ХЕТЕРОЗА: ПОБОЉШАЊЕ КОД ЖИВОТИЊА, БИЉАКА, ЧОВЕКА - БИОЛОГИЈА - 2025

Хетерозис , такође познат као хетерозиготном предност и хибридне снагом, генетска феномен који се манифестује у унапређењу у погледу родитељима, физиолошки учинак у првој генерацији укрштања рођацима исте врсте, или између различите врсте, биљке и животиње.

Побољшање физиолошких перформанси дешава се, на пример, у повећању здравственог, когнитивног капацитета или масе, упућујући на повољне фенотипске карактеристике које имају резултат прикладнијег генотипа.

Извор: пикабаи.цом

Треба напоменути да од далеких рођака разумијемо јединке из генетски изолиране популације, као и сорте, сојеве или подврсте исте врсте.

Депресија инбридинга

Хетероза је резултат егзогамије. Супротност инбридирању може произвести хомозигост. Због генетске рекомбинације, предности хетерозигота могу нестати поновним појављивањем хомозиготности, па чак и стерилношћу, у другој генерацији.

Међутим, генетска размена између удаљених сродника може дати дугорочне адаптивне предности.

Депресија инбреединга је смањење прилагодљивости (фитнеса) узроковане инбреедингом. Изражава се смањењем преживљавања и репродукције у потомству сродних појединаца у односу на потомство неповезаних појединаца. То је универзални феномен који је документован код биљака и животиња.

Када постоји укрштање између удаљених сродника исте врсте или између различитих врста, резултат је обично укључивање нових или ретких алела (интрогрессион) у генски фонд популације којој су припадници генерације проистекли почетни прелаз.

У ствари, егзогамија је често важнији извор нових или ретких алела од мутације. Ови алели дају две предности: 1) повећавају генетску варијабилност и самим тим учесталост хетеророзних јединки у поменутој популацији; 2) увести гене који кодирају фенотипске особине које представљају нове преадаптације.

Генетске предности

Са становишта Менделијеве генетике, предности хетерозе су објашњене двема хипотезама: 1) комплементација, која се такође назива и модел доминације; 2) алелна интеракција, која се такође назива и моделом превелике доминације.

Хипотеза комплементације постулира да на више генетских локуса хетерозиготично потомство изражава мање благо штетних рецесивних алела од својих хомозиготних родитеља.

У хибридном потомству, виши алели једног родитеља би сакрили доње алеле другог родитеља. То би значило да за свако од генетских локуса потомство изражава само најбоље од алела оба родитеља.

Дакле, прва генерација би имала кумулативно прикладнији генотип са најбољим карактеристикама сваког родитеља.

Хипотеза алелне интеракције постулира да се два алела сваког генетског локуса изражавају комплементарно, односно додају своје ефекте. То значи да би фенотипски знакови кодирани са оба алела могли да дају шири одговор на променљивост околине са којом се суочава потомство него што је то допуштено хомозиготичношћу.

Ове двије хипотезе се међусобно не искључују у смислу да се свака од њих може примијенити на различите сетове генетских локуса у истој хибридној јединки.

У биљкама

Почетком 20. века, Џорџ Шул показао је да су хибридизацијом две сорте кукуруза које су узгајане у Сједињеним Државама, а које су изгубиле део своје продуктивности услед инбридирања, произвеле веће и снажније биљке са врхунским приносом. Тренутно код хибридног кукуруза хетероза омогућава добијање 100–200% већих удела.

Крајем 1970-их, Кина је почела узгајати хибридни пиринач који је дао 10% веће приносе од конвенционалног кукуруза. Тренутно се постиже 20–50% већих жетви

Повећање приноса постигнуто хетерозијом у другим јестивим култивираним биљкама је: патлиџан, 30–100%; броколи, 40–90%; тиквице, 10–85%; јечам, 10–50%; лук, 15–70%; раж, 180–200%; уљана репица, 39–50%; бели пасуљ, 45–75%; пшеница, 5–15%; шаргарепе, 25–30%.

Код животиња

Муле су најпознатији хибрид животиња. Резултат је парења мушког коња (Екуус цабаллус) са магарцем женком (Е. асинус). Њихова корисност као животиње у чопорима је због хетерозе. Већи су, јачи и отпорнији од коња. Имају сигуран корак дупета. Такође имају већи капацитет за учење од својих родитеља.

Хибридизација макака (Мацаца мулатта) кинеског и хиндуистичког порекла производи мушкарце и жене који показују хетерозију због чињенице да су дужи од главе до главе и веће телесне масе од својих родитеља. Ова разлика је израженија код мушкараца, што би могло побољшати њихову способност да се надмећу са нехибридним мужјацима.

Јестива жаба (Пелопхилак есцулентус) је плодни хибрид Пелопхилак ридибундус и П. лессонае (породица Ранидае) који живе у симпатији у централној Европи. П. есцулентус одолијева нижим притисцима кисеоника у односу на матичне врсте, омогућавајући му да презимује у водама са недостатком кисеоника. Тамо где коегзистирају, П. есцулентус је обилнији.

У људском бићу

Тренутно је наша планета насељена једном људском врстом. Постоје генетски докази да су модерни европски људи (Хомо сапиенс) пре 65.000–90.000 година повремено хибридизирали са неандерталцима (Хомо неандертхаленсис).

Постоје и докази који указују на то да су се модерни меланесезијски људи (Хомо сапиенс) прилично често мешали са Денисовановима, мистериозном изумрлом људском врстом, пре 50 000–100 000 година.

Није познато да ли су те древне хибридизације резултирале хетерозијом, али могуће је да је то случај заснован на посматрању позитивне и негативне хетерозе код модерних људи.

Показало се да су особе са очевима и мајкама из различитих делова Кине висине и академске перформансе веће од просека региона порекла њихових родитеља. Ово се може тумачити као позитивна хетероза.

Много различитих етничких група живи у Пакистану који карактерише висок ниво хомозиготике проузрокован великом учесталошћу сродних бракова. Сматра се да ове групе пате од негативне хетерозе, која се изражава вишом од уобичајене појаве карцинома дојке и јајника.

Референце

1. Баранвал, ВК, Миккилинени, В., Зехр, УБ, Тиаги, АК, Капоор, С. 2012. Хетеросис: нове идеје о хибридној снази. Часопис за експерименталну ботанику, 63, 6309–6314.
2. Бенирсцхке, К. 1967. Стерилност и плодност интерспецифичних хибрида сисара. У: Бенирсцхке, К., ед. "Упоредни аспекти репродуктивног неуспеха". Спрингер, Нев Иорк.
3. Берра, ТМ, Алварез, Г., Цебаллос, ФЦ 2010. Да ли је династија Дарвин / Ведгвоод негативно утицала на сродство? БиоСциенце, 60, 376-383.
4. Бирцхлер, ЈА, Иао, Х., Цхудалаианди, С. 2006. Разјашњавање генетске основе хибридне енергије. Зборник радова Националне академије наука САД, 103, 12957–12958.
5. Бурке, ЈМ, Арнолд, МЛ 2001. Генетика и фитнес хибрида. Годишњи преглед генетике, 35, 31–52.
6. Цаллаваи, Е. 2011. Древна ДНК открива тајне људске историје: модерни људи су можда покупили кључне гене од изумрлих сродника. Природа, 137, 136-137.
7. Дениц, С., Кхатиб, Ф., Авад, М., Карбани, Г., Миленковиц, Ј. 2005. Рак негативном хетерозијом: вишак карцинома дојке и јајника код хибрида рођених етничких група. Медицинске хипотезе, 64, 1002–1006.
8. Франкел, Р. 1983. Хетероза: преиспитивање теорије и праксе. Спрингер, Берлин
9. Франкхам, Р. 1998. Инбреединг и изумирање: острвске популације. Цонсерватион Биологи, 12, 665–675.
10. Фритз, РС, Моулиа, Ц. 1999. Отпорност хибридних биљака и животиња на биљоједе, патогене и паразите. Годишњи преглед екологије и систематике, 565–591.
11. Говиндарају, ДР 2019. Разјашњење вишевековне енигме у генетици-хетерози. ПЛоС Биол 17 (4): е3000215.
12. Гросзманн, М., Греавес, ИК, Фујимото, Р., Пеацоцк, ВЈ, Деннис, ЕС 2013. Улога епигенетике у хибридној снази. Трендови у генетици, 29, 684–690.
13. Груебер, ЦЕ, Валлис, ГП, Јамиесон, ИГ 2008. Хетерозигоситет - корелација кондиције и њихова релевантност за студије о инбрендинг депресији код угрожених врста. Молекуларна екологија, 17, 3978–3984.
14. Хедрицк, ПВ, Гарциа-Дорадо, А. 2016. Разумевање инбреединг депресије, чишћења и генетског спашавања. Трендови у економији и еволуцији, хттп://дк.дои.орг/10.1016/ј.трее.2016.09.005.
15. Хедрицк, ПВ, Калиновски, СТ 2000. Инбреединг депресија у очуваној биологији. Годишњи преглед екологије и систематике, 31, 139–62.
16. Хоцххолдингер, Ф., Хоецкер, Н. 2007. Према молекуларној основи хетерозе. ТРЕНДОВИ у биљној науци, 10.1016 / ј.тплантс.2007.08.005.
17. Јолли, ЦЈ, Вооллеи-Баркер, Т., Беиене, С., Дисотелл, ТР, Пхиллипс-Цонрои, ЈЕ 1997. Интергенерични хибридни бабуни. Интернатионал Јоурнал оф Приматологи, 18, 597–627.
18. Каепплер, С. 2012. Хетероза: много гена, много механизама завршава потрагу за неоткривеном обједињавајућом теоријом. Свезак ботанике ИСРН, 10.5402 / 2012/682824.
19. Кхонгсдиер, Р. Мукхерјее, Н. 2003. Утицај хетерозе на раст у висини и њене сегменте: студија пресека хасијских девојака у североисточној Индији. Анали људске биологије, 30, 605–621.
20. Лаци, РЦ Важност генетичке варијације за одрживост популација сисара. Јоурнал оф Маммалоги, 78, 320–335.
21. Липпман, ЗБ, Замир, Д. 2006. Хетероза: ревизија магије. ТРЕНДОВИ у генетици, 10.1016 / ј.тиг.2006.12.006.
22. МцКуиллан, Р. и др. 2012. Доказ о инбридинг депресији на људској висини. ПЛоС Генетицс, 8, е1002655.
23. Проопс, Л., Бурден, Ф., Остхаус, Б. 2009. Муле спознаја: случај хибридне енергије? Животна спознаја, 12, 75–84.
24. Зху, Ц., Зханг, Кс., Зхао, К., Цхен, К. 2018. Хибридни бракови и фенотипска хетероза у потомству: докази из Кине. Економија и биологија људи. 10.1016 / ј.ехб.2018.02.008.