heterosisยังเป็นที่รู้จักประโยชน์และความแข็งแรง heterozygote ไฮบริดเป็นปรากฏการณ์ทางพันธุกรรมที่ปรากฏตัวในการปรับปรุงเกี่ยวกับพ่อแม่ของประสิทธิภาพการทำงานทางสรีรวิทยาในรุ่นแรก ๆ ของการผสมผสานกันระหว่างญาติห่าง ๆ ของสายพันธุ์เดียวกันหรือระหว่าง พืชและสัตว์ชนิดต่าง ๆ
การปรับปรุงประสิทธิภาพทางสรีรวิทยาเกิดขึ้นเช่นการเพิ่มขึ้นของสุขภาพความสามารถในการรับรู้หรือมวลซึ่งหมายถึงลักษณะฟีโนไทป์ที่ได้เปรียบซึ่งเป็นผลมาจากการมีจีโนไทป์ที่เหมาะสมกว่า
ที่มา: pixabay.com
ควรสังเกตว่าโดยญาติห่าง ๆ เราเข้าใจบุคคลจากประชากรที่แยกทางพันธุกรรมเช่นเดียวกับพันธุ์สายพันธุ์หรือชนิดย่อยของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน
ภาวะซึมเศร้าในการผสมพันธุ์
Heterosis เป็นผลมาจาก exogamy มันตรงกันข้ามกับการผสมพันธุ์แบบผสมผสานซึ่งสามารถทำให้เกิด homozygosity เนื่องจากการรวมตัวกันใหม่ทางพันธุกรรมข้อดีของ heterozygotes อาจหายไปโดยการปรากฏตัวของ homozygosity อีกครั้งและแม้กระทั่งการเป็นหมันในรุ่นที่สอง
อย่างไรก็ตามการแบ่งปันทางพันธุกรรมระหว่างญาติห่าง ๆ สามารถให้ข้อได้เปรียบในการปรับตัวในระยะยาว
ภาวะซึมเศร้าในการผสมพันธุ์คือการลดความสามารถในการปรับตัว (สมรรถภาพ) ที่เกิดจากการผสมข้ามสายพันธุ์ เป็นการแสดงออกถึงการลดการรอดชีวิตและการสืบพันธุ์ในลูกหลานของบุคคลที่เกี่ยวข้องกับลูกหลานของบุคคลที่ไม่เกี่ยวข้อง เป็นปรากฏการณ์สากลที่ได้รับการบันทึกไว้ในพืชและสัตว์
เมื่อมีการผสมข้ามกันระหว่างญาติห่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันหรือระหว่างสายพันธุ์ที่แตกต่างกันผลลัพธ์มักจะเป็นการรวมตัวกันของอัลลีลใหม่หรือหายาก (introgression) กับกลุ่มยีนของประชากรที่สมาชิกในรุ่นที่เป็นผลมาจาก การข้ามครั้งแรก
ในความเป็นจริง exogamy มักเป็นแหล่งสำคัญของอัลลีลใหม่หรือหายากมากกว่าการกลายพันธุ์ อัลลีลเหล่านี้ให้ข้อดีสองประการ: 1) เพิ่มความแปรปรวนทางพันธุกรรมและความถี่ของบุคคลที่แตกต่างกันในประชากรดังกล่าว 2) แนะนำยีนที่เป็นรหัสสำหรับลักษณะทางฟีโนไทป์ที่แสดงถึงการปรับตัวล่วงหน้าใหม่
ข้อดีทางพันธุกรรม
จากมุมมองของพันธุศาสตร์ Mendelian ข้อดีของ heterosis ได้รับการอธิบายโดยสมมติฐานสองประการ: 1) complementation หรือที่เรียกว่ารูปแบบการปกครอง 2) ปฏิสัมพันธ์ของอัลลิกหรือที่เรียกว่ารูปแบบการครอบงำเกิน
สมมติฐานการเสริมสร้างสมมติฐานว่าในหลาย ๆ สถานที่ทางพันธุกรรมลูกหลานที่แตกต่างกันจะแสดงออกถึงอัลลีลที่เสื่อมถอยที่เป็นอันตรายน้อยกว่าพ่อแม่ homozygous
ในลูกผสมลูกผสมอัลลีลที่สูงกว่าของพ่อหรือแม่จะซ่อนอัลลีลล่างของพ่อแม่อีกคน นี่หมายความว่าสำหรับแต่ละสถานที่ทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องลูกหลานจะแสดงออกเฉพาะอัลลีลที่ดีที่สุดจากพ่อแม่ทั้งสอง
ดังนั้นรุ่นแรกจะมีจีโนไทป์แบบสะสมที่มีลักษณะที่ดีที่สุดของพ่อแม่แต่ละคน
สมมติฐานการโต้ตอบอัลลีลิกตั้งสมมติฐานว่าทั้งสองอัลลีลของแต่ละสถานที่ทางพันธุกรรมแสดงออกถึงการเสริมกันนั่นคือเพิ่มผลกระทบ ซึ่งหมายความว่าอักขระฟีโนไทป์ที่เข้ารหัสโดยอัลลีลทั้งสองสามารถสร้างการตอบสนองที่กว้างขึ้นต่อความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมที่ลูกหลานต้องเผชิญมากกว่าที่อนุญาตโดย homozygosity
สมมติฐานทั้งสองนี้ไม่สามารถใช้ร่วมกันได้ในแง่ที่ว่าแต่ละสมมติฐานสามารถนำไปใช้กับชุดของตำแหน่งทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันในบุคคลลูกผสมเดียวกัน
ในพืช
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 George Shull แสดงให้เห็นว่าการผสมพันธ์ของข้าวโพดสองสายพันธุ์ที่ปลูกในสหรัฐอเมริกาซึ่งสูญเสียผลผลิตบางส่วนเนื่องจากการผสมพันธุ์แบบผสมผสานทำให้ได้พืชที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและแข็งแรงมากขึ้นโดยให้ผลผลิตที่เหนือกว่า ปัจจุบันในข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ลูกผสมเฮเทอโรซิสช่วยให้สามารถเก็บเกี่ยวได้มากขึ้น 100-200%
ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 จีนเริ่มปลูกข้าวลูกผสมที่ให้ผลผลิตสูงกว่าข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ทั่วไปถึง 10% ปัจจุบันสามารถเก็บเกี่ยวได้มากขึ้น 20–50%
ผลผลิตที่เพิ่มขึ้นจาก heterosis ในพืชที่ปลูกกินได้อื่น ๆ ได้แก่ : aubergine, 30–100%; บรอกโคลี 40–90%; บวบ 10–85%; ข้าวบาร์เลย์ 10–50%; หัวหอม 15–70%; ข้าวไรย์ 180–200%; เรพซีด 39–50%; ถั่วปากอ้า 45–75%; ข้าวสาลี 5–15%; แครอท 25–30%
ในสัตว์
ล่อเป็นสัตว์ลูกผสมที่มีชื่อเสียงที่สุด เป็นผลมาจากการผสมพันธุ์ม้าตัวผู้ (Equus caballus) กับลาตัวเมีย (E. asinus) การมีประโยชน์ของพวกมันในฐานะสัตว์แพ็คนั้นเนื่องมาจาก heterosis พวกมันตัวใหญ่แข็งแรงและทนกว่าม้า พวกเขามีขั้นตอนที่ปลอดภัยของลา พวกเขายังมีความสามารถในการเรียนรู้มากกว่าพ่อแม่
การผสมพันธุ์ของลิงแสม (Macaca mulatta) ที่มีต้นกำเนิดจากจีนและฮินดูทำให้เกิดเพศผู้และเพศเมียที่มีอาการเฮเทอโรซิสเนื่องจากความยาวส่วนหัวที่ยาวกว่าและมีมวลกายมากกว่าพ่อแม่ ความแตกต่างนี้มีความชัดเจนมากกว่าในตัวผู้ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการแข่งขันกับตัวผู้ที่ไม่ใช่ลูกผสมสำหรับตัวเมีย
กบที่กินได้ (Pelophylax esculentus) เป็นลูกผสมที่อุดมสมบูรณ์ของ Pelophylax ridibundus และ P. Lessonae (ตระกูล Ranidae) ที่อาศัยอยู่ในโซเซียลมีเดียในยุโรปตอนกลาง P. esculentus ทนต่อแรงกดดันของออกซิเจนที่ต่ำกว่าสายพันธุ์แม่ทำให้สามารถจำศีลในน้ำที่ขาดออกซิเจนอย่างรุนแรง ที่ซึ่งพวกมันอยู่ร่วมกัน P. esculentus มีมากขึ้น
ในตัวมนุษย์
ปัจจุบันโลกของเราอาศัยอยู่โดยมนุษย์เผ่าพันธุ์เดียว มีหลักฐานทางพันธุกรรมว่าเมื่อ 65,000–90,000 ปีก่อนมนุษย์ยุโรปสมัยใหม่ (โฮโมเซเปียนส์) บางครั้งได้ผสมพันธุ์กับมนุษย์ยุคหิน (Homo neanderthalensis)
นอกจากนี้ยังมีหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามนุษย์ยุคเมลานีเซียน (Homo sapiens) ผสมพันธ์กับเดนิโซแวนซึ่งเป็นมนุษย์ที่สูญพันธุ์อย่างลึกลับเมื่อ 50,000–100,000 ปีก่อน
ไม่มีใครรู้ว่าการผสมพันธุ์แบบโบราณเหล่านี้ส่งผลให้เกิด heterosis หรือไม่ แต่เป็นไปได้ว่าเป็นกรณีนี้ขึ้นอยู่กับการสังเกตความแตกต่างทางบวกและลบในมนุษย์สมัยใหม่
ผู้ที่มีพ่อและแม่จากส่วนต่างๆของจีนแสดงให้เห็นว่ามีความสูงและผลการเรียนสูงกว่าค่าเฉลี่ยในภูมิภาคต้นทางของพ่อแม่ สิ่งนี้สามารถตีความได้ว่าเป็นเฮเทอโรซิสในเชิงบวก
กลุ่มชาติพันธุ์ที่แตกต่างกันจำนวนมากอาศัยอยู่ในปากีสถานโดยมีลักษณะความเป็นเนื้อเดียวกันในระดับสูงซึ่งเกิดจากการแต่งงานแบบฉันทามติที่สูง กลุ่มเหล่านี้มีความคิดว่าเป็นโรค heterosis เชิงลบซึ่งแสดงออกในอุบัติการณ์ของมะเร็งเต้านมและรังไข่ที่สูงกว่าปกติ
อ้างอิง
- Baranwal, VK, Mikkilineni, V. , Zehr, UB, Tyagi, AK, Kapoor, S. 2012. Heterosis: แนวคิดที่เกิดขึ้นใหม่เกี่ยวกับความแข็งแรงของลูกผสม วารสาร Experimental Botany, 63, 6309–6314
- Benirschke, K. 1967. ความเป็นหมันและความอุดมสมบูรณ์ของลูกผสมระหว่างสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ใน: Benirschke, K. , ed. "ลักษณะเปรียบเทียบของความล้มเหลวในการสืบพันธุ์". สปริงเกอร์นิวยอร์ก
- Berra, TM, Álvarez, G. , Ceballos, FC 2010 ราชวงศ์ดาร์วิน / เวดจ์วู้ดได้รับผลกระทบในทางลบจากความเป็นเอกภาพหรือไม่? ชีววิทยาศาสตร์, 60, 376-383
- Birchler, JA, Yao, H. , Chudalayandi, S. 2006. การเปิดเผยพื้นฐานทางพันธุกรรมของความแข็งแรงของลูกผสม Proceedings of the National Academy of Science of the USA, 103, 12957–12958
- Burke, JM, Arnold, ML 2001 พันธุศาสตร์และความเหมาะสมของลูกผสม. Annual Review of Genetics, 35, 31–52
- Callaway, E. 2011 DNA โบราณเผยความลับของประวัติศาสตร์มนุษย์: มนุษย์ยุคใหม่อาจรับยีนสำคัญจากญาติที่สูญพันธุ์ไปแล้ว ธรรมชาติ, 137, 136-137
- Denic, S. , Khatib, F. , Awad, M. , Karbani, G. , Milenkovic, J. Medical Hypotheses, 64, 1002–1006
- Frankel, R. 1983. Heterosis: reappraisal of theory and practice. Springer, เบอร์ลิน
- Frankham, R. 1998. การผสมพันธุ์และการสูญพันธุ์: ประชากรบนเกาะ. ชีววิทยาการอนุรักษ์, 12, 665–675
- Fritz, RS, Moulia, C. 1999. ความต้านทานของพืชและสัตว์ลูกผสมต่อสัตว์กินพืชเชื้อโรคและปรสิต. การทบทวนนิเวศวิทยาและระบบประจำปี 565–591
- Govindaraju, DR 2019 คำอธิบายของปริศนาอายุกว่าศตวรรษในพันธุศาสตร์ - เฮเทอโรซิส PLoS จิตเวช 17 (4): e3000215
- Groszmann, M. , Greaves, IK, Fujimoto, R. , Peacock, WJ, Dennis, ES 2013. บทบาทของ epigenetics ในความแข็งแรงของลูกผสม แนวโน้มด้านพันธุศาสตร์ 29, 684–690
- Grueber, CE, Wallis, GP, Jamieson, IG 2008 Heterozygosity - ความสัมพันธ์ด้านการออกกำลังกายและความเกี่ยวข้องกับการศึกษาภาวะซึมเศร้าจากการผสมพันธุ์ในสัตว์ที่ถูกคุกคาม นิเวศวิทยาระดับโมเลกุล, 17, 3978–3984
- Hedrick, PW, García-Dorado, A. 2016. ทำความเข้าใจเกี่ยวกับภาวะซึมเศร้าในการผสมพันธุ์การกำจัดและการช่วยเหลือทางพันธุกรรม แนวโน้มของนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ, http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2016.09.005
- Hedrick, PW, Kalinowski, ST 2000 ภาวะซึมเศร้าจากการผสมพันธุ์ในชีววิทยาการอนุรักษ์ Annual Review of Ecology and Systematics, 31, 139–62
- Hochholdinger, F. , Hoecker, N. 2007 ในระดับโมเลกุลของ heterosis แนวโน้มด้านพืชศาสตร์, 10.1016 / j.tplants.2007.08.005.
- Jolly, CJ, Woolley-Barker, T. , Beyene, S. , Disotell, TR, Phillips-Conroy, JE 1997 บาบูนลูกผสมระหว่างพันธุกรรม International Journal of Primatology, 18, 597–627
- Kaeppler, S. 2012. Heterosis: ยีนหลายยีนหลายกลไกยุติการค้นหาทฤษฎีเอกภาพที่ยังไม่ถูกค้นพบ ISRN Botany Volume, 10.5402 / 2555/682824
- Khongsdier, R. Mukherjee, N. 2003. ผลของ heterosis ต่อการเจริญเติบโตของความสูงและส่วนของมัน: การศึกษาแบบตัดขวางของเด็กหญิง Khasi ในอินเดียตะวันออกเฉียงเหนือ พงศาวดารชีววิทยาของมนุษย์, 30, 605–621
- Lacy, RC ความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมต่อความมีชีวิตของประชากรสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม วารสารสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม, 78, 320–335
- Lippman, ZB, Zamir, D. 2006. Heterosis: ทบทวนเวทมนตร์ แนวโน้มทางพันธุศาสตร์, 10.1016 / j.tig.2006.12.006
- McQuillan, R. , et al. 2555. หลักฐานของภาวะซึมเศร้าในการผสมพันธุ์กับความสูงของมนุษย์. PLoS Genetics, 8, e1002655
- Proops, L. , Burden, F. , Osthaus, B. 2009. ล่อความรู้ความเข้าใจ: กรณีของพลังลูกผสม? Animal Cognition, 12, 75–84
- Zhu, C. , Zhang, X. , Zhao, Q. , Chen, Q.2018 การแต่งงานแบบลูกผสมและความแตกต่างของฟีโนไทป์ในลูกหลาน: หลักฐานจากประเทศจีน เศรษฐศาสตร์และชีววิทยาของมนุษย์. 10.1016 / j.ehb.2018.02.008.