BİR GENİN ALLERLERİ ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER
Diploid sayıda kromozoma sahip organizmalarda her gene ait iki allel taşınır. Farklı allellerin birlikte bulundukları durumlardaki (heterozigotlarda) etkileşim biçimleri karakterlerin fenotipte ortaya çıkış ve kalıtım özelliklerini etkiler.
Tanı Dominantlık
Kalıtımın Mendel yasalarına uygun olduğu örneklerde bir karakterin ortaya çıkmasından sorumlu olan genin allelleri arasında tam dominantlık ilişkisi söz konusudur. Mendel’ in çalışmalarında da değinildiği gibi iki allel genotipte bir araya geldiğinde fenotipte etkisini gösterene dominant, göstermeyene resesif adı verilir. Tam dominantlık ilişkisinin var olduğu örneklerde bir karakterin dölden döle geçişinde Mendel kurallarına uygun bir dağılım oranı gözlenir.
Tam Olmayan Dominantlık (Ekivalentlik)
Bu durumda allellerden biri diğeri üzerinde tam baskın değildir, etkisini tamamen örtemez. Bu özellikteki iki farkı allel bir arada bulunduğunda, yani heterozigotlarda, fenotipte iki homozigotun arasında bir karakter gözlenir.
Örneğin, Mirabilis jalapa bitkilerinde çiçek renginden sorumlu olan genin iki alleli (R1 ve R2) arasında böyle bir etkileşim vardır. Kırmızı çiçekli (R1 ve R2) bitkiler ile beyaz çiçekli (R1 ve R2) bitkiler çaprazlandığında F4 dölü pembe çiçekli (R1 ve R2) olmaktadır. F2 dölünde ise ¼ kırmızı, 2/4 pembe,1/4 beyaz çiçekli bitkiler meydana gelmektedir. Mendel yasalarına uygun kalıtımda gözlenen 3:1 ayrışım oranının 1:2:1 oranına değişmesinin nedeni R1 ve R2 allelleri arasında ekivalentliğin olmasıdır. F1 dölünün pembe çiçekli bireyleri kendileştirildikleri veya aynı genotipe sahip başka bir bitki ile çaprazlandıkları zaman daima 1:2:1 oranında dağılım gösterirler. Fakat kırmızı çiçekliler sadece kırmızı çiçekli, beyaz çiçekliler de sadece beyaz çiçekli döl verirler.
Tam olmayan dominantlık başka organizmalara ait birçok karakterde de söz konusudur. Hayvanlarda bir örnek olarak Endülüs tavukları verilebilir. Bu hayvanlarda siyah renkli olanlarla beyaz renkliler çaprazlandığında F1 dölü daima gri-mavi renkli bireylerden oluşur. Çünkü rengin siyah olmasına yol açan allel ile beyaz rengi veren allel arasında tam olmayan dominantlık ilişkisi bulunur. Heterozigotlarda siyah ve beyaz tüylerin karışımı ortaya gri-mavi bir renk çıkarır. F2 dölünde de dağılım oranı yine 1:2:1 biçimine dönüşür.
Kodominantlık
Bu tip etkileşimde allel genlerin fenotipte belirme kuvvetleri eşittir, bu nedenle heterozigot durumlarda her ikisi de etkilerini birlikte gösterirler. Böyle bir etkileşim genellikle, bir genin allellerinin aynı yapı veya işleve ait değişik yapı taşlarının oluşumunu etkilediği durumlarda ortaya çıkar ve heterozigot durumda her iki yapı taşı da meydana gelir.
Kodominantlığı ilginç bazı örnekler insanlarda verilebilir. Örneğin insanlarda M-N kan grubu sisteminden sorumlu genin allelleri arasında kodominantlık ilişkisi bulunur. Buna göre, insanda bu sistem bakımından 3 çeşit kan grubu vardır: LMLM homozigotları M, LMLN heterozigotları MN, LNLN homozigotları ise N kan grubundandır. Kan grupları kandaki alyuvarların yüzeylerindeki özel antijenlerin varlığıyla belirlendiğinden LMLN genotipindeki bireylerde iki çeşit antijen de (M ve N antijenleri) bulunur. İnsanda benzer biçimdeki etkileşim A-B-0 kan grubu sistemindeki A ve B allelleri arasında da söz konusudur.
İnsanda kodominantlığı önemli diğer bir örneği orak hücreli anemi hastalığında bulunur. Dünyadaki insanların büyük bir çoğunluğu, alyuvarların yapısında bulunan ve oksijen taşınmasında iş gören hemoglobin molekülünün normal tipine sahiptir. Buna göre insanların çoğunluğunun hemoglobin bakımından genotipleri HbAHbA dır; alyuvarlarının biçimi iki tarafı basık disk gibidir. Bununla beraber bazı topluluklarda hemoglobinin kimyasal bakımdan değişik tipleri de bulunabilmektedir. Özellikle, Afrika’ daki bazı zenci topluluklarında gözlenen bir anemi olayına yol açan değişik bir hemoglobin tipi (hemoglobin S) saptanmıştır. Genotipleri HbSHbS olan kişilerde, alyuvarların çoğu orak biçimini alır. Bu hücreler kılcal damarları tıkayarak kan dolaşımını önemli ölçüde engellerler ve kanda O2 taşınması işlevi tam olarak yapılamaz. Bunun sonucunda da böyle kişilerde, bormal O2 basıncı koşullarında bile, ölüme yol açabilen kronik bir anemi ortaya çıkar.
Heterozigotların (HbAHbA) kanlarında hem normal hem de orak biçiminde alyuvarlar gözlenir, yani homozigotlardan farklı bir fenotip gösterirler. HbA ve HbS allelleri arasında kodominantlık ilişkisi vardır. Buna göre heterozigotlarda bazı alyuvarlarda hemoglobin A, bazılarında hemoglobin S bunur. Bu nedenle, normal O2 basıncı koşullarında hastalığın kuvvetli belirtileri fazla göstermezler.
Öldürücülük (Letalite)
Bazı allellerin homozigot durumda bulunduğu zaman organizmanın ölümüne yol açmasıdır. Öldürücü etkiler bireyin gelişiminin çok erken evrelerinde ortaya çıkabildiği gibi bazı hallerde daha ileri aşamalarda hatta ergin bireylerde de kendini gösterebilmektedir. Bu şekilde bireyin gelişmesine bir süre izin veren ve daha sonra öldürücü etkisini gösteren genlere yarı öldürücü (semi veya subletal) gen denilmektedir. Öldürücü etkileri olan alleller dominant veya resesif olabilir. Genlerin öldürücü etkilerine ait değişik organizmalardan çeşitli örnekler verilebilir.
Bitkilerin büyük çoğunluğu ototroftur, yani fotosentez yoluyla kendileri için gerekli besin maddelerini yapabilirler; bu olayda gerekli olan güneş ışığını tutabilen klorofil pigmentine sahiplerdir. Bu yeşil renkli pigmentin sentezinden sorumlu olan genlerden birindeki resesif allellerin homozigot halde genotipte bulunması klorofil sentezini engeller. Böyle durumlarda bitki sarımsı beyaz renkli olur (albinolu). Fotosentez yapamayacakları için bir süre tohum endospermasını kullanan fideler kısa zamanda ölürler. Örneğin, iki heterozigot yeşil bitkinin (Yy) çaprazlanmasıyla ¼ oranında meydana gelecek resesif homozigotlar (yy) ölecektir.
Öldürücü etkinin hayvanlardaki klasik bir örneği, sarı tüylü farelerde gözlenir. Cuenot (1904) siyah tüylü farelerin çaprazlanma dölünde daima siyah renklilerin bulunduğunu, siyah ve sarı tüylülerin çaprazlanmasından ise 1:1 oranında siyah ve sarı farelerin meydana geldiğini gözlediğinden sarı renklilerin heterozigot durumda oldukları sonucuna varmıştır. Fakat, heterozigot sarı renkli fareler arasında yapılan çaprazlamalarda sarı ve siyahlar 2:1 oranında çıkmaktadır. Oranda azalmanın sarı renkliler arasında olması, sarı renge yol açan dominant allelin (AY) homozigot durumda öldürücü etkisine işaret eder. Buna göre üç farklı çaprazlamanın sonuçları, genotipleri yazılarak, şu şekilde gösterilebilir:
AA x AA AYA x AA AYA x AYA
(siyah) (siyah) (sarı) (siyah) (sarı) (sarı)
AA AYA AA AYAY AYA AYA AA
(siyah) (sarı) (siyah) (sarı) (sarı) (sarı) (siyah)
½ ½ ¼ 2/4 ¼
Bu örnekteki AY allelinin iki karakter (tüy rengi ve yaşam yeteneği) üzerinde etkisi vardır. Heterozigot durumda tüylerin sarı olmasına neden olmakta ama homozigot durumda ölüme yol açmaktadır. Ayrıca renk üzerine etkisi bakımından dominant olan allel yaşamı etkilemesi açısından bir resesif öldürücü allel olarak iş görmektedir. Bu tip çaprazlamalarda gebe farelerin uteruslarındaki embriyoların 1/4 ‘ inin ölü olduğu saptanmıştır; ölüm genellikle gastrulasyon aşamasında meydana gelmektedir.
İnsanlarda da dominant eya resesif allellerin öldürücü etkisine ait bir çok örnek bilinmektedir. Bu etkilerin bazıları doğum öncesi kendini gösterir, bazıları ise daha geç ( çocuklukta veya ergin bireyde) ortaya çıkar. İnsanda öldürücü genlerin bir kısmı tanımlanabilen bir fenotipi de meydana getirir. Örneğin, kısa parmaklılığa neden olan dominant allel homozigot durumda öldürücüdür. Dominant allellerin öldürücü etkisi genellikle döllenmeden hemen sonra ortaya çıktığı için saptanmaları zordur. Bununla beraber Huntington koresi (kore hastalığı) adı verilen, sinir sisteinde bozulmaya bağlı olarak vücutta istem dışı sıçrama hali, giderek artan fiziksel ve zihinsel bozukluklarla kendini gösteren hastalığın etkeni yarı öldürücü bir dominant alleldir. Bu hastalığın belirtileri orta yaşlarda (35-40) başlar, belirtiler ortaya çıkmadan önce genellikle çocuk sahibi olunduğundan hastalık kuşaklar boyunca devam edebilir. Aynı şekilde retinoblastoma hastalığı da yarı öldürücü etkili bir dominant allel tarafından meydana getirilmektedir. Gözün retina kısmında tümör oluşumu ve görme yeteneğinin kaybolmasıyla kendini gösterir ve bu kişiler genellikle ergenlik çağından önce ölürler.
İnsanda yarı öldürücü resesif allellerin ortaya çıkan hastalıklara örnek olarak orak hicreli anme ve hemofili verilebilir. Her ikisinde de ölüm gelişmenin oldukça erken evrelerinde meydana gelir.
KATALLELLİK (MULTİPL ALLELİZM)
Genler arasındaki etkileşimler konusunda, şimdiye kadar ele alınan örneklerde bir gende sadece iki allelden söz edildi. Ama aslında, aynı türe ait bireylerin oluşturduğu bir populasyonda genlerin çok sayıda alleli (allel serisi) bulunabilir. Bu durum, katallellik (multipl allelizm) olarak tanımlanır.
Bununla beraber, diploid bireylerde aynı çeşit kromozomdan ikişer adet (homolog kromozomlar) bulunduğundan, bir genin allel sayısı kaç olursa olsun, diploid bireyde bunlardan sadece ikisi taşınabilir. Örneğin A geninin A1,A2,A3,A4…..An sayıda alleli varsa, diploid bir bireyde bunlardan sadece ikisi bir arada bulunabilecektir A1A2,A1A4,A2A3,….. vb). Haploid sayıda kromozom taşıyan organizmalarda ise, her bireyde bu allelerden sadece biri taşınır (A1,A3,A4,….vb.).
Katallellik serisi genlerde, alleller arasında değişik etkileşimler söz konusu olabilir. Örneğin A1,A2,A3,A4 gibi dört allele sahip bir gende, A1 ile A2 arasında kodominantlık bulunurken A1, A2 ve A3 üzerinde, A3 de A4 üzerinde dominant etkili olabilir.
Hayvanlarda, insanlarda ve bitkilerde birçok katallelik örneği bilinmektedir.
Tavşan, kedi, fare gibi hayvanların vücutlarındaki tüylerin rengi böyle allel serileri tarafından meydana getirilir. Örneğin, tavşanların vücut renkleri farklı olan çeşitli tipleri vardır. Yabani (normal) tipler siyah, kahverengi veya gri gibi koyu renkli olurlar. Bunların dışında gümüş renkli olanlar (chinchilla tipi), vücutları beyaz, kulak, burun, ayak ve kuyrukları renkli olanlar (Himalaya tipi) ve vücutları tamemen beyaz olanlar (albino tipi) da vardır. Bu farklı tavşanlar arasında çaprazlamalar yapıldığında, F1 ve F2 döllerinde ortaya çıkan fenotipler ve oranları şu şekilde olur:
Ana-baba F1 Dölü F2 Dölü
1) Yabani x Gümüş rengi Yabani 3 Yabani :1 Gümüş
2) Gümüş rengi x Himalaya Gümüş 3 Gümüş :1 Himalaya
3) Himalaya x Albino Himalaya 3 Himalaya:1 Albino
4) Albino x Albino Albino Albino
Yukarıdaki sonuçlara göre farklı vücut renkleri meydana getiren genler birbirinin allellidir, yani bir katallellik serisi oluştururlar ve aralarında tam dominantlık ilişkisi vardır, çünkü 1.,2. ve 3. çaprazlamaların F2 döllerinde 3:1 ayrışım oranı meydana gelmektedir. Farklı vücut renklerini meydana getiren alleller yabani tip için C, gümüş renkli için cch, Himalaya tipi için ch, albino için ca olarak gösterilirse; C>cch>ch>ca dır. Buna göre tavşanlarda vücut rengine ait fenotip-genotip ilişkisi Tabloda gösterilmiştir.
Fenotip Genotip
Yabani tip CC,Ccch,Cca
Gümüş rengi cch,cch, cch cch cch cch
Himalaya tipi cch cch cch,ca
Albino ca,ca
Drosophila’ da göz rengini etkileyen genlerden birinde de katallellik bulunur. Yabani tiplerde kırmızı olan göz rengi, farklı allellerin etkisiyle değişik renklere dönüşebilmekte ve hiç pigment meydana gelmemesi sonucunda beyaz olabilmektedir. Kırmızıdan beyaza doğru değişik göz renklerinin oluşumunda aralarında tam dominantlık ilişkisi bulunan çok sayıda allel rol oynar. Örneğin, w+ kırmızı, wa kayısı rengi, wc mercan rengi, we eozin rengi, w beyaz göz meydana getirirler. Bu allelleri homozigot olarak taşıyan Drosophila’ larda göz renkleri ve göreceli pigment miktarlar Tabloda verilmiştir.
Drosophila melanogaster’ in bir yabani tipinde (canton tipi) ve bazı allelleri homozigot taşıyanlarda göz renkleri ve pigment miktarları (Nolte’ye göre Strickberger’den).
Genotip Fenotip Göreceli pigment miktarı
w+ w+ Kırmızı 0.9895
(yabani tip)
we we Mercan rengi 0.0798
wwww Şarap rengi 0.0650
wewe Eozin rengi 0.0324
wawa Kayısı rengi 0.0197
ww Beyaz 0.0044
Bitkilerde katalleliğin en iyi bilinen örneği kendine kısırlık (self sterilite) genleri (S) vardır. Yüksek bitkilerin çoğu hermafrodittir. Yani aynı çiçekte hem erkek organlar hem de dişi organlar bulunmaktadır. Bir çiçekte meydana gelen polenler aynı çiçekteki yumurta hücrelerini dölleyebilir (kendileşme). Bazı hermafrodit bitkilerde ise çeşitli mekanizmalarla kendileşmeye engel olunmaktadır. Böylelikle, aynı zamanda genotip olarak birbirine çok yakın bitkiler arasındaki döllenmeler de engellenebilir. Bu mekanizmaların en etkilisi kendine kısırlık (S) allelleri tarafından meydana getirilir. Örneğin, Nicotiana (tütün) cinsinde kendine kısırlık geniş bir allel serisi tarafından sağlanmaktadır. Bu genler S1,S2,S3,S4,…..Sn harfleri ile gösterilir. Bir birey allellerden sadece iki tanesini bir arada taşıyacağı için bu karakter bakımından genotipi çok çeşitli olabilir(S1,S2,S3,S4,…..vb.).
Şekilde gösterildiği gibi, bir tütün bitkisi S1S2 genotipinde ise polenlerin ve yumurtaların yarısı S, yarısı S2 allelini taşır. Böyle bir birey kendileştirilirse veya tamamen kendi genetik yapısında olan başka bir bireyin polenleri ile tozlaştırılırsa, polenler yumurtalar ile aynı kendine kısırlık allelini taşıdıklarından dişi organın stigması üzerinde çimlenemezler; çimlenseler bile polen tüpleri çok yavaş büyüdüğünden yumurtaya erişemez ve onu dölleyemez. Bu döllenme engelinin polen ile aynı S alleline sahip olan yumurtalıkta, polenin çimlenmesini veya polen tümünün büyümesinin önleyici maddelerin salınmasıyla meydana geldiği kabul edilmektedir. Eğer bu bitki, S2S3 bitkisinin polenleri ile tozlaştırılırsa yukarıda açıklanan nedenle S2 polenleri, yani tozlaşmada kullanılan polenlrin yarısı çimlenemez. S3 polenleri ise normal etkinlik gösterir ve döllenme meydana gelir. Eğer S1S2 bitkisi, S3S4 bitkisinin polenleri ile tozlaştırılacak olursa yumurta ve polenler tamamen farklı S allellerini taşıdıklarından ne S3 ne de S4 polenleri bir engelle karşılaşmazlar, döllenmeyi yaparak normal tohumların meydana gelmesine yol açarlar. Görüldüğü gibi S allelleri sadece bir bireyin kendileşmesine değil, aynı S allellerini taşıyan farklı bireyler arasında karşı dölenmeye de engel olmaktadır. Buna göre böyle genlere sahip olan bitkiler taşıdıkları S allellerine göre gruplandırılabilirler. Karşı döllenme aynı grup içindeki bireyler arasında sonuçsuz kalmakta, fakat ayrı gruplara ait bireyler arasında başarılı olmaktadır.
Katallelliği bitkilerden bir başka örnek olara Trifolium (yonca) cinsinde, V karakteri denilen, yaprakların orta kısmındaki renkli bölgelerin oluşumu verilebilir. Trifolium’un çok sayıda türü vardır. Bu türlerin her birine ait bireylerde yaprakların V karakterinde büyük çeşitlilik görülür. Yoncada V karakterinin çeşitli biçimlerine ait fenotip ve genotip örnekleri veilmiştir. Örneklerden anlaşıldığı gibi, bu karakteri tayin eden gende bir allel serisi bulunmaktadır. Ayrıca, alleller arasında hem dominantlık hem de kodominantlık ilişkisi bulunmaktadır.
FARKLI GENLERİN ALLELLERİ ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLERİ
Canlıların fenotipinin ortaya çıkışı sırasında, genlerle tayin ettikleri karakterler arasındaki ilişkiler gerçekte oldukça karmaşıktır. Genellikle, bir karakterin fenotipte ortaya çıkmasından birden fazla gen sorumludur ve bu durumda da farklı genlerin allelleri arasındaki etkileşimler rol oynar. Aynı zamanda böyle olaylar Mendel kurallarına göre beklenen ayrışım oranlarından da sapmalara neden olurlar.
Bir karakterin belirmesinde birden fazla genin etkili olduğu durumlarda, genler arasıdaki farklı etkileşimlere ait çeşitli örnekler verilebilir. Bunlar arasında da belli başlıları şunlardır.
Epistasi
Bir karakterin ortaya çıkmasından sorumlu olan farklı genler arasında baskılayıcı etkilerin olmasıdır. Bu durum, bir genin allelleri arasındaki dominantlık resesiflik ilişkisine benzer ve baskın etkili olan için epistat gen, çekilgen kalan için hipostat gen terimleri kullanılır.
Epistatsi bir gendeki resesif allellin homozigot halde bulunmasının bir başka gendeki dominant alleli baskılamasıyla (örneğin, aaBb durumunda a anın B’ nin etkisini örtmesi gibi) meydana gelebildiği gibi iki farklı gendeki dominantlardan birinin diğerini örtmesi (örneğin, AABB’ de, A nın B nin etkisini örtmesi gibi şeklinde de ortaya çıkabilir).
Yulaf bitkisinde tohum rengini tayin eden genler arasında epistasi biçiminde etkileşim bulunur. Bir dominant gen (S) tohumun siyah, diğer bir dominant gen (G) gri renkli olmasına yol açar. S geni G ye epistattır. Homozigot siyah ve gri renkli yulafların çaprazlama dölleri aşağıdaki şekilde olur:
SS gg x ss GG
(siyah) (gri)
F1 Ss Gg
(siyah)
F2 S G Sg sG sg
(siyah) (gri) (beyaz)
12/16 3/16 1/16
Görüldüğü gibi F2 dölünde S allelini taşıyan tüm genotiplerde (12/16 oranında) tohum rengi siyah, sadece G allelini taşıyanlar (3/16 oranında) gri olmakta; bu dominant allellerin ikisinin de bulunmadığı durumda (1/16 oranında) ise tohumlar renksiz olmaktadır. Yani Mendel yasalarına göre beklenen 9:3:3:1 oranı 12:3:1 oranına değişmektedir.
Tamamlayıcı (Komplemanterlik)
Bir karakterin fenotipte belirmesinde allel olmayan genlerin birbirleri üzerinde tamamlayıcı etki yapmalarıdır. Böyle genler, tek başına bulunduklarında etkilerini gösteremezler. Örneğin, Lathyrus odoratus’ da çiçeklerin erguvan renkli olmasından iki farklı gen rol oynar. Çiçeklerin renkli olabilmesi için bu genlere ait iki dominant allelin (A ve B) birlikte bulunması gereklidir. Aşağıdaki çaprazlama şemasındaki gibi, iki beyaz çiçekli Lathyrus bitkisi çaprazlandığında F1 dölünün renkli olması ve F2 de renkli ve beyaz çiçekli bitkilerin 9:7 oranında ortaya çıkması bu şekilde açıklanabilir.
AA bb x aa BB
(beyaz) (beyaz)
F1 Aa Bb
(renkli)
F2 AB Ab aB ab
(renkli) (beyaz) (beyaz) (beyaz)
9/16 7/16
Engelleyicilik (Baskılayıcılık)
Bazı genlerin allelleri başka genlerin allellerin fenotipte etkilerini göstermelerini engellerler. Örneğin, bitkielerde çiçeklerin renkli olmasına yol açan bir dominant allelin (R) etkisi, bazen başka bir genin alleli (E) tarafından engellenebilir. Bu durumda, beyaz çiçekli iki bitki çaprazlandığında, F1 bitkileri de beyaz olduğu halde, ancak F2 dölünde renk oluşumuna yol açan genin engelleyici genle bir arada bulunmadığı genotiplerde (3/16 oranında) renkli çiçekler ortaya çıkabilir:
RR EE x rr ee
(beyaz) (beyaz)
F1 Rr Ee
(beyaz)
F2 R E R e r E re
(beyaz) (renkli) (beyaz) (beyaz)
9/16 3/16 3/16 1/16
Eklenme (Additive)
Tek bir karakteri tayin eden fazla sayıda farklı gen çifti arasında tam olmayan dominantlık söz konusu ise, bunlar arasındaki en basit ilişkilerden biri, her allelin karakterin ortaya çıkmasında ölçülebilen bir katılımının olmasıdır. Bu şekilde katılımlara eklemeli etkiler denir; çünkü karakterin fenotipte ortaya çıkması farklı gen çiftlerindeki her bir allelin etkisinin birbirine eklenmesiyle tayin edili.
Bitki ve hayvanlarda birçok karakterin eklemeli etkiye sahip çok sayıda gen tarafından tayin edildiği anlaşılmıştır. Böyle karakterlere kantitatif karakterler de denilmektedir.
Farklı genler arasındaki etkileşimlere ait daha pek çok örnek verilebilir.
Bazen böyle etkileşimler döldeki oranını değiştirdiği gibi yeni fenotiplerin ortaya çıkmasına da yol açar. Bunun ilginç bir örneği tavuk ve horozlardaki ibik biçimleridir. Tavuk yetiştiricileri çeşitli ırklardaki ibik biçimlerini adlandırmışlardır (gül, bezelye, ceviz, balta ibik). Şekildeki gibi, örneğin gül ve bezelye ibikli tavuk ve horozun çaprazlanma dölü tamamen ceviz ibikli olabilir. F2 dölünde de bu fenotiplere ek olarak bir başka ibik biçimi de ortaya çıkabilir. Bu örnekte gözlenen fenotipik sonuçlar, farklı genlere ait dominant allellerin bir arada bulunduklarında ayrı bulundukları duruma göre değişik etki göstermelerinden ileri gelmektedir.
Aynı karakteri etkileyen çok sayıda genin varlığına ve bu genlerin allelleri arasında çeşitli etkileşimlerin olabildiğine ilişkin iyi incelenmiş bir örnek olarak memelilerde, özellikle farede, vücut (tüy) rengi verilebilir. Farelerde tüylerin rengini belirleyen en az 5 temel gen (A,B,C,D ve S) bulunur.
A geni: Bu genin yabani-tip alleli (A) “agouti” diye adlandırılan ve gri (veya siyah) renkli tüylerde sarımtırak bir bölgenin bulunmasıyla kendini gösteren bir fenotipi meydana getirir; a alleli taşıyanlarda ise bu bölge yoktur (A geninin, sarı renkli tüy oluşturan ve ölüme yol açan Ay alleli ve orta kısım krem renkli diğer tarafları koyu renkli tüy oluşturan at allleri de vardır).
B geni: Bu genin de başlıca 2 alleli vardır. B alleli A ile birlik bulunduğunda agouti karakteri, aa ile birlikte ise siyah renk meydana getirir. AAbb ve Aabb genotipleri tarçın renkli, aa bb genotipi ise düz kahverengi tüy oluşturur. Buna göre, değişik çaprazlamaların dölleri aşağıdaki gibi olur:
AA bb x aa BB veya AA BB x aa bb
(tarçın) (siyah) (agouti) (kahverengi)
F1 Aa Bb
(agouti)
F2 AB Ab aB ab
(agouti) (tarçın) (siyah) (kahverengi)
9/16 3/16 3/16 1/16
C geni: Bu genin C alleli renk oluşumuna yol açar, c alleli ise renk oluşumunu engeller. Buna göre cc genotipi, diğer renk genlerine karşı epistatik etkilidir. cc allellerini taşıyan fareler, tüyleri renksiz olduğundan, albino diye adlandırılır. Epistatik etkili genlerin genotipteki varlığı beklenen Mendel oranlarını değiştirir. Örneğin, hepsi aa allellerini taşıyan fakat B ve C genleri bakımından farklı genotiplerdeki farelerin çaprazlama dölleri aşağıdaki gösterildiği biçimde olabilir:
BB cc x bb CC veya BB CC x bb cc
(albino) (kahverengi) (siyah) (albino)
F1 Bb Cc
(siyah)
F2 BC bC Bc bc
(siyah) (kahverengi) (albino) (albino)
9/16 3/16 4/16
Bu örnekte görüldüğü gibi beklenen 9:3:31 oranı 9:3:4’e değişir.
D geni: Bu gen, diğer renk genlerinin belirlediği pigmentlerin yoğunluğunu kontrol eder. DD veya Dd genotiplerinde tüylerin rengi tam olarak meydana gelir, fakat dd renkli pigmentler meydana getirir ve açık kahverengi bir görünüm ortaya çıkar. Be nedenle, D geni değiştirici gendir.
Örneğin, ana ve babayı aa CC kabul edersek, çaprazlama sonuçları aşağıdaki biçimde ortaya çıkar:
BB dd x bb DD veya BB DD x bb dd
(açık siyah) (kahverengi) (siyah) (açık kahverengi)
F1 Bd Dd
(siyah)
F2 BD Bd bD bd
(siyah) (açık siyah) (kahverengi) (açık kahverengi)
9/16 3/16 3/16 1/16
S geni: Bu gen de vücutta beneklerin oluşumunu kontrol eder. SS ve Ss genotiplerinde benek yoktur, ss de ise benekler meydana gelir. Bu benekler (albino hariç) tüm renklere birlikte olabilir.
Yukarıdaki açıklamalara göre, yabani farede vücut renginin ortaya çıkmasında (pigment biçimi, pigmentin her bir tüyde dağılımını, pigmentin vücutta dağılımını, pigmentin meydana gelmesini veya gelmemesini tayin ederek) birbirleriyle etkileşime girerek iş gören çeşitli genler bulunmaktadır.
Buraya kadar verilen değişik örneklerden de anlaşıldığı gibi, bir karakter çoğunlukla farklı genler arasındaki karmaşık etkileşimler sonucu tayin edilmekte ve bu etkileşimler Mendel yasalarına göre beklenen dağılım oranlarından sapmalarına yol açmaktadır.
PLEİOTROPİ
Bazen bir gen birden azla karakter tayin eder. Bir genin birden fazla karakterden sorumlu olması durumuna pleiotropi adı verilir. Bu duruma bir genin hücre metabolizmasında birden fazla olayı etkilemesi yol açmaktadır; bunun sonucunda fenotipte farklı karakterler ortaya çıkmaktadır.
Örneğin, Aquilegia vulgaris bitkisindeki tek bir gen, yapraklarda antokyan oluşumunu, çiçeklerin kırmızı renkte, gövdenin uzun, tohum testasının berrak, endosperminin koyu renkli olmasını ve tohum ağırlığının artmasını sağlar. Aynı şekilde domuzda resesif bir gen homozigot halde hem kulakların yarık olmasına hem de arka ayaklarda anormalliğe yol açmaktadır. Pleiotrop etkiye sahip olan bu gen aynı zamanda öldürücüdür, yavrunun ölü doğmasına sebep olur.
İnsanda da kolların, bacakların ve parmakların çok uzun olmasına (örümcek parmaklılık) neden olan bir dominant gen aynı zamanda göz merceğinin tam yerinde olmamasına (ectopia lentis) yol açar. Kan grubu genlerinin de pleiotrop etkiye sahip oldukları sanılmaktadır. Belli bir kan grubuna ait olan bireylerin bazı hastalıklara karşı diğer gruplardan daha duyarlı olduğu birçok araştırıcı tarafından izlenmiştir. Örneğin A grubundaki bireylerin mide kanserine, 0 grubundan olanların da duodenum kanserine diğer gruplardan daha duyarlı olduklarını gösteren bulgular vardır. Kan grubu genleri, erkek ve kadında farklı derecede olmakla beraber yaşam yeteneği ve döl verme üzerine de etki etmektedir.
Bu konuda daha pek çok örnek verilebilir ve bilinenlerin dışında çok fazla sayıda genin pleiotrop etkiye sahip oldukları düşünülmektedir.
ETKİNLİK (PENETRANS) VE ETKİNLİK DERECESİ (EKSPRESİVİTE)
Farklı genler arasındaki etkileşimlerde de açıklandığı gibi bir gen hemen hiçbir zaman tek başına fenotipik bir karakteri belirleme, çoğu kez başka genlerle ve ortam koşullarıyla bağlantılıdır. Genetikçilerin bir karakteri tek bir allel gene bağlamaları genellikle genetik analizi kolaylaştırmak amacıyladır. Basit şekilde, bir gene yüklenen bir fenotip aslında başka etkenlere de bağlıdır ve bu etkenlerin bir çoğunun yapısı ve etki biçimi kesin olarak bilinmemektedir. Bu nedenle, bir karakterden temelde sorumlu olduğu kabul edilen bir genin etkisi, dominant bile olsa, bulunduğu bireylerin hepsinin fenotipinde ortaya çıkmayabilir ve buna ek olarak ortaya çıktığı bireylerde de etkisinin derecesi farklı olabilir.
Genotip-fenotip ilişkisinin saptanmasında önemli olan bu özellikler etkinlik (penetrans) ve etkinlik derecesi (ekspresivite) kavramlarını ortaya çıkarmıştır.
Etkinlik (Penetrans)
Bir genin (veya gen kombinasyonunun)fenotipte kendini gösterme sıklığına etkinlik denir. Etkinlik, sahip olduğu genotipi fenotipinde gösteren bireylerin populasyondaki oranıyla tanımlanır. Bir genin etkinliği, bu genin sorumlu olduğu karaktere sahip bireylerin sayısının populasyondaki o geni taşıyan birey sayısına oranlanmasıyla hesaplanır. Örneğin, bir polulasyonda genotiplerinde bir tane A alleli taşıyanların (Aa heterozigotlarının) sayısı 100 ise ve bunların 70 i bu allele ait karakter fenotiplerinde gösteriyorsa, A allelinin etkinliği % 70 dir.
Bir genin, dominant etkili bile olsa, her zaman fenotipte ortaya çıkmadığına ait bir örnek, insanlardaki çok parmaklılık (polidaktili) özelliği için verilebilir. Bazı insanlarda el veya ayak parmaklarında beşten fazla parmak bulunabilir ve bu özelliğin temelde dominant bir allel (P) tarafından meydan getirildiği anlaşılmıştır. Fakat bu anormalliğin kalıtımı incelendiğinde bazen dominant alleli taşıyan bireylerin normal sayıda parmak taşıyabildiği izlenmektedir. Örneğin bu hastalığın gösteren bir ailenin şekilde verilen soy ağacı incelendiğinde üçüncü kuşaktaki erkeklerden biri fenotipik olarak normal normal görülmektedir. Ama aslında P allelini taşıdığı için (Pp) çocuklarından biri çok parmaklı olmuştur; yani P dominant alleli bu erkekte fenotipte etkinliğini göstermemiştir; o halde P geninin heterzigot durumdaki etkinliği % 100 değildir.
Etkinlik Derecesi (Ekspresivite)
Bu kavram bir bireyde belli bir genotipin fenotipik olarak belirme derecesini veya boyutunu tanımlamakta kullanılır. Bir genin etkinlik derecesi, etki bir genin fenotipte meydana getirdiği etkinin derecesidir. Bu özellik genin sorumlu olduğu karakterin bireylerde ortaya çıkma dereceleriyle belirlenir.
Etkinlik derecesini açıklamak için de örnek olarak çok parmaklılık karakteri verilebilir. P geni etkin olsa bile, parmak sayısı beşten fazla olan bireylerde bu anormalliğin boyutu çok değişkenlik gösterebilmektedir. Çok parmaklılık el ve ayakların her ikisinde veya sadece birinde ortaya çıkabilmekte, parmak sayısındaki artış ve fazla parmakların gelişim derecesi farklı olabilmekte, hatta bazen gözle görülmeyen bu fazlalık ancak röntgen çekimiyle anlaşılabilmektedir. Yani etkinlik derecesi büyük değişkenlik gösterebilmektedir.
Aynı şekilde, Drosophila’ da dominant yuvarlak (lobe) göz geninin heterozigot koşullarda etkinliği tam değildir. Örneğin bir populasyondaki heterozigot sineklerin ancak % 75’ inde gözün yuvarlak olmasına yol açabilir. Bunun yanı sıra etkinlik gösterdiği bireylerde de gözlerin boyutu (faset sayısı) çok değişken olabilmekte, hiç göz bulunmamasıyla normal boyutta göz arasında birçok ara durumlar ortaya çıkabilmektedir.
Genlerin etkinlik derecelerindeki farklılığa ait farelerde iki örnek şekilde gösterilmektedir. Aynı saf soya ait farelerde bazı karakterlerin fenotipte belirme dereceleri fark gösterebilmektedir. Örneğin, şekilde tüylere beyaz lekelerin oluşumuna yol açan bir gen için homozigotlarda lekelerin boyutunun sn derece farklı olduğu izlenmektedir. Hiç lekesizlerle tamamen beyazların arasında geçiş tipleri bulunmaktadır. Aynı şekilde b fotoğrafında ise kısa kuyrukluluğa yol açan dominant bir gen bakımından heterozigot farelerde kurukların değişik uzunluklarda olduğu görülmektedir.
Etkinlik ve etkinlik derecesini belirleyen nedenlerin başında genotipik etkileşimler gelir. Yani bir genin etkisinin fenotipte ortaya çıkarmasında diğer genlerin de rolleri vardır. Bunun dışında, aynı dominant gene sahip iki birey farklı ortam koşullarında bulunduğunda bu genin etkinlik derecesi farklı olabilir (çevresel etki). Örneğin, farklı çevre koşullarında yetiştirilen tek yumurta ikizlerinin bazı (özellikte zihinsel) karakterleri farklı olabilmektedir.
Sonuç olarak denilebilir ki, etkinlik ve etkinlik derecesi kavramları da, bir genin fenotipteki etkisinin sadece onun allelleri arasındaki ilişkilere değil aynı zamanda genomdaki diğer genlerle ve ortam koşullarıyla olan etkileşimlerine bağlı olduğunu kesin biçimde ortaya koymaktadır.
Linkback: http://www.gencveteriner.com/index.php?PHPSESSID=633e866f11244919b159936d922e7b02&topic=2451.0