Biologie a genetika
pro bakaláře

Nemendelistická dědičnost

MATERNÁLNÍ DĚDIČNOST - Ačkoli je podstatná část genomu uložena v jaderné DNA, řada strukturních genů je součástí cirkulárního mitochondriálního genomu, v případě rostlin navíc genomu chloroplastového. Dědičnost znaků kódovaných mitochondriálním (mitochondriální dědičnost) a chloroplastovým (chloroplastová dědičnost) genomem jsou příkladem nemendelistické (nemendelovské) dědičnosti (tedy takového typu dědičnosti, pro který neplatí Mendelovy zákony). Na rozdíl od mendelovské dědičnosti, při pohlavním rozmnožování je v tomto případě nositelem genetické informace vždy samičí gameta. Potomstvo má dědičný znak matky, proto se tento typ dědičnosti také označuje jako maternální či matroklinní.

MITOCHONDRIÁLNÍ DĚDIČNOST – s mutací mtDNA je spojena řada závažných dědičných genetických chorob např. Leberova optická neuropatie, Kearns-Sayreův syndrom. Jedinci postižení mitochondriální nemocí mohou být muži i ženy, ale tyto nemoci se mohou v rodinách přenášet jen po mateřské linii. Dítě zdědí mitochondriální DNA pouze od matky. Tomu odpovídá i typický maternální přenos chorob způsobených mutacemi mtDNA v rodokmenu.

Obr.: Mitochondriální typ dědičnosti (Leberova optická neuropatie způsobující částečnou slepotu u dospělých středního věku). Černá značí jedince s chorobou, bílá zdravého jedince. Mutace v mitochondriální DNA se dědí pouze po matce, proto všechny děti otce s mitochondriálně dědičnou chorobou budou zdravé.

CHLOROPLASTOVÁ DĚDIČNOST. Maternální dědičnost vykazuje znak panašování (skvrnitost) listů nocenky jalapenské (Mirabilis jalapa). U této rostliny je zbarvení listů v F1 generaci dané zbarvením samičí rostliny, protože pyl neobsahuje prakticky žádnou cytoplazmu a tudíž ani chloroplasty s genetickou informací. V případě, že je samičí rostlina zelená (převaha chloroplastů), potomstvo bude zelené, je-li žlutá až bílá (vysoká převaha leukoplastů), potomstvo bude bílé. Panašované rostliny mají zhruba ekvivalentní počet chloroplastů a leukoplastů. V důsledku nerovnoměrné distribuce těchto organel během mitózy mají panašované rostliny zelené, žluté a bílé skvrny na listech. Nerovnoměrná distribuce chloroplastů a leukoplastů nastává také při meióze, takže samičí rostlina produkuje 3 typy pohlavních buněk - zelené, panašované a bílé. Generace F1 tedy není uniformní a odchyluje se tak od zákonů mendelovské dědičnosti.

MATERNÁLNÍ EFEKT souvisí s vývojem oocytu v mateřském organizmu. Při maternálním efektu je fenotyp kódován genetickou informací v jádře (tj. odlišně od maternální dědičnosti). Při genové expresi vznikají podle této genetické informace proteiny, které jsou přeneseny do oocytu ještě před oplozením. Tyto proteiny přímo ovlivňují vývoj embrya v časném stádiu vývoje. Fenotyp zygoty je tedy ovlivněn produkty jaderných genů mateřského organizmu. Konkrétním příkladem je vinutí ulity plovatky toulavé (Lymnaea peregra).

Vzorový příklad 1: Směr vinutí ulity plovatky toulavé je dán alelami jaderného genu. Genotyp (DD, Dd) s dominantní alelou D určuje pravotočivou ulitu (P), genotyp (dd) s recesivními alelami d určuje levotočivou ulitu (L). Mezi alelami je úplná dominance. Fenotyp potomka (bez ohledu na jeho genotyp) závisí na genotypu matky (bez ohledu na její fenotyp). Princip: již před fertilizací je v oocytu přítomen protein (produkt genu matky), který ovlivňuje orientaci mitotického vřeténka v první mitóze po fertilizaci a tím ovlivňuje vynutí ulity (doprava nebo doleva) u potomka.

P generace: křížení samice s pravotočivou ulitou a samce s levotočivou ulitou.

F₁ generace: vzniká uniformní potomstvo s genotypem pro pravotočivost, fenotypově jsou všichni pravotočiví po matce.

F₂ generace: vzniká potomstvo s třemi různými genotypy (DD, Dd, dd), fenotypově jsou ale všichni pravotočiví po matce, která měla genotyp pro pravotočivost (Dd).

F₃: matka s genotypem (DD a Dd) produkuje pravotočivé potomstvo, matka s genotypem (dd) produkuje levotočivé potomstvo. Genotypově vzniká poměr 1:2:1, fenotypově 3:1.

Obr.: Maternální efekt při dědičnosti vinutí ulity plovatky toulavé (Lymnaea peregra). Směr vinutí ulity ovlivňuje pár alel: D – dominantní pro pravotočivost, d – recesivní pro levotočivost (P = pravotočivost, L = levotočivost).

ÚKOLY - Nemendelistická dědičnost (viz úkoly)

Tyto výukové materiály byly spolufinancovány Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.