onder verschillende milieublootstellingen leven.

De belangrijkste kracht van de huidige studie is de zeer grote steekproefomvang van onze multinationale database van tweelingcohorten, met lengtegegevens van 1 tot 19 jaar oud, waardoor een meer gedetailleerd onderzoek mogelijk is van de genetische en omgevingsbijdragen aan individuele verschillen in lengte tijdens de kindertijd en adolescentie dan in de vorige studies. Tweelingdeelnemers komen uit 20 verschillende landen, waardoor het mogelijk is om de analyses te stratificeren naar regio's die verschillende etniciteiten en omgevingen vertegenwoordigen. Belangrijke voordelen van individueel gebaseerde data zijn betere mogelijkheden voor statistische modellering en het ontbreken van publicatiebias. Ons onderzoek heeft echter ook beperkingen. De aanname van gelijke omgeving, waarop de tweelingmethodologie is gebaseerd, veronderstelt dat MZ- en DZ-tweelingen in gelijke mate worden blootgesteld aan omgevingsfactoren die relevant zijn voor de uitkomst. Als de aanname van gelijke omgeving wordt geschonden, moet dit worden gezien als verschillen in varianties tussen MZ- en DZ-tweelingen, maar we hebben dergelijk bewijs niet gevonden. In het klassieke tweelingontwerp verhoogt het fenotypische assortiment de DZ-correlaties en verhoogt zo de gemeenschappelijke omgevingscomponent wanneer er geen rekening mee wordt gehouden in de modellering. Assortatieve paring wordt algemeen erkend voor lengte en toen de mogelijke onderschatting van erfelijkheidsschattingen werd gecorrigeerd met behulp van een steekproef van tweelingen en hun ouders 41 , toonden deze auteurs aan dat dit de erfelijkheidsschattingen verhoogde van 0,75 tot 0,85. In onze database hebben we geen informatie over de lengte van de ouders en konden we dus geen rekening houden met assortatieve paring, wat dus een deel van de gedeelde omgevingsvariatie zou kunnen verklaren. Een recente studie toonde aan dat verhoogde homozygotie, die wordt beïnvloed door inteelt, geassocieerd was met verminderde lengte en dat de effectgroottes vergelijkbaar waren in verschillende continentale groepen en populaties met verschillende graden van genoombrede homozygotie 42 . Deze auteurs suggereerden dus dat homozygotie, in plaats van verwarring als gevolg van omgevings- of additieve genetische effecten, direct bijdraagt ​​aan fenotypische variantie 42 . Verder waren de meeste lengtematen zelfgerapporteerd 43 , die gevoelig zijn voor fouten en onze analyses kunnen vertekenen in de richting van lagere erfelijkheidsschattingen en hogere schattingen van unieke omgevingseffecten. Ten slotte zijn landen en/of etnisch-culturele regio's niet gelijk vertegenwoordigd en is de database zwaar gewogen naar populaties die de verwesterde levensstijl volgen, zelfs toen de grote meerderheid van de tweelingcohorten in de wereld aan dit project deelnamen, hadden onze gegevens nog steeds een beperkte kracht voor Oost-Azië vooral in de adolescentie. Een nog groter probleem is dat er weinig gegevens beschikbaar zijn uit Zuid-Azië, het Midden-Oosten en Afrika en geen gegevens uit Zuid-Amerika. Dit toont de noodzaak aan van nieuwe dataverzamelingen in deze regio's.

Onze bevindingen bieden meer inzicht in lengtevariatie tijdens de kindertijd en adolescentie in populaties die verschillende etniciteiten vertegenwoordigen en worden blootgesteld aan verschillende omgevingen. Het is de moeite waard om voor toekomstig onderzoek te onderzoeken of dezelfde genetische en omgevingsfactoren die bijdragen aan lengtevariatie in de loop van de tijd actief zijn of dat nieuwe genen of nieuwe omgevingsfactoren op verschillende leeftijden beginnen te werken, en om de erfelijkheid van groei in lengte te analyseren. Verder is een grote uitdaging in toekomstige studies met meer informatie over geboorte- en zwangerschapsgerelateerde variabelen het onderzoeken van de redenen voor de lage erfelijkheid van lengte op jonge leeftijd.

Concluderend, omgevingsfactoren die gedeeld worden door tweelingen oefenen hun grootste invloed uit op lengtevariatie in de kindertijd, maar deze effecten blijven bestaan ​​tot het begin van de volwassenheid. Genetische variatie in lengte nam gestaag toe tijdens de kindertijd en bereikte zijn hoogtepunt rond 13 jaar bij meisjes en 14 jaar bij jongens, wat kan worden verward met genetische variatie in puberteitsgebeurtenissen. Vooral in de adolescentie was er een trend naar iets grotere genetische variatie bij jongens dan bij meisjes en een deel van de genetische variatie van lengte was seksespecifiek. De genetische variatie in lengte was groter in Noord-Amerika en Australië en Europa in vergelijking met Oost-Azië, maar de relatieve proporties van genetische en omgevingsvariaties tussen deze drie geografisch-culturele regio's waren ongeveer gelijk. Deze bevindingen suggereren dat, ondanks verschillende etniciteiten en blootstelling aan de omgeving, genetische factoren een belangrijke rol spelen bij lengtevariatie in de adolescentie en vroege volwassenheid, maar omgevingsfactoren die gedeeld worden door co-tweelingen zijn ook belangrijk.


Wat is het verschil tussen een gen en een allel in de biologie?

Ik begrijp dat een gen de codering is voor een bepaalde eigenschap, maar ik begrijp niet echt hoe een allel en een gen verschillen? Alles wat mij is verteld is dat een allel de alternatieve vorm van een gen is? Kan iemand mij aub een voorbeeld geven?

1 antwoord

Het verschil tussen gen en allel kan worden begrepen met behulp van een voorbeeld zoals hieronder wordt uitgelegd.

Uitleg:

Het is waar dat een gen codeert voor een bepaalde eigenschap en een allel de alternatieve vorm van een gen is.

Laten we een voorbeeld nemen van een erwtenplant waaraan Mendel werkte en erfwetten voorstelde.

In erwtenplant bepaalt een gen de hoogte van de plant, of deze nu groot of dwerg is. Mendel nam maar liefst zeven verschillende eigenschappen in erwtenplant waar, zoals hoogte, kleur van bloem, kleur van zaadlobben, vorm van zaadlobben, enz. Al deze eigenschappen hebben duidelijke alternatieve uitdrukkingen. Plant kan lang of dwerg zijn, paarse of witte bloemen dragen, geelgekleurde zaadlobben of groen gekleurde zaadlobben hebben, enz.

Elk van deze eigenschappen wordt gecontroleerd door een specifiek gen.

Gene-controlerende hoogte kan in twee vormen voorkomen, de ene maakt de plant groot en de andere dwerg.

Op dezelfde manier komt gen-controlerende bloemkleur voor in twee vormen, de ene maakt de bloem paars en de andere wit enzovoort voor alle andere eigenschappen.

Deze alternatieve vormen van elk gen worden allelen genoemd. Elk gen heeft dus twee allelen.

De genen bevinden zich op chromosomen op een specifieke locatie. In een diploïde organisme heeft elke cel twee sets chromosomen, één die elk van elke ouder wordt geërfd. De twee chromosomen van een homoloog paar hebben identieke genen op overeenkomstige loci. De genen op twee chromosomen, die dezelfde eigenschap vertegenwoordigen, hebben echter hetzelfde allel of een alternatief allel.

Bijvoorbeeld in erwtenplant allel T Maakt plant hoog en allel t maakt de plant dwerg. T-allel is dominant allel en t-allel is recessief allel.

De plant zal homozygoot lang zijn (TT) als beide allelen van hoogte hetzelfde zijn en heterozygoot (Tt) als twee allelen verschillend zijn. Beide planten zullen zo groot zijn als allel T (dominant allel) overheerst allel t (recessief allel).

Ik hoop dat je nu duidelijk bent over het verschil tussen gen en allel, zoals ik probeerde uit te leggen met behulp van een specifiek voorbeeld. Je bent van harte welkom om het me te vragen als je nog twijfelt.


Genen hebben complexe functies

Verdere complexiteit ontstond met de ontdekking van alternatieve splicing en meerdere promotors. In veel eukaryote genen kunnen de exons op verschillende manieren worden gecombineerd om nauw verwante maar enigszins verschillende eiwitten te maken, isovormen genaamd. Er kunnen meerdere promotors zijn, sommige binnen het gen, die beginnen met transcriptie op verschillende plaatsen binnen het gen. Een dergelijk voorbeeld wordt geïllustreerd in figuur 2. Het dystrofine-gen codeert voor een spiereiwit dat, wanneer het afwezig is, Duchenne-spierdystrofie veroorzaakt. Andere isovormen van dystrofine komen tot expressie in witte bloedcellen, neuronen en de Schwann-cellen die neuronen omhullen met isolatie.

Het is dus moeilijk om te spreken van 'het' dystrofine-gen, omdat de alternatieve splicing van niet-aaneengesloten stukjes RNA een verscheidenheid aan

Met deze complicaties wordt het definiëren van een gen nog ingewikkelder. Hoewel het mogelijk zou zijn om de reeks dystrofine-isovormen te beschrijven als voortkomend uit een gelijk aantal genen, vinden de meeste biologen dat onnodig complex. In plaats daarvan wordt het gen gedefinieerd als een DNA-sequentie die wordt getranscribeerd als een enkele eenheid en een die codeert voor een reeks nauw verwante polypeptiden of RNA-moleculen. Er is dus één dystrofine-gen, dat op verschillende tijdstippen in verschillende weefsels codeert voor elk van de bekende dystrofine-isovormen. Dit is samengevat als 'één gen, veel polypeptiden'


Inhoud

Het woord genetica stamt af van het oude Griekse γενετικός genetikos wat "genitief" / "generatief" betekent, wat op zijn beurt is afgeleid van γένεσις Genesis betekenis "oorsprong". [4] [5] [6]

De waarneming dat levende wezens eigenschappen van hun ouders erven, wordt al sinds de prehistorie gebruikt om gewassen en dieren te verbeteren door selectief fokken. [7] De moderne wetenschap van de genetica, die dit proces trachtte te begrijpen, begon met het werk van de Augustijner monnik Gregor Mendel in het midden van de 19e eeuw. [8]

Vóór Mendel was Imre Festetics, een Hongaarse edelman, die vóór Mendel in Kőszeg woonde, de eerste die het woord 'genetica' gebruikte. Hij beschreef verschillende regels van genetische overerving in zijn werk De genetische wet van de natuur (Die gesätze der Natur, 1819). Zijn tweede wet is dezelfde als die van Mendel. In zijn derde wet ontwikkelde hij de basisprincipes van mutatie (hij kan worden beschouwd als een voorloper van Hugo de Vries). [9]

Andere theorieën over overerving gingen aan Mendels werk vooraf. Een populaire theorie in de 19e eeuw, geïmpliceerd door Charles Darwin's 1859 Over de herkomst van soorten, was vermenging van overerving: het idee dat individuen een soepele mix van eigenschappen van hun ouders erven. [10] Het werk van Mendel leverde voorbeelden op waarin eigenschappen beslist niet gemengd werden na hybridisatie, wat aantoont dat eigenschappen worden geproduceerd door combinaties van verschillende genen in plaats van een continu mengsel. Het mengen van eigenschappen in het nageslacht wordt nu verklaard door de werking van meerdere genen met kwantitatieve effecten. Een andere theorie die destijds enige steun had, was de overerving van verworven eigenschappen: de overtuiging dat individuen eigenschappen erven die door hun ouders zijn versterkt. Het is nu bekend dat deze theorie (vaak geassocieerd met Jean-Baptiste Lamarck) onjuist is - de ervaringen van individuen hebben geen invloed op de genen die ze aan hun kinderen doorgeven. [11] Andere theorieën omvatten de pangenese van Charles Darwin (die zowel verworven als geërfde aspecten) en Francis Galtons herformulering van pangenesis als zowel deeltjesvormig als erfelijk. [12]

Mendeliaanse en klassieke genetica

De moderne genetica begon met Mendels onderzoek naar de aard van overerving in planten. In zijn krant "Versuche über Pflanzenhybriden" ("Experimenten op plantenhybridisatie"), gepresenteerd in 1865 aan de Naturforschender Verein (Society for Research in Nature) in Brünn, traceerde Mendel de overervingspatronen van bepaalde eigenschappen in erwtenplanten en beschreef ze wiskundig. [13] Hoewel dit overervingspatroon slechts voor een paar eigenschappen kon worden waargenomen, suggereerde Mendels werk dat erfelijkheid deeltjesvormig was, niet verworven, en dat de overervingspatronen van veel eigenschappen konden worden verklaard door middel van eenvoudige regels en verhoudingen.

Het belang van Mendels werk werd pas breed begrepen in 1900, na zijn dood, toen Hugo de Vries en andere wetenschappers zijn onderzoek herontdekten. William Bateson, een voorstander van Mendels werk, bedacht het woord genetica in 1905 [14] [15] (het bijvoeglijk naamwoord genetisch, afgeleid van het Griekse woord Genesis—γένεσις, "oorsprong", dateert van vóór het zelfstandig naamwoord en werd voor het eerst in biologische zin gebruikt in 1860 [16] ). Bateson fungeerde beide als mentor en werd aanzienlijk geholpen door het werk van andere wetenschappers van het Newnham College in Cambridge, met name het werk van Becky Saunders, Nora Darwin Barlow en Muriel Wheldale Onslow. [17] Bateson maakte het gebruik van het woord populair genetica om de studie van overerving te beschrijven in zijn inaugurele rede voor de Derde Internationale Conferentie over Planthybridisatie in Londen in 1906. [18]

Na de herontdekking van Mendels werk probeerden wetenschappers vast te stellen welke moleculen in de cel verantwoordelijk waren voor overerving. In 1900 begon Nettie Stevens met het bestuderen van de meelworm. [19] In de volgende 11 jaar ontdekte ze dat vrouwen alleen het X-chromosoom hadden en dat mannen zowel X- als Y-chromosomen hadden. [19] Ze kon concluderen dat seks een chromosomale factor is en wordt bepaald door de man. [19] In 1911 betoogde Thomas Hunt Morgan dat genen op chromosomen liggen, gebaseerd op waarnemingen van een geslachtsgebonden witte-oogmutatie bij fruitvliegen. [20] In 1913 gebruikte zijn leerling Alfred Sturtevant het fenomeen van genetische koppeling om aan te tonen dat genen lineair op het chromosoom zijn gerangschikt. [21]

Moleculaire genetica Bewerken

Hoewel bekend was dat genen op chromosomen voorkomen, zijn chromosomen samengesteld uit zowel eiwit als DNA, en wetenschappers wisten niet welke van de twee verantwoordelijk is voor overerving. In 1928 ontdekte Frederick Griffith het fenomeen transformatie (zie het experiment van Griffith): dode bacteriën konden genetisch materiaal overdragen om andere nog levende bacteriën te "transformeren". Zestien jaar later, in 1944, identificeerde het Avery-MacLeod-McCarty-experiment DNA als het molecuul dat verantwoordelijk is voor transformatie. [22] De rol van de kern als opslagplaats van genetische informatie in eukaryoten was door Hämmerling in 1943 vastgesteld in zijn werk aan de eencellige alg Acetabularia. [23] Het Hershey-Chase-experiment in 1952 bevestigde dat DNA (in plaats van eiwit) het genetische materiaal is van de virussen die bacteriën infecteren, wat verder bewijs levert dat DNA het molecuul is dat verantwoordelijk is voor overerving. [24]

James Watson en Francis Crick bepaalden de structuur van DNA in 1953, met behulp van het röntgenkristallografiewerk van Rosalind Franklin en Maurice Wilkins, dat aangaf dat DNA een spiraalvormige structuur heeft (d.w.z. de vorm van een kurkentrekker). [25] [26] Hun model met dubbele helix had twee DNA-strengen met de nucleotiden naar binnen gericht, elk met een complementaire nucleotide op de andere streng om te vormen wat lijkt op sporten op een gedraaide ladder. [27] Deze structuur toonde aan dat genetische informatie bestaat in de sequentie van nucleotiden op elke DNA-streng. De structuur suggereerde ook een eenvoudige methode voor replicatie: als de strengen worden gescheiden, kunnen voor elke streng nieuwe partnerstrengen worden gereconstrueerd op basis van de sequentie van de oude streng. Deze eigenschap geeft DNA zijn semi-conservatieve aard, waarbij één streng nieuw DNA afkomstig is van een originele ouderstreng. [28]

Hoewel de structuur van DNA liet zien hoe overerving werkt, was nog niet bekend hoe DNA het gedrag van cellen beïnvloedt. In de daaropvolgende jaren probeerden wetenschappers te begrijpen hoe DNA het proces van eiwitproductie regelt. [29] Er werd ontdekt dat de cel DNA als sjabloon gebruikt om bijpassend boodschapper-RNA te creëren, moleculen met nucleotiden die erg op DNA lijken. De nucleotidesequentie van een boodschapper-RNA wordt gebruikt om een ​​aminozuursequentie in eiwit te creëren. Deze vertaling tussen nucleotidesequenties en aminozuursequenties staat bekend als de genetische code. [30]

Met het hernieuwde moleculaire begrip van overerving kwam er een explosie van onderzoek. [31] Een opmerkelijke theorie ontstond in 1973 van Tomoko Ohta met haar wijziging van de neutrale theorie van moleculaire evolutie door de bijna neutrale theorie van moleculaire evolutie te publiceren. In deze theorie benadrukte Ohta het belang van natuurlijke selectie en het milieu voor de snelheid waarmee genetische evolutie plaatsvindt. [32] Een belangrijke ontwikkeling was de DNA-sequencing van ketenbeëindiging in 1977 door Frederick Sanger. Met deze technologie kunnen wetenschappers de nucleotidesequentie van een DNA-molecuul lezen. [33] In 1983 ontwikkelde Kary Banks Mullis de polymerasekettingreactie, die een snelle manier bood om een ​​specifiek stuk DNA uit een mengsel te isoleren en te amplificeren. [34] De inspanningen van het Human Genome Project, Department of Energy, NIH, en parallelle privé-inspanningen van Celera Genomics leidden in 2003 tot de sequentiebepaling van het menselijk genoom. [35] [36]

Discrete overerving en de wetten van Mendel

Op het meest fundamentele niveau vindt overerving in organismen plaats door het doorgeven van afzonderlijke erfelijke eenheden, genen genaamd, van ouders op nakomelingen. [37] Deze eigenschap werd voor het eerst waargenomen door Gregor Mendel, die de segregatie van erfelijke eigenschappen in erwtenplanten bestudeerde. [13] [38] In zijn experimenten waarin hij de eigenschap voor bloemkleur bestudeerde, merkte Mendel op dat de bloemen van elke erwtenplant ofwel paars of wit waren - maar nooit een intermediair tussen de twee kleuren. Deze verschillende, discrete versies van hetzelfde gen worden allelen genoemd.

In het geval van de erwt, een diploïde soort, heeft elke individuele plant twee exemplaren van elk gen, één exemplaar geërfd van elke ouder. [39] Veel soorten, waaronder mensen, hebben dit overervingspatroon. Diploïde organismen met twee kopieën van hetzelfde allel van een bepaald gen worden homozygoot genoemd op die genlocus, terwijl organismen met twee verschillende allelen van een bepaald gen heterozygoot worden genoemd.

De verzameling allelen voor een bepaald organisme wordt het genotype genoemd, terwijl de waarneembare eigenschappen van het organisme het fenotype worden genoemd. Wanneer organismen heterozygoot zijn voor een gen, wordt vaak één allel dominant genoemd omdat zijn eigenschappen het fenotype van het organisme domineren, terwijl het andere allel recessief wordt genoemd omdat zijn eigenschappen afnemen en niet worden waargenomen. Sommige allelen hebben geen volledige dominantie en hebben in plaats daarvan een onvolledige dominantie door een intermediair fenotype tot expressie te brengen, of codominantie door beide allelen tegelijk tot expressie te brengen. [40]

Wanneer een paar organismen zich seksueel voortplanten, erven hun nakomelingen willekeurig een van de twee allelen van elke ouder. Deze observaties van discrete overerving en de segregatie van allelen staan ​​gezamenlijk bekend als de eerste wet van Mendel of de wet van segregatie.

Notatie en diagrammen

Genetici gebruiken diagrammen en symbolen om overerving te beschrijven. Een gen wordt weergegeven door één of enkele letters. Vaak wordt een "+"-symbool gebruikt om het gebruikelijke, niet-mutante allel voor een gen te markeren. [41]

In bevruchtings- en kweekexperimenten (en vooral bij het bespreken van de wetten van Mendel) worden de ouders aangeduid als de "P" -generatie en de nakomelingen als de "F1" (eerste kinderlijke) generatie. Wanneer de F1-nakomelingen met elkaar paren, worden de nakomelingen de "F2" (tweede kinderlijke) generatie genoemd. Een van de gebruikelijke diagrammen die worden gebruikt om het resultaat van kruisingen te voorspellen, is het Punnett-vierkant.

Bij het bestuderen van menselijke genetische ziekten gebruiken genetici vaak stamboomdiagrammen om de overerving van eigenschappen weer te geven. [42] Deze grafieken brengen de overerving van een eigenschap in een stamboom in kaart.

Meerdere geninteracties Bewerken

Organismen hebben duizenden genen, en bij seksueel voortplantende organismen sorteren deze genen over het algemeen onafhankelijk van elkaar. Dit betekent dat de overerving van een allel voor gele of groene erwtenkleur niet gerelateerd is aan de overerving van allelen voor witte of paarse bloemen. Dit fenomeen, dat bekend staat als de "tweede wet van Mendel" of de "wet van onafhankelijk assortiment", betekent dat de allelen van verschillende genen tussen ouders worden geschud om nakomelingen te vormen met veel verschillende combinaties. (Sommige genen sorteren niet onafhankelijk van elkaar, wat een genetische koppeling aantoont, een onderwerp dat later in dit artikel wordt besproken.)

Vaak kunnen verschillende genen een interactie aangaan op een manier die dezelfde eigenschap beïnvloedt. In de Blue-eyed Mary (Omphalodes verna), bestaat er bijvoorbeeld een gen met allelen die de kleur van bloemen bepalen: blauw of magenta. Een ander gen bepaalt echter of de bloemen kleur hebben of wit zijn. Als een plant twee exemplaren van dit witte allel heeft, zijn de bloemen wit, ongeacht of het eerste gen blauwe of magenta allelen heeft. Deze interactie tussen genen wordt epistasie genoemd, waarbij het tweede gen epistatisch is voor het eerste. [43]

Veel eigenschappen zijn geen discrete kenmerken (bijv. paarse of witte bloemen) maar zijn in plaats daarvan continue kenmerken (bijv. menselijke lengte en huidskleur). Deze complexe eigenschappen zijn producten van vele genen. [44] De invloed van deze genen wordt in verschillende mate gemedieerd door de omgeving die een organisme heeft ervaren. De mate waarin de genen van een organisme bijdragen aan een complexe eigenschap wordt erfelijkheid genoemd. [45] Het meten van de erfelijkheidsgraad van een eigenschap is relatief - in een meer variabele omgeving heeft de omgeving een grotere invloed op de totale variatie van de eigenschap. Menselijke lengte is bijvoorbeeld een eigenschap met complexe oorzaken. Het heeft een erfelijkheidsgraad van 89% in de Verenigde Staten. In Nigeria, waar mensen een meer variabele toegang tot goede voeding en gezondheidszorg ervaren, heeft lengte echter een erfelijkheidsgraad van slechts 62%. [46]

DNA en chromosomen Bewerken

De moleculaire basis voor genen is deoxyribonucleïnezuur (DNA). DNA is samengesteld uit een keten van nucleotiden, waarvan er vier soorten zijn: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). Genetische informatie bestaat in de sequentie van deze nucleotiden, en genen bestaan ​​als sequenties langs de DNA-keten. [47] Virussen zijn de enige uitzondering op deze regel - soms gebruiken virussen het zeer vergelijkbare molecuul RNA in plaats van DNA als hun genetisch materiaal. [48] ​​Virussen kunnen zich niet voortplanten zonder een gastheer en worden niet beïnvloed door veel genetische processen, dus worden ze meestal niet als levende organismen beschouwd.

DNA bestaat normaal gesproken als een dubbelstrengs molecuul, opgerold in de vorm van een dubbele helix. Elk nucleotide in DNA paren bij voorkeur met zijn partnernucleotide op de tegenovergestelde streng: A paren met T en C paren met G. Dus, in zijn tweestrengige vorm, bevat elke streng in feite alle noodzakelijke informatie, overbodig met zijn partnerstreng. Deze structuur van DNA is de fysieke basis voor overerving: DNA-replicatie dupliceert de genetische informatie door de strengen te splitsen en elke streng te gebruiken als een sjabloon voor de synthese van een nieuwe partnerstreng. [49]

Genen zijn lineair gerangschikt langs lange ketens van DNA-basenpaarsequenties. In bacteriën bevat elke cel meestal een enkele cirkelvormige genofoor, terwijl eukaryote organismen (zoals planten en dieren) hun DNA hebben gerangschikt in meerdere lineaire chromosomen. Deze DNA-strengen zijn vaak extreem lang, het grootste menselijke chromosoom is bijvoorbeeld ongeveer 247 miljoen basenparen lang. [50] Het DNA van een chromosoom is geassocieerd met structurele eiwitten die de toegang tot het DNA organiseren, verdichten en controleren, waardoor een materiaal wordt gevormd dat chromatine wordt genoemd in eukaryoten. chromatine is meestal samengesteld uit nucleosomen, DNA-segmenten die rond kernen van histon-eiwitten zijn gewikkeld. [51] De volledige set erfelijk materiaal in een organisme (meestal de gecombineerde DNA-sequenties van alle chromosomen) wordt het genoom genoemd.

DNA wordt meestal gevonden in de kern van cellen, maar Ruth Sager hielp bij de ontdekking van niet-chromosomale genen die buiten de kern werden gevonden. [52] In planten worden deze vaak gevonden in de chloroplasten en in andere organismen, in de mitochondriën. [52] Deze niet-chromosomale genen kunnen nog steeds door beide partners worden doorgegeven in seksuele reproductie en ze beheersen een verscheidenheid aan erfelijke kenmerken die zich vermenigvuldigen en generaties lang actief blijven. [52]

Terwijl haploïde organismen slechts één kopie van elk chromosoom hebben, zijn de meeste dieren en veel planten diploïde, met twee exemplaren van elk chromosoom en dus twee exemplaren van elk gen. [39] De twee allelen voor een gen bevinden zich op identieke loci van de twee homologe chromosomen, elk allel geërfd van een andere ouder.

Veel soorten hebben zogenaamde geslachtschromosomen die het geslacht van elk organisme bepalen. [53] Bij mensen en veel andere dieren bevat het Y-chromosoom het gen dat de ontwikkeling van de specifiek mannelijke kenmerken veroorzaakt. In de evolutie heeft dit chromosoom het grootste deel van zijn inhoud en ook de meeste genen verloren, terwijl het X-chromosoom vergelijkbaar is met de andere chromosomen en veel genen bevat. Dit gezegd hebbende, ontdekte Mary Frances Lyon dat er sprake is van inactivatie van het X-chromosoom tijdens de voortplanting om te voorkomen dat twee keer zoveel genen aan het nageslacht worden doorgegeven. [54] De ontdekking van Lyon leidde tot de ontdekking van andere dingen, waaronder X-gebonden ziekten. [54] De X- en Y-chromosomen vormen een sterk heterogeen paar.

Reproductie bewerken

Wanneer cellen zich delen, wordt hun volledige genoom gekopieerd en elke dochtercel erft één kopie. Dit proces, mitose genaamd, is de eenvoudigste vorm van voortplanting en vormt de basis voor ongeslachtelijke voortplanting. Ongeslachtelijke voortplanting kan ook voorkomen in meercellige organismen, waarbij nakomelingen worden geproduceerd die hun genoom erven van een alleenstaande ouder. Nakomelingen die genetisch identiek zijn aan hun ouders worden klonen genoemd.

Eukaryote organismen gebruiken vaak seksuele reproductie om nakomelingen te genereren die een mengsel van genetisch materiaal bevatten dat is geërfd van twee verschillende ouders. Het proces van seksuele reproductie wisselt tussen vormen die enkele kopieën van het genoom (haploïde) en dubbele kopieën (diploïde) bevatten. [39] Haploïde cellen fuseren en combineren genetisch materiaal om een ​​diploïde cel met gepaarde chromosomen te creëren. Diploïde organismen vormen haploïden door te delen, zonder hun DNA te repliceren, om dochtercellen te creëren die willekeurig één van elk paar chromosomen erven. De meeste dieren en veel planten zijn gedurende het grootste deel van hun leven diploïde, waarbij de haploïde vorm wordt gereduceerd tot eencellige gameten zoals sperma of eieren.

Hoewel ze de haploïde/diploïde methode van seksuele voortplanting niet gebruiken, hebben bacteriën veel methoden om nieuwe genetische informatie te verkrijgen. Sommige bacteriën kunnen conjugatie ondergaan, waarbij een klein cirkelvormig stukje DNA op een andere bacterie wordt overgedragen. [55] Bacteriën kunnen ook ruwe DNA-fragmenten opnemen die in de omgeving worden gevonden en deze in hun genomen integreren, een fenomeen dat bekend staat als transformatie. [56] Deze processen resulteren in horizontale genoverdracht, waarbij fragmenten van genetische informatie worden overgedragen tussen organismen die anders niets met elkaar te maken zouden hebben. Natuurlijke bacteriële transformatie komt voor bij veel bacteriesoorten en kan worden beschouwd als een seksueel proces voor het overbrengen van DNA van de ene cel naar een andere cel (meestal van dezelfde soort). [57] Transformatie vereist de werking van talrijke bacteriële genproducten, en de primaire adaptieve functie ervan lijkt herstel van DNA-schade in de ontvangende cel te zijn. [57]

Recombinatie en genetische koppeling

De diploïde aard van chromosomen zorgt ervoor dat genen op verschillende chromosomen onafhankelijk van elkaar kunnen worden gesorteerd of kunnen worden gescheiden van hun homologe paar tijdens seksuele reproductie, waarbij haploïde gameten worden gevormd. Zo kunnen nieuwe combinaties van genen ontstaan ​​in het nageslacht van een paar. Genen op hetzelfde chromosoom zouden theoretisch nooit recombineren. Ze doen dat echter wel, via het cellulaire proces van chromosomale cross-over. Tijdens cross-over wisselen chromosomen stukken DNA uit, waardoor de gen-allelen tussen de chromosomen effectief worden geschud. [58] Dit proces van chromosomale cross-over vindt meestal plaats tijdens meiose, een reeks celdelingen die haploïde cellen creëren. Meiotische recombinatie, met name in microbiële eukaryoten, lijkt de adaptieve functie van herstel van DNA-schade te dienen. [57]

De eerste cytologische demonstratie van kruising werd uitgevoerd door Harriet Creighton en Barbara McClintock in 1931. Hun onderzoek en experimenten met maïs leverden cytologisch bewijs voor de genetische theorie dat genen op gepaarde chromosomen gekoppeld zijn, in feite plaatsen verwisselen van de ene homoloog naar de andere. [59]

De kans op chromosomale cross-over tussen twee gegeven punten op het chromosoom is gerelateerd aan de afstand tussen de punten. Voor een willekeurig lange afstand is de kans op crossover groot genoeg dat de overerving van de genen effectief ongecorreleerd is. [60] Voor genen die dichter bij elkaar liggen, betekent de lagere kans op cross-over echter dat de genen genetische koppelingsallelen vertonen voor de twee genen die meestal samen worden geërfd. De hoeveelheden koppeling tussen een reeks genen kunnen worden gecombineerd om een ​​lineaire koppelingskaart te vormen die ruwweg de rangschikking van de genen langs het chromosoom beschrijft. [61]

Genetische code Bewerken

Genen drukken hun functionele effect over het algemeen uit door de productie van eiwitten, dit zijn complexe moleculen die verantwoordelijk zijn voor de meeste functies in de cel. Eiwitten zijn opgebouwd uit een of meer polypeptideketens, die elk zijn samengesteld uit een sequentie van aminozuren, en de DNA-sequentie van een gen (via een RNA-tussenproduct) wordt gebruikt om een ​​specifieke aminozuursequentie te produceren. Dit proces begint met de productie van een RNA-molecuul met een sequentie die overeenkomt met de DNA-sequentie van het gen, een proces dat transcriptie wordt genoemd.

Dit boodschapper-RNA-molecuul dient vervolgens om een ​​overeenkomstige aminozuursequentie te produceren via een proces dat translatie wordt genoemd. Elke groep van drie nucleotiden in de sequentie, een codon genoemd, komt overeen met een van de twintig mogelijke aminozuren in een eiwit of met een instructie om de aminozuursequentie te beëindigen. Deze overeenkomst wordt de genetische code genoemd. [62] De informatiestroom is unidirectioneel: informatie wordt overgedragen van nucleotidesequenties naar de aminozuursequentie van eiwitten, maar gaat nooit van eiwit terug naar de DNA-sequentie - een fenomeen dat Francis Crick het centrale dogma van de moleculaire biologie noemde. [63]

De specifieke volgorde van aminozuren resulteert in een unieke driedimensionale structuur voor dat eiwit, en de driedimensionale structuren van eiwitten zijn gerelateerd aan hun functies. [64] [65] Sommige zijn eenvoudige structurele moleculen, zoals de vezels gevormd door het eiwitcollageen. Eiwitten kunnen binden aan andere eiwitten en eenvoudige moleculen, soms als enzymen door chemische reacties binnen de gebonden moleculen te vergemakkelijken (zonder de structuur van het eiwit zelf te veranderen). De eiwitstructuur is dynamisch. Het hemoglobine van het eiwit buigt zich in enigszins verschillende vormen omdat het de opname, het transport en de afgifte van zuurstofmoleculen in het bloed van zoogdieren vergemakkelijkt.

Een enkel nucleotide verschil in DNA kan een verandering in de aminozuurvolgorde van een eiwit veroorzaken. Omdat eiwitstructuren het resultaat zijn van hun aminozuursequenties, kunnen sommige veranderingen de eigenschappen van een eiwit drastisch veranderen door de structuur te destabiliseren of het oppervlak van het eiwit te veranderen op een manier die de interactie met andere eiwitten en moleculen verandert. Sikkelcelanemie is bijvoorbeeld een menselijke genetische ziekte die het gevolg is van een enkel baseverschil binnen het coderende gebied voor het β-globinegedeelte van hemoglobine, waardoor een enkele aminozuurverandering wordt veroorzaakt die de fysieke eigenschappen van hemoglobine verandert. [66] Sikkelcelversies van hemoglobine kleven aan zichzelf en stapelen zich op om vezels te vormen die de vorm van rode bloedcellen die het eiwit dragen, vervormen. Deze sikkelvormige cellen stromen niet langer soepel door de bloedvaten en hebben de neiging te verstoppen of af te breken, wat de medische problemen veroorzaakt die met deze ziekte gepaard gaan.

Sommige DNA-sequenties worden getranscribeerd in RNA, maar worden niet vertaald in eiwitproducten - dergelijke RNA-moleculen worden niet-coderend RNA genoemd. In sommige gevallen vouwen deze producten zich op tot structuren die betrokken zijn bij cruciale celfuncties (bijv. ribosomaal RNA en transfer-RNA). RNA kan ook regulerende effecten hebben door hybridisatie-interacties met andere RNA-moleculen (zoals microRNA).

Natuur en opvoeding Bewerken

Hoewel genen alle informatie bevatten die een organisme gebruikt om te functioneren, speelt de omgeving een belangrijke rol bij het bepalen van de uiteindelijke fenotypes die een organisme vertoont. De uitdrukking "natuur en opvoeding" verwijst naar deze complementaire relatie. Het fenotype van een organisme hangt af van de interactie van genen en de omgeving. Een interessant voorbeeld is de vachtkleuring van de Siamese kat. In dit geval speelt de lichaamstemperatuur van de kat de rol van de omgeving. De genen van de kat coderen voor donker haar, dus de haarproducerende cellen in de kat maken cellulaire eiwitten, wat resulteert in donker haar. Maar deze eiwitten die donker haar produceren zijn temperatuurgevoelig (d.w.z. hebben een mutatie die temperatuurgevoeligheid veroorzaakt) en denatureren in omgevingen met een hogere temperatuur, waarbij ze geen donkerhaarpigment produceren in gebieden waar de kat een hogere lichaamstemperatuur heeft.In een omgeving met lage temperaturen is de structuur van het eiwit echter stabiel en produceert het normaal donker haarpigment. Het eiwit blijft functioneel in delen van de huid die kouder zijn, zoals de poten, oren, staart en gezicht, dus de kat heeft donker haar aan de uiteinden. [67]

De omgeving speelt een belangrijke rol bij de effecten van de menselijke genetische ziekte fenylketonurie. [68] De mutatie die fenylketonurie veroorzaakt, verstoort het vermogen van het lichaam om het aminozuur fenylalanine af te breken, waardoor een giftige opbouw van een intermediair molecuul ontstaat dat op zijn beurt ernstige symptomen van progressieve verstandelijke beperking en toevallen veroorzaakt. Als iemand met de fenylketonurie-mutatie echter een strikt dieet volgt dat dit aminozuur vermijdt, blijven ze normaal en gezond.

Een veelgebruikte methode om te bepalen hoe genen en omgeving ("natuur en opvoeding") bijdragen aan een fenotype, omvat het bestuderen van identieke en twee-eiige tweelingen, of andere broers en zussen van meerlingen. [69] Identieke broers en zussen zijn genetisch hetzelfde omdat ze uit dezelfde zygote komen. Ondertussen zijn twee-eiige tweelingen genetisch net zo verschillend van elkaar als normale broers en zussen. Door te vergelijken hoe vaak een bepaalde aandoening voorkomt bij een identieke tweeling en hoe vaak deze voorkomt bij een twee-eiige tweeling, kunnen wetenschappers bepalen of die aandoening wordt veroorzaakt door genetische of postnatale omgevingsfactoren. Een beroemd voorbeeld was de studie van de Genain-vierlingen, die identieke vierlingen waren, allemaal gediagnosticeerd met schizofrenie. [70] Dergelijke tests kunnen echter geen onderscheid maken tussen genetische factoren en omgevingsfactoren die de ontwikkeling van de foetus beïnvloeden.

Genregulatie Bewerken

Het genoom van een bepaald organisme bevat duizenden genen, maar niet al deze genen hoeven op een bepaald moment actief te zijn. Een gen wordt tot expressie gebracht wanneer het wordt getranscribeerd in mRNA en er bestaan ​​veel cellulaire methoden om de expressie van genen te regelen, zodat eiwitten alleen worden geproduceerd wanneer de cel dit nodig heeft. Transcriptiefactoren zijn regulerende eiwitten die aan DNA binden en de transcriptie van een gen bevorderen of remmen. [71] Binnen het genoom van Escherichia coli bacteriën bestaat er bijvoorbeeld een reeks genen die nodig zijn voor de synthese van het aminozuur tryptofaan. Wanneer tryptofaan echter al beschikbaar is voor de cel, zijn deze genen voor de synthese van tryptofaan niet meer nodig. De aanwezigheid van tryptofaan heeft een directe invloed op de activiteit van de genen - tryptofaanmoleculen binden aan de tryptofaanrepressor (een transcriptiefactor), waardoor de structuur van de repressor zodanig verandert dat de repressor aan de genen bindt. De tryptofaanrepressor blokkeert de transcriptie en expressie van de genen, waardoor een negatieve feedbackregulatie van het tryptofaansyntheseproces ontstaat. [72]

Verschillen in genexpressie zijn vooral duidelijk binnen meercellige organismen, waar cellen allemaal hetzelfde genoom bevatten, maar zeer verschillende structuren en gedragingen hebben vanwege de expressie van verschillende sets genen. Alle cellen in een meercellig organisme zijn afgeleid van een enkele cel, differentiëren in verschillende celtypen in reactie op externe en intercellulaire signalen en vestigen geleidelijk verschillende patronen van genexpressie om verschillende gedragingen te creëren. Aangezien geen enkel gen verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van structuren binnen meercellige organismen, komen deze patronen voort uit de complexe interacties tussen vele cellen.

Binnen eukaryoten bestaan ​​er structurele kenmerken van chromatine die de transcriptie van genen beïnvloeden, vaak in de vorm van modificaties aan DNA en chromatine die stabiel worden geërfd door dochtercellen. [73] Deze kenmerken worden "epigenetisch" genoemd omdat ze "bovenop" de DNA-sequentie voorkomen en overerving behouden van de ene celgeneratie op de volgende. Vanwege epigenetische kenmerken kunnen verschillende celtypen die in hetzelfde medium worden gekweekt, zeer verschillende eigenschappen behouden. Hoewel epigenetische kenmerken over het algemeen dynamisch zijn in de loop van de ontwikkeling, hebben sommige, zoals het fenomeen paramutatie, overerving van meerdere generaties en bestaan ​​ze als zeldzame uitzonderingen op de algemene regel van DNA als basis voor overerving. [74]

Mutaties Bewerken

Tijdens het proces van DNA-replicatie treden af ​​en toe fouten op bij de polymerisatie van de tweede streng. Deze fouten, mutaties genaamd, kunnen het fenotype van een organisme beïnvloeden, vooral als ze voorkomen in de eiwitcoderende sequentie van een gen. Foutpercentages zijn meestal erg laag - 1 fout op elke 10-100 miljoen basen - vanwege het "proefleesvermogen" van DNA-polymerasen. [75] [76] Processen die de snelheid van veranderingen in DNA verhogen, worden mutageen genoemd: mutagene chemicaliën bevorderen fouten in DNA-replicatie, vaak door de structuur van basenparing te verstoren, terwijl UV-straling mutaties induceert door schade aan de DNA-structuur te veroorzaken . [77] Chemische schade aan DNA komt ook van nature voor en cellen gebruiken DNA-reparatiemechanismen om mismatches en breuken te herstellen. De reparatie herstelt echter niet altijd de oorspronkelijke volgorde. Een bijzonder belangrijke bron van DNA-schade lijkt reactieve zuurstofspecies [78] te zijn die worden geproduceerd door cellulaire aerobe ademhaling, en deze kunnen tot mutaties leiden. [79]

In organismen die chromosomale crossover gebruiken om DNA uit te wisselen en genen te recombineren, kunnen fouten in de uitlijning tijdens meiose ook mutaties veroorzaken. [80] Fouten in cross-over zijn vooral waarschijnlijk wanneer vergelijkbare sequenties ervoor zorgen dat partnerchromosomen een verkeerde uitlijning aannemen, waardoor sommige regio's in genomen meer vatbaar zijn voor mutatie op deze manier. Deze fouten veroorzaken grote structurele veranderingen in de DNA-sequentie - duplicaties, inversies, deleties van hele regio's - of de toevallige uitwisseling van hele delen van sequenties tussen verschillende chromosomen (chromosomale translocatie).

Natuurlijke selectie en evolutie

Mutaties veranderen het genotype van een organisme en soms ontstaan ​​hierdoor verschillende fenotypes. De meeste mutaties hebben weinig effect op het fenotype, de gezondheid of de reproductieve fitheid van een organisme. [81] Mutaties die wel effect hebben, zijn meestal nadelig, maar soms kunnen sommige gunstig zijn. [82] Onderzoek in de lucht Drosophila melanogaster suggereren dat als een mutatie een door een gen geproduceerd eiwit verandert, ongeveer 70 procent van deze mutaties schadelijk zal zijn, terwijl de rest neutraal of zwak gunstig is. [83]

Populatiegenetica bestudeert de verdeling van genetische verschillen binnen populaties en hoe deze verdelingen in de loop van de tijd veranderen. [84] Veranderingen in de frequentie van een allel in een populatie worden voornamelijk beïnvloed door natuurlijke selectie, waarbij een bepaald allel een selectief of reproductief voordeel biedt aan het organisme, [85] evenals andere factoren zoals mutatie, genetische drift, genetische liften, [86] kunstmatige selectie en migratie. [87]

Gedurende vele generaties kunnen de genomen van organismen aanzienlijk veranderen, wat resulteert in evolutie. In het proces dat adaptatie wordt genoemd, kan selectie op gunstige mutaties ervoor zorgen dat een soort evolueert naar vormen die beter in staat zijn om in hun omgeving te overleven. [88] Nieuwe soorten worden gevormd door het proces van soortvorming, vaak veroorzaakt door geografische scheidingen die voorkomen dat populaties genen met elkaar uitwisselen. [89]

Door de homologie tussen de genomen van verschillende soorten te vergelijken, is het mogelijk om de evolutionaire afstand tussen hen te berekenen en wanneer ze mogelijk zijn gedivergeerd. Genetische vergelijkingen worden over het algemeen beschouwd als een nauwkeuriger methode om de verwantschap tussen soorten te karakteriseren dan de vergelijking van fenotypische kenmerken. De evolutionaire afstanden tussen soorten kunnen worden gebruikt om evolutionaire bomen te vormen. Deze bomen vertegenwoordigen de gemeenschappelijke afstamming en divergentie van soorten in de tijd, hoewel ze niet de overdracht van genetisch materiaal tussen niet-verwante soorten laten zien (bekend als horizontale genoverdracht en meest voorkomend bij bacteriën) . [90]

Modelorganismen Bewerken

Hoewel genetici oorspronkelijk overerving in een breed scala van organismen bestudeerden, begonnen onderzoekers zich te specialiseren in het bestuderen van de genetica van een bepaalde subset van organismen. Het feit dat er al significant onderzoek bestond voor een bepaald organisme zou nieuwe onderzoekers aanmoedigen om het voor verder onderzoek te kiezen, en zo werden uiteindelijk een paar modelorganismen de basis voor het meeste genetica-onderzoek. [91] Veelvoorkomende onderzoeksthema's in de genetica van modelorganismen omvatten de studie van genregulatie en de betrokkenheid van genen bij ontwikkeling en kanker.

Organismen werden gedeeltelijk gekozen voor het gemak - korte generatietijden en gemakkelijke genetische manipulatie maakten sommige organismen tot populaire genetische onderzoeksinstrumenten. Veelgebruikte modelorganismen zijn onder meer de darmbacterie Escherichia coli, de plant Arabidopsis thaliana, bakkers gist (Saccharomyces cerevisiae), de nematode Caenorhabditis elegans, de gewone fruitvlieg (Drosophila melanogaster), en de gewone huismuis (Mus musculus).

Geneeskunde Bewerken

Medische genetica probeert te begrijpen hoe genetische variatie verband houdt met menselijke gezondheid en ziekte. [92] Bij het zoeken naar een onbekend gen dat mogelijk betrokken is bij een ziekte, gebruiken onderzoekers vaak genetische koppeling en genetische stamboomdiagrammen om de locatie op het genoom te vinden die verband houdt met de ziekte. Op populatieniveau maken onderzoekers gebruik van Mendeliaanse randomisatie om locaties in het genoom te zoeken die verband houden met ziekten, een methode die vooral nuttig is voor multigene eigenschappen die niet duidelijk worden gedefinieerd door een enkel gen. [93] Zodra een kandidaat-gen is gevonden, wordt vaak verder onderzoek gedaan naar de overeenkomstige (of homologe) genen van modelorganismen. Naast het bestuderen van genetische ziekten, heeft de toegenomen beschikbaarheid van genotyperingsmethoden geleid tot het gebied van farmacogenetica: de studie van hoe genotype de respons op geneesmiddelen kan beïnvloeden. [94]

Individuen verschillen in hun erfelijke neiging om kanker te ontwikkelen [95] en kanker is een genetische ziekte. [96] Het proces van kankerontwikkeling in het lichaam is een combinatie van gebeurtenissen. Mutaties treden af ​​en toe op in cellen in het lichaam terwijl ze zich delen. Hoewel deze mutaties door geen enkel nageslacht zullen worden geërfd, kunnen ze het gedrag van cellen beïnvloeden, waardoor ze soms vaker groeien en delen. Er zijn biologische mechanismen die dit proces proberen te stoppen. Er worden signalen gegeven aan ongepast delende cellen die celdood zouden moeten veroorzaken, maar soms treden er extra mutaties op die ervoor zorgen dat cellen deze berichten negeren. Een intern proces van natuurlijke selectie vindt plaats in het lichaam en uiteindelijk hopen mutaties zich op in cellen om hun eigen groei te bevorderen, waardoor een kankergezwel ontstaat dat groeit en verschillende weefsels van het lichaam binnendringt.

Normaal gesproken deelt een cel zich alleen in reactie op signalen die groeifactoren worden genoemd en stopt met groeien zodra deze in contact komt met omringende cellen en als reactie op groeiremmende signalen. Het deelt zich dan meestal een beperkt aantal keren en sterft, waarbij het in het epitheel blijft waar het niet in staat is om naar andere organen te migreren. Om een ​​kankercel te worden, moet een cel mutaties in een aantal genen (drie tot zeven) accumuleren. Een kankercel kan delen zonder groeifactor en negeert remmende signalen. Het is ook onsterfelijk en kan onbeperkt groeien, zelfs nadat het contact heeft gemaakt met naburige cellen. Het kan ontsnappen uit het epitheel en uiteindelijk uit de primaire tumor. Vervolgens kan de ontsnapte cel het endotheel van een bloedvat passeren en door de bloedbaan worden getransporteerd om een ​​nieuw orgaan te koloniseren en dodelijke metastase te vormen. Hoewel er enkele genetische aanleg is in een klein deel van de kankers, is het grootste deel te wijten aan een reeks nieuwe genetische mutaties die oorspronkelijk verschijnen en zich ophopen in een of een klein aantal cellen die zich zullen delen om de tumor te vormen en niet worden overgedragen op het nageslacht (somatische mutaties). De meest voorkomende mutaties zijn functieverlies van p53-eiwit, een tumorsuppressor of in de p53-route en functiewinst-mutaties in de Ras-eiwitten of in andere oncogenen.

Onderzoeksmethoden Bewerken

In het laboratorium kan DNA worden gemanipuleerd. Restrictie-enzymen zijn veelgebruikte enzymen die DNA op specifieke sequenties knippen, waardoor voorspelbare fragmenten van DNA worden geproduceerd. [97] DNA-fragmenten kunnen worden gevisualiseerd door middel van gelelektroforese, die fragmenten scheidt op basis van hun lengte.

Door het gebruik van ligatie-enzymen kunnen DNA-fragmenten worden verbonden. Door DNA-fragmenten uit verschillende bronnen aan elkaar te binden ("ligeren"), kunnen onderzoekers recombinant DNA maken, het DNA dat vaak wordt geassocieerd met genetisch gemodificeerde organismen. Recombinant DNA wordt vaak gebruikt in de context van plasmiden: korte circulaire DNA-moleculen met een paar genen erop. In het proces dat bekend staat als moleculair klonen, kunnen onderzoekers de DNA-fragmenten amplificeren door plasmiden in bacteriën in te voegen en ze vervolgens op platen van agar te kweken (om klonen van bacteriecellen te isoleren - "klonen" kan ook verwijzen naar de verschillende manieren om gekloond te maken (" klonale") organismen).

DNA kan ook worden geamplificeerd met behulp van een procedure die de polymerasekettingreactie (PCR) wordt genoemd. [98] Door specifieke korte DNA-sequenties te gebruiken, kan PCR een gericht DNA-gebied isoleren en exponentieel versterken. Omdat het kan amplificeren van extreem kleine hoeveelheden DNA, wordt PCR ook vaak gebruikt om de aanwezigheid van specifieke DNA-sequenties te detecteren.

DNA-sequencing en genomica Bewerken

DNA-sequencing, een van de meest fundamentele technologieën die is ontwikkeld om genetica te bestuderen, stelt onderzoekers in staat om de volgorde van nucleotiden in DNA-fragmenten te bepalen. De techniek van chain-termination sequencing, ontwikkeld in 1977 door een team onder leiding van Frederick Sanger, wordt nog steeds routinematig gebruikt om DNA-fragmenten te sequencen. [99] Met behulp van deze technologie hebben onderzoekers de moleculaire sequenties kunnen bestuderen die verband houden met veel menselijke ziekten.

Omdat sequencing goedkoper is geworden, hebben onderzoekers de genomen van veel organismen gesequenced met behulp van een proces dat genoomassemblage wordt genoemd, dat computerhulpmiddelen gebruikt om sequenties van veel verschillende fragmenten aan elkaar te naaien. [100] Deze technologieën werden gebruikt om het menselijk genoom te sequensen in het Human Genome Project dat in 2003 werd voltooid. [35] Nieuwe high-throughput sequencing-technologieën verlagen de kosten van DNA-sequencing drastisch, waarbij veel onderzoekers hopen de kosten van het opnieuw sequensen een menselijk genoom tot duizend dollar. [101]

Sequencing van de volgende generatie (of high-throughput sequencing) kwam tot stand door de steeds toenemende vraag naar goedkope sequencing. Deze sequentietechnologieën maken de productie van potentieel miljoenen sequenties tegelijk mogelijk. [102] [103] De grote hoeveelheid beschikbare sequentiegegevens heeft geleid tot het gebied van genomics, onderzoek dat computerhulpmiddelen gebruikt om patronen in de volledige genomen van organismen te zoeken en te analyseren. Genomica kan ook worden beschouwd als een deelgebied van bio-informatica, dat computationele benaderingen gebruikt om grote sets biologische gegevens te analyseren. Een veelvoorkomend probleem bij deze onderzoeksgebieden is het beheren en delen van gegevens die betrekking hebben op personen en persoonlijk identificeerbare informatie.

Op 19 maart 2015 drong een groep vooraanstaande biologen aan op een wereldwijd verbod op klinisch gebruik van methoden, met name het gebruik van CRISPR en zinkvinger, om het menselijk genoom op een manier te bewerken die kan worden geërfd. [104] [105] [106] [107] In april 2015 rapporteerden Chinese onderzoekers resultaten van fundamenteel onderzoek om het DNA van niet-levensvatbare menselijke embryo's te bewerken met behulp van CRISPR. [108] [109]

  1. ^ Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Genetica en het organisme: Inleiding". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  2. ^ Hartl D, Jones E (2005)
  3. ^
  4. "de definitie van genetica". www.woordenboek.com . Ontvangen 25 oktober 2018 .
  5. ^
  6. "Genetikos (γενετ-ικός)". Henry George Liddell, Robert Scott, een Grieks-Engels lexicon. Perseus Digitale Bibliotheek, Tufts University. Gearchiveerd van het origineel op 15 juni 2010 . Ontvangen 20 februari 2012 .
  7. ^
  8. "Genesis (γένεσις)". Henry George Liddell, Robert Scott, een Grieks-Engels lexicon. Perseus Digitale Bibliotheek, Tufts University. Gearchiveerd van het origineel op 15 juni 2010 . Ontvangen 20 februari 2012 .
  9. ^
  10. "Genetisch". Online etymologisch woordenboek. Gearchiveerd van het origineel op 23 augustus 2011 . Ontvangen 20 februari 2012 .
  11. ^
  12. Wetenschap: de definitieve visuele gids. Pinguïn. 2009. blz. 362. ISBN978-0-7566-6490-9 .
  13. ^
  14. Weiling F (juli 1991). "Historische studie: Johann Gregor Mendel 1822-1884". American Journal of Medical Genetics. 40 (1): 1–25, discussie 26. doi:10.1002/ajmg.1320400103. PMID1887835.
  15. ^
  16. Poczai P, Bell N, Hyvönen J (januari 2014). "Imre Festetics and the Sheep Breeders' Society of Moravia: Mendel's Forgotten "Research Network" ". PLOS Biologie. 12 (1): e1001772. doi:10.1371/journal.pbio.1001772. PMC3897355 . PMID24465180.
  17. ^
  18. HamiltonM (2011). Populatiegenetica. Georgetown-universiteit. P. 26. ISBN978-1-4443-6245-9 .
  19. ^ Lamarck, JB (2008). In Encyclopædia Britannica. Opgehaald uit Encyclopædia Britannica Online op 16 maart 2008.
  20. ^Peter J. Bowler, De Mendeliaanse revolutie: de nood van erfelijke concepten in de moderne wetenschap en samenleving (Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1989): hoofdstukken 2 & 3.
  21. ^ eenB
  22. Blumberg RB. "Mendel's Paper in het Engels". Gearchiveerd van het origineel op 13 januari 2016.
  23. ^ genetica, N., Oxford Engels Woordenboek, 3e druk.
  24. ^
  25. Bateson W. "Brief van William Bateson aan Alan Sedgwick in 1905". Het John Innes-centrum. Gearchiveerd van het origineel op 13 oktober 2007 . Ontvangen 15 maart 2008 . Merk op dat de brief was aan een Adam Sedgwick, een zoöloog en "Reader in Animal Morphology" aan het Trinity College, Cambridge
  26. ^ genetisch, bn., Oxford Engels Woordenboek, 3e druk.
  27. ^
  28. Richmond ML (november 2007). "Kansen voor vrouwen in de vroege genetica". Natuur beoordelingen Genetica. 8 (11): 897–902. doi:10.1038/nrg2200. PMID17893692. S2CID21992183. Gearchiveerd van het origineel op 16 mei 2008.
  29. ^
  30. Bateson W (1907). "De voortgang van genetisch onderzoek". In Wilks, W (red.). Verslag van de derde internationale conferentie over genetica van 1906: hybridisatie (het kruisen van geslachten of soorten), het kruisen van variëteiten en algemene plantenveredeling. Londen: Royal Horticultural Society.:Aanvankelijk de titel "Internationale Conferentie over Hybridisatie en Plantenveredeling", werd de titel veranderd naar aanleiding van de toespraak van Bateson. Zien:
  31. Cock AG, Forsdyke DR (2008). Koester je uitzonderingen: de wetenschap en het leven van William Bateson . springer. P. 248. ISBN978-0-387-75687-5 .
  32. ^ eenBC
  33. "Nettie Stevens: een ontdekker van geslachtschromosomen". scitable. Natuureducatie. Ontvangen 8 juni 2020 .
  34. ^
  35. Moore, John A. (1983). "Thomas Hunt Morgan - De geneticus". Integratieve en vergelijkende biologie. 23 (4): 855-65. doi: 10.1093/icb/23.4.855 .
  36. ^
  37. Sturtevant AH (1913). "De lineaire rangschikking van zes geslachtsgebonden factoren in Drosophila, zoals blijkt uit hun wijze van associatie" (PDF) . Tijdschrift voor Experimentele Biologie. 14: 43-59. CiteSeerX10.1.1.37.9595 . doi:10.1002/jez.1400140104. Gearchiveerd (PDF) van het origineel op 27 februari 2008.
  38. ^
  39. Avery OT, Macleod CM, McCarty M (februari 1944). "Studies over de chemische aard van de stof die transformatie van pneumokokkentypes induceert: inductie van transformatie door een desoxyribonucleïnezuurfractie geïsoleerd uit Pneumococcus Type III". The Journal of Experimental Medicine. 79 (2): 137-58. doi:10.1084/jem.79.2.137. PMC2135445 . PMID19871359. Herdruk:
  40. Avery OT, MacLeod CM, McCarty M (februari 1979). "Studies over de chemische aard van de stof die transformatie van pneumokokkentypes induceert. Inducties van transformatie door een desoxyribonucleïnezuurfractie geïsoleerd uit pneumokokken type III". The Journal of Experimental Medicine. 149 (2): 297-326. doi:10.1084/jem.149.2.297. PMC2184805 . PMID33226.
  41. ^
  42. Khanna P (2008). Cel- en moleculaire biologie. IK International Pvt Ltd. p. 221. ISBN978-81-89866-59-4 .
  43. ^
  44. Hershey AD, Chase M (mei 1952). "Onafhankelijke functies van viraal eiwit en nucleïnezuur in de groei van bacteriofaag". The Journal of General Physiology. 36 (1): 39-56. doi:10.1085/jgp.36.1.39. PMC2147348 . PMID12981234.
  45. ^
  46. Judson H (1979). De achtste dag van de schepping: makers van de revolutie in de biologie. Cold Spring Harbor-laboratoriumpers. blz. 51-169. ISBN978-0-87969-477-7 .
  47. ^
  48. Watson JD, Crick FH (april 1953). "Moleculaire structuur van nucleïnezuren een structuur voor deoxyribose nucleïnezuur" (PDF) . Natuur. 171 (4356): 737-8. Bibcode:1953Natur.171..737W. doi:10.1038/171737a0. PMID13054692. S2CID4253007. Gearchiveerd (PDF) van het origineel op 4 februari 2007.
  49. ^
  50. Watson JD, Crick FH (mei 1953). "Genetische implicaties van de structuur van deoxyribonucleïnezuur" (PDF) . Natuur. 171 (4361): 964–7. Bibcode:1953Natur.171..964W. doi:10.1038/171964b0. PMID13063483. S2CID4256010. Gearchiveerd (PDF) van het origineel op 21 juni 2003.
  51. ^
  52. Stratmann SA, van Oijen AM (februari 2014). "DNA-replicatie op het niveau van één molecuul" (PDF) . Chemical Society beoordelingen. 43 (4): 1201–20. doi:10.1039/c3cs60391a. PMID24395040. S2CID205856075.
  53. ^
  54. Betz F (2010). Wetenschap beheren: methodologie en organisatie van onderzoek. springer. P. 76. ISBN978-1-4419-7488-4 .
  55. ^
  56. Rijst SA (2009). Encyclopedie van de evolutie. Infobase publiceren. P. 134. ISBN978-1-4381-1005-9 .
  57. ^
  58. Sarkar S (1998). Genetica en reductionisme. Cambridge University Press. P. 140. ISBN978-0-521-63713-8 .
  59. ^
  60. Ohta T (november 1973). "Enigszins schadelijke mutant substituties in evolutie". Natuur. 246 (5428): 96-8. Bibcode:1973Natur.246. 96O. doi:10.1038/246096a0. PMID4585855. S2CID4226804.
  61. ^
  62. Sanger F, Nicklen S, Coulson AR (december 1977). "DNA-sequencing met ketenbeëindigende remmers". Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika. 74 (12): 5463–7. Bibcode:1977PNAS. 74.5463S. doi:10.1073/pnas.74.12.5463. PMC431765 . PMID271968.
  63. ^
  64. Saiki RK, Scharf S, Faloona F, Mullis KB, Horn GT, Erlich HA, Arnhem N (december 1985). "Enzymatische amplificatie van beta-globine genomische sequenties en restrictieplaatsanalyse voor de diagnose van sikkelcelanemie". Wetenschap. 230 (4732): 1350-4. Bibcode:1985Sci. 230.1350S. doi: 10.1126/wetenschap.2999980. PMID2999980.
  65. ^ eenB
  66. "Menselijk Genoom Project Informatie". Menselijk genoom project. Gearchiveerd van het origineel op 15 maart 2008 . Ontvangen 15 maart 2008 .
  67. ^
  68. "De sequentie van het menselijk genoom". Wetenschap. 291.
  69. ^
  70. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Patronen van Overerving: Inleiding". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  71. ^
  72. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Experimenten van Mendel". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  73. ^ eenBC
  74. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Mendeliaanse genetica in eukaryote levenscycli". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  75. ^
  76. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Interacties tussen de allelen van één gen". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  77. ^
  78. Cheney RW. "Genetische notatie". Christopher Newport-universiteit. Gearchiveerd van het origineel op 3 januari 2008 . Ontvangen 18 maart 2008 .
  79. ^
  80. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Menselijke genetica". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  81. ^
  82. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Gen interactie en gemodificeerde dihybride ratio's". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  83. ^
  84. Mayeux R (juni 2005). "De nieuwe grens in kaart brengen: complexe genetische aandoeningen". The Journal of Clinical Investigation. 115 (6): 1404–7. doi:10.1172/JCI25421. PMC1137013 . PMID15931374.
  85. ^
  86. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Het kwantificeren van erfelijkheid". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W.H. Freeman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  87. ^
  88. Luke A, Guo X, Adeyemo AA, Wilks R, Forrester T, Lowe W, et al. (juli 2001). "Erfelijkheid van aan obesitas gerelateerde eigenschappen onder Nigerianen, Jamaicanen en Amerikaanse zwarte mensen". International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders. 25 (7): 1034–41. doi: 10.1038/sj.ijo.0801650 . PMID11443503.
  89. ^
  90. Pearson H (mei 2006). "Genetica: wat is een gen?". Natuur. 441 (7092): 398-401. Bibcode:2006Natur.441..398P. doi:10.1038/441398a. PMID16724031. S2CID4420674.
  91. ^
  92. Prescott, L (1993). Microbiologie. Wm. C. Brown Uitgevers. ISBN978-0-697-01372-9 .
  93. ^
  94. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Mechanisme van DNA-replicatie". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  95. ^
  96. Gregory SG, Barlow KF, McLay KE, Kaul R, Swarbreck D, Dunham A, et al. (mei 2006). "De DNA-sequentie en biologische annotatie van menselijk chromosoom 1". Natuur. 441 (7091): 315-21. Bibcode:2006Natur.441..315G. doi: 10.1038/nature04727 . PMID16710414.
  97. ^ Alberts et al. (2002), II.4. DNA en chromosomen: chromosomaal DNA en de verpakking ervan in de chromatinevezel Gearchiveerd op 18 oktober 2007 op de Wayback Machine
  98. ^ eenBC
  99. De redactie van Encyclopaedia Britannica. "Ruth Sager". Britannica. Encyclopedie Britannica, Inc. Ontvangen 8 juni 2020 .
  100. ^
  101. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Geslachtschromosomen en geslachtsgebonden overerving". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  102. ^ eenB
  103. Rastan, Sohaila. "Mary F. Lyon (1925-2014)". Natuur. Springer Nature Limited. Ontvangen 8 juni 2020 .
  104. ^
  105. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Bacteriële conjugatie". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  106. ^
  107. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Bacteriële transformatie". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  108. ^ eenBC
  109. Bernstein H, Bernstein C, Michod RE (2018). "Seks in microbiële pathogenen". Genet Evol infecteren. 57: 8-25. doi:10.1016/j.meegid.2017.10.024. PMID29111273. CS1 maint: meerdere namen: auteurslijst (link)
  110. ^
  111. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Aard van oversteken". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W.H. Freeman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  112. ^
  113. Creighton HB (1931). "Een correlatie van cytologische en genetische kruising in Zea Mays". Proc Natl Acad Sci USA. 17 (8): 492-497. Bibcode:1931PNAS. 17..492C. doi: 10.1073/pnas.17.8.492 . PMC1076098 . PMID16587654.
  114. ^
  115. Staub JE (1994). Crossover: concepten en toepassingen in genetica, evolutie en fokken. Universiteit van Wisconsin Press. P. 55. ISBN978-0-299-13564-5 .
  116. ^
  117. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Koppelingskaarten". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W.H. Freeman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  118. ^
  119. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, Clarke ND (2002). "I. 5. DNA, RNA, en de stroom van genetische informatie: aminozuren worden gecodeerd door groepen van drie basen vanaf een vast punt". Biochemie (5e ed.). New York: W. H. Freeman en Compagnie. Gearchiveerd van het origineel op 11 april 2006.
  120. ^
  121. Crick F (augustus 1970). "Centraal dogma van de moleculaire biologie" (PDF) . Natuur. 227 (5258): 561-3. Bibcode:1970Natur.227..561C. doi:10.1038/227561a0. PMID4913914. S2CID4164029. Gearchiveerd (PDF) van het origineel op 15 februari 2006.
  122. ^ Alberts et al. (2002), I.3. Eiwitten: de vorm en structuur van eiwitten
  123. ^ Alberts et al. (2002), I.3. Eiwitten: eiwitfunctie Gearchiveerd op 25 april 2006 op de Wayback Machine
  124. ^
  125. "Hoe veroorzaakt sikkelcelziekte?". Brigham en Women's Hospital: Informatiecentrum voor sikkelcel- en thalassemische aandoeningen. 11 april 2002. Gearchiveerd van het origineel op 23 september 2010 . Ontvangen 23 juli 2007.
  126. ^
  127. Imes DL, Geary LA, Grahn RA, Lyons LA (april 2006). "Albinisme bij de huiskat (Felis catus) wordt geassocieerd met een tyrosinase (TYR) mutatie". Dierlijke genetica. 37 (2): 175–8. doi:10.1111/j.1365-2052.2005.01409.x. PMC1464423 . PMID16573534.
  128. ^
  129. "MedlinePlus: Fenylketonurie". NIH: Nationale Bibliotheek voor Geneeskunde. Gearchiveerd van het origineel op 25 juli 2008 . Ontvangen 15 maart 2008 .
  130. ^ Bijvoorbeeld,
  131. Ridley M (2003). Nature via Nurture: genen, ervaring en wat ons menselijk maakt. Vierde landgoed. P. 73. ISBN978-1-84115-745-0 .
  132. ^
  133. Rosenthal D (1964). "De Genain Quadruplets: A Case Study en theoretische analyse van erfelijkheid en milieu bij schizofrenie". Gedragswetenschappen. 9 (4): 371. doi:10.1002/bs.3830090407.
  134. ^
  135. Brivanlou AH, Darnell JE (februari 2002). "Signaaltransductie en de controle van genexpressie". Wetenschap. 295 (5556): 813-8. Bibcode:2002Sci. 295..813B. CiteSeerX10.1.1.485.6042 . doi: 10.1126/wetenschap.1066355. PMID11823631. S2CID14954195.
  136. ^ Alberts et al. (2002), II.3. Beheersing van genexpressie - De tryptofaanrepressor is een eenvoudige schakelaar die genen in bacteriën aan- en uitzet Gearchiveerd 29 juni 2007 op de Wayback Machine
  137. ^
  138. Jaenisch R, Vogel A (maart 2003). "Epigenetische regulatie van genexpressie: hoe het genoom intrinsieke en omgevingssignalen integreert". Natuurgenetica. 33 suppl (3s): 245-54. doi:10.1038/ng1089. PMID12610534. S2CID17270515.
  139. ^
  140. Chandler VL (februari 2007). "Paramutatie: van maïs tot muizen". Cel. 128 (4): 641-5. doi:10.1016/j.cell.2007.02.007. PMID17320501. S2CID6928707.
  141. ^
  142. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Spontane mutaties". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  143. ^
  144. Freisinger E, Grollman AP, Miller H, Kisker C (april 2004). "Lesion (in) tolerantie onthult inzichten in DNA-replicatie trouw". Het EMBO-dagboek. 23 (7): 1494-505. doi:10.1038/sj.emboj.7600158. PMC391067 . PMID15057282.
  145. ^
  146. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Geïnduceerde mutaties". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W.H. Freeman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  147. ^
  148. Cadet J, Wagner JR (februari 2013). "DNA-baseschade door reactieve zuurstofsoorten, oxidatiemiddelen en UV-straling". Cold Spring Harbor-perspectieven in de biologie. 5 (2): a012559. doi:10.1101/cshperspect.a012559. PMC3552502 . PMID23378590.
  149. ^
  150. Jena NR (juli 2012). "DNA-schade door reactieve soorten: mechanismen, mutatie en reparatie". Tijdschrift voor Biowetenschappen. 37 (3): 503–17. doi:10.1007/s12038-012-9218-2. PMID22750987. S2CID14837181.
  151. ^
  152. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Chromosoommutatie I: veranderingen in de chromosoomstructuur: inleiding". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  153. ^
  154. Schaechter M (2009). Encyclopedie van de microbiologie. Academische pers. P. 551. ISBN978-0-12-373944-5 .
  155. ^
  156. Calver M, Lymbery A, McComb J, Bamford M (2009). Milieubiologie. Cambridge University Press. P. 118. ISBN978-0-521-67982-4 .
  157. ^
  158. Sawyer SA, Parsch J, Zhang Z, Hartl DL (april 2007). "Prevalentie van positieve selectie onder bijna neutrale aminozuurvervangingen in Drosophila". Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika. 104 (16): 6504-10. Bibcode:2007PNAS..104.6504S. doi:10.1073/pnas.0701572104. PMC1871816 . PMID17409186.
  159. ^
  160. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Variatie en zijn modulatie". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  161. ^
  162. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Selectie". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W.H. Freeman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  163. ^
  164. Gillespie JH (november 2001). "Is de populatiegrootte van een soort relevant voor zijn evolutie?". Evolution International Journal of Organic Evolution. 55 (11): 2161–9. doi: 10.1111/j.0014-3820.2001.tb00732.x . PMID11794777. S2CID221735887.
  165. ^
  166. Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). "Willekeurige gebeurtenissen". Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W. H. vrijman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  167. ^
  168. Darwin C (1859). Over de herkomst van soorten (1e ed.). Londen: John Murray. P. 1. ISBN978-0-8014-1319-3 . Gearchiveerd van het origineel op 12 december 2006.
    Eerder gerelateerde ideeën werden erkend in
  169. Darwin C (1861). Over de herkomst van soorten (3e ed.). Londen: John Murray. xiii. ISBN978-0-8014-1319-3 . Gearchiveerd van het origineel op 23 februari 2011.
  170. ^
  171. Gavrilets S (oktober 2003). "Perspectief: modellen van soortvorming: wat hebben we geleerd in 40 jaar?". Evolution International Journal of Organic Evolution. 57 (10): 2197-215. doi:10.1554/02-727. PMID14628909. S2CID198158082.
  172. ^
  173. Wolf YI, Rogozin IB, Grishin NV, Koonin EV (september 2002). "Genoombomen en de boom des levens". Trends in genetica. 18 (9): 472–9. doi:10.1016/S0168-9525(02)02744-0. PMID12175808.
  174. ^
  175. "Het gebruik van modelorganismen in instructie". Universiteit van Wisconsin: Wisconsin Outreach Research Modules. Gearchiveerd van het origineel op 13 maart 2008 . Ontvangen 15 maart 2008 .
  176. ^
  177. "NCBI: genen en ziekte". NIH: Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. Gearchiveerd van het origineel op 20 februari 2007 . Ontvangen 15 maart 2008 .
  178. ^
  179. Smith GD, Ebrahim S (februari 2003). " 'Mendeliaanse randomisatie': kan genetische epidemiologie bijdragen aan het begrijpen van omgevingsdeterminanten van ziekte?". Internationaal tijdschrift voor epidemiologie. 32 (1): 1-22. doi: 10.1093/ije/dyg070 . PMID12689998.
  180. ^
  181. "Farmacogenetica Factsheet". NIH: Nationaal Instituut voor Algemene Medische Wetenschappen. Gearchiveerd van het origineel op 12 mei 2008 . Ontvangen 15 maart 2008 .
  182. ^
  183. Frank SA (oktober 2004). "Genetische aanleg voor kanker - inzichten uit populatiegenetica". Natuur beoordelingen Genetica. 5 (10): 764-72. doi:10.1038/nrg1450. PMID15510167. S2CID6049662.
  184. ^
  185. Strachan T, Lees AP (1999). Menselijke moleculaire genetica (tweede ed.). John Wiley & Sons Inc. Hoofdstuk 18: Kankergenetica Gearchiveerd op 26 september 2005 op de Wayback Machine
  186. ^ Lodisch et al. (2000), Hoofdstuk 7: 7.1. DNA-klonering met plasmidevectoren Gearchiveerd op 27 mei 2009 op de Wayback Machine
  187. ^ Lodisch et al. (2000), Hoofdstuk 7: 7.7. Polymerasekettingreactie: een alternatief voor klonen
  188. ^
  189. Bruin TA (2002). "Sectie 2, Hoofdstuk 6: 6.1 De methodologie voor DNA-sequencing". genomen 2 (2e ed.). Oxford: Bios. ISBN978-1-85996-228-2 .
  190. ^ Brown (2002), Sectie 2, Hoofdstuk 6: 6.2. Assemblage van een aaneengesloten DNA-sequentie Gearchiveerd op 8 februari 2007 op de Wayback Machine
  191. ^
  192. Dienst RF (maart 2006). "Genesequencing. De race om het genoom van $ 1000". Wetenschap. 311 (5767): 1544–6. doi: 10.1126/wetenschap.311.5767.1544. PMID16543431. S2CID23411598.
  193. ^
  194. Zaal N (mei 2007). "Geavanceerde sequencing-technologieën en hun bredere impact in de microbiologie". The Journal of Experimental Biology. 210 (Pt 9): 1518–25. doi: 10.1242/jeb.001370 . PMID17449817.
  195. ^
  196. Kerk GM (januari 2006). "Genoom voor iedereen". Wetenschappelijke Amerikaan. 294 (1): 46-54. Bibcode:2006SciAm.294a..46C. doi:10.1038/scientificamerican0106-46. PMID16468433. (abonnement vereist)
  197. ^
  198. Wade N (19 maart 2015). "Wetenschappers zoeken een verbod op de methode voor het bewerken van het menselijk genoom". The New York Times. Gearchiveerd van het origineel op 19 maart 2015 . Ontvangen 20 maart 2015 .
  199. ^
  200. Pollack A (3 maart 2015). "Een krachtige nieuwe manier om DNA te bewerken". The New York Times. Gearchiveerd van het origineel op 26 maart 2015 . Ontvangen 20 maart 2015 .
  201. ^
  202. Baltimore D, Berg P, Botchan M, Carroll D, Charo RA, Church G, et al. (april 2015). "Biotechnologie. Een voorzichtige weg voorwaarts voor genomic engineering en kiembaangenmodificatie". Wetenschap. 348 (6230): 36–8. Bibcode:2015Sci. 348. 36B. doi: 10.1126/wetenschap.aab1028. PMC4394183 . PMID25791083.
  203. ^
  204. Lanphier E, Urnov F, Haecker SE, Werner M, Smolenski J (maart 2015). "Bewerk de menselijke kiemlijn niet". Natuur. 519 (7544): 410-1.Bibcode:2015Natur.519..410L. doi: 10.1038/519410a. PMID25810189.
  205. ^
  206. Kolata G (23 april 2015). "Chinese wetenschappers bewerken genen van menselijke embryo's, zorgen uiten". The New York Times. Gearchiveerd van het origineel op 24 april 2015. Ontvangen 24 april 2015 .
  207. ^
  208. Liang P, Xu Y, Zhang X, Ding C, Huang R, Zhang Z, et al. (mei 2015). "CRISPR / Cas9-gemedieerde genbewerking in menselijke tripronucleaire zygoten". Eiwit & Cell. 6 (5): 363-372. doi:10.1007/s13238-015-0153-5. PMC4417674 . PMID25894090.
  • Alberts B, Bray D, Hopkin K, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2013). Essentiële celbiologie, 4e editie. Garland Wetenschap. ISBN978-1-317-80627-1 .
  • Griffiths AJ, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart, eds. (2000). Een inleiding tot genetische analyse (7e ed.). New York: W.H. Freeman. ISBN978-0-7167-3520-5 .
  • Hartl D, Jones E (2005). Genetica: analyse van genen en genomen (6e ed.). Jones & Bartlett. ISBN978-0-7637-1511-3 .
  • Koning RC, Mulligan PK, Stansfield WD (2013). Een woordenboek van genetica (8e ed.). New York: Oxford University Press. ISBN978-0-19-976644-4 .
  • Lodish H, Berk A, Zipursky LS, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (2000). Moleculaire celbiologie (4e ed.). New York: Scientific American Books. ISBN978-0-7167-3136-8 .

100 ms 8,5% Scribunto_LuaSandboxCallback::callParserFunction 100 ms 8,5% recursiveClone 80 ms 6,8% Scribunto_LuaSandboxCallback::gewoon 60 ms 5,1% Scribunto_LuaSandboxCallback::find 60 msScribunto_LuaSandboxCallback::1% Scribunto_LuaSandboxCall 40 ms 3,4% [overige] 240 ms 20,3% Aantal Wikibase-entiteiten geladen: 1/400 -->


Resultaten

Fenotypische correlaties

We analyseerden lengte- en IQ-gegevens van 2.936 families (n = 7.905) van vier afzonderlijke monsters (zie Methoden). Tabel 1 toont beschrijvende statistieken voor IQ en lengte per steekproef, en Tabel 2 toont de fenotypische correlaties tussen IQ en lengte op de gecombineerde gegevens tussen verschillende relatieve paartypes. Correlaties binnen en tussen eigenschappen tussen MZ-tweelingen waren ruwweg het dubbele van die voor DZ-tweelingen, wat wijst op belangrijke invloeden van additieve genetische effecten en kleine invloeden van gedeelde omgevingen of genetische dominantie op zowel IQ als lengte. Zoals onze resultaten hieronder aantonen, kan een dergelijke gevolgtrekking echter verkeerd zijn als genetische dominantie en gedeelde omgevingen tegelijkertijd de variatie in eigenschappen beïnvloeden en als assortatieve paring niet wordt verklaard [37], [38]. Correlaties tussen echtgenoten geven aan dat individuen assorti- tief paren op zowel lengte als IQ, en een correlatie tussen de kenmerken van echtgenoten geeft aan dat slimme vrouwen samenwonen met lange mannen (r = 0,18) en dat slimme mannen samenwonen met lange vrouwen (r = 0,11). Dit patroon van echtelijke correlaties suggereert dat een genetische correlatie tussen lengte en IQ zou kunnen zijn ontstaan ​​​​als gevolg van assortatieve paring met verschillende kenmerken, en niet alleen door genetische pleiotropie.