التغاير: تحسين الحيوانات والنباتات والإنسان - مادة الاحياء - 2025

و الهجين ، والمعروف أيضا ميزة متغايرة وقوة الهجين، هو ظاهرة الوراثية التي تتجلى في تحسين فيما يتعلق الوالدين، وأداء الفسيولوجية في الجيل الأول من الصليب بين أقارب من نفس النوع، أو بين أنواع مختلفة من النباتات والحيوانات.

يحدث تحسين الأداء الفسيولوجي ، على سبيل المثال ، في زيادة الصحة أو القدرة المعرفية أو الكتلة ، في إشارة إلى الخصائص المظهرية المفيدة الناتجة عن وجود نمط وراثي أكثر ملاءمة.

المصدر: pixabay.com

وتجدر الإشارة إلى أنه من خلال الأقارب البعيدين نفهم الأفراد من المجموعات المعزولة وراثيًا ، وكذلك الأنواع أو السلالات أو الأنواع الفرعية من نفس النوع.

اكتئاب زواج الأقارب

التغاير هو نتيجة الزواج الخارجي. إنه عكس زواج الأقارب ، الذي يمكن أن ينتج تماثل الزيجوت. بسبب إعادة التركيب الجيني ، قد تختفي مزايا الزيجوت المتغايرة ، عن طريق عودة ظهور الزيجوت المتماثل ، وحتى بالعقم ، في الجيل الثاني.

ومع ذلك ، فإن المشاركة الجينية بين الأقارب البعيدين يمكن أن تمنح مزايا تكيفية طويلة المدى.

اكتئاب زواج الأقارب هو الحد من القدرة على التكيف (اللياقة) التي يسببها زواج الأقارب. يتم التعبير عنها على أنها انخفاض في البقاء والتكاثر في ذرية الأفراد المرتبطين فيما يتعلق بنسل الأفراد غير المرتبطين. إنها ظاهرة عالمية تم توثيقها في النباتات والحيوانات.

عندما يكون هناك تهجين بين الأقارب البعيدة من نفس النوع ، أو بين الأنواع المختلفة ، فإن النتيجة عادة ما تكون دمج أليلات جديدة أو نادرة (إدخال) في مجموعة الجينات من السكان التي ينتمي إليها أفراد الجيل الناتج عن العبور الأولي.

في الواقع ، غالبًا ما يكون الزواج الخارجي مصدرًا أكثر أهمية للأليلات الجديدة أو النادرة من الطفرات. تمنح هذه الأليلات ميزتين: 1) أنها تزيد من التباين الجيني وبالتالي تواتر الأفراد غير المتجانسين في المجتمع المذكور ؛ 2) إدخال الجينات التي ترمز لصفات النمط الظاهري التي تمثل تكيفات مسبقة جديدة.

المزايا الجينية

من وجهة نظر علم الوراثة المندلية ، تم شرح مزايا التغاير من خلال فرضيتين: 1) التكامل ، ويشار إليه أيضًا باسم نموذج السيادة ؛ 2) التفاعل الأليلي ، يشار إليه أيضًا بنموذج الهيمنة المفرطة.

تفترض فرضية التكميل أنه في مواضع وراثية متعددة ، فإن ذرية متغايرة الزيجوت تعبر عن عدد أقل من الأليلات المتنحية الضارة بشكل طفيف مقارنة بآبائهم متجانسين.

في السلالة الهجينة ، تخفي الأليلات الأعلى لأحد الوالدين الأليلات السفلية للوالد الآخر. وهذا يعني أنه بالنسبة لكل موقع جيني متضمن ، فإن السلالة تعبر فقط عن أفضل الأليلات من كلا الوالدين.

وبالتالي ، فإن الجيل الأول سوف يمتلك تركيبًا وراثيًا تراكميًا مع أفضل الخصائص لكل من الوالدين.

تفترض فرضية التفاعل الأليلي أن الأليلين لكل موقع جيني يعبران عن تكميلي ، أي أنهما يضيفان آثارهما. هذا يعني أن الأحرف النمط الظاهري المشفرة بواسطة كلا الأليلين يمكن أن تنتج استجابة أوسع للتغير البيئي الذي يواجهه النسل أكثر مما يسمح به تماثل الزيجوت.

هاتان الفرضيتان لا يستبعد أحدهما الآخر بمعنى أن كل منهما يمكن أن ينطبق على مجموعات مختلفة من المواقع الجينية في نفس الفرد الهجين.

في النباتات

في بداية القرن العشرين ، أظهر جورج شول أن تهجين نوعين من الذرة المزروعة في الولايات المتحدة ، والتي فقدت بعضًا من إنتاجيتها بسبب زواج الأقارب ، أنتجت نباتات أكبر وأكثر قوة مع غلات عالية. حاليًا ، في الذرة المهجنة ، يسمح التغاير بالحصول على محاصيل أكبر بنسبة 100-200٪.

في أواخر السبعينيات ، بدأت الصين في زراعة الأرز المهجن الذي أنتج غلات أعلى بنسبة 10٪ من الذرة التقليدية. حاليًا ، يتم تحقيق محاصيل أكبر بنسبة 20-50٪

زيادة الغلة التي تم تحقيقها عن طريق التغاير في النباتات الأخرى الصالحة للأكل هي: الباذنجان ، 30-100٪؛ البروكلي 40-90٪؛ كوسة 10-85٪؛ الشعير 10-50٪؛ بصل 15-70٪؛ الجاودار ، 180-200٪ ؛ بذور اللفت 39-50٪؛ الفول ، 45-75٪ ؛ القمح 5-15٪؛ الجزر 25-30٪.

في الحيوانات

البغال هي أشهر الحيوانات الهجينة. وهي نتيجة تزاوج حصان ذكر (Equus caballus) مع أنثى حمار (E. asinus). فائدتها كحيوانات عبوة ترجع إلى التغاير. هم أكبر وأقوى وأكثر مقاومة من الحصان. لديهم الخطوة الآمنة من الحمار. لديهم أيضًا قدرة أكبر على التعلم من والديهم.

تهجين قرود المكاك (Macaca mulatta) من أصل صيني وهندوسي ينتج الذكور والإناث الذين يظهرون تغايرًا بسبب حقيقة أنهم أكبر طولًا في الجسم وكتلة أكبر من آبائهم. يكون هذا الاختلاف أكثر وضوحًا عند الذكور ، مما قد يحسن قدرتهم على التنافس مع الذكور غير المهجنة للإناث.

الضفدع الصالح للأكل (Pelophylax esculentus) هو الهجين الخصب من Pelophylax ridibundus و P. lessonae (عائلة Ranidae) التي تعيش في التعايش في وسط أوروبا. يقاوم P. ​​esculentus ضغوط الأكسجين الأقل من الأنواع الأصلية ، مما يسمح له بالسبات في المياه التي تعاني من نقص حاد في الأكسجين. حيث تتعايش P. esculentus تكون أكثر وفرة.

في الإنسان

حاليًا ، يسكن كوكبنا نوع بشري واحد. هناك أدلة وراثية على أن البشر الأوروبيين الحديثين (Homo sapiens) منذ 65000-90000 سنة تهجين أحيانًا مع إنسان نياندرتال (Homo neanderthalensis).

هناك أيضًا أدلة تشير إلى أن الإنسان الميلانيزي الحديث (الإنسان العاقل) تزاوج كثيرًا مع إنسان الدينيسوفان ، وهو نوع بشري منقرض غامض ، منذ 50000 إلى 100000 عام.

من غير المعروف ما إذا كانت هذه التهجين القديم قد أدت إلى تغاير ، ولكن من الممكن أن يكون هذا هو الحال بناءً على ملاحظة التغاير الإيجابي والسلبي في الإنسان الحديث.

ثبت أن الأشخاص الذين لديهم آباء وأمهات من أجزاء مختلفة من الصين يتمتعون بارتفاعات أعلى وأداء أكاديمي أعلى من متوسطات مناطق آبائهم الأصلية. يمكن تفسير هذا على أنه تغاير إيجابي.

تعيش العديد من المجموعات العرقية المختلفة في باكستان تتميز بمستويات عالية من تماثل الزيجوت الناجم عن ارتفاع وتيرة زواج الأقارب. يُعتقد أن هذه المجموعات تعاني من التغاير السلبي ، والذي يظهر في حالات الإصابة بسرطان الثدي والمبيض الأعلى من الطبيعي.

المراجع

1. Baranwal، VK، Mikkilineni، V.، Zehr، UB، Tyagi، AK، Kapoor، S. 2012. Heterosis: الأفكار الناشئة حول النشاط الهجين. مجلة علم النبات التجريبي ، 63 ، 6309-6314.
2. Benirschke، K. 1967. العقم والخصوبة للثدييات الهجينة متعددة الأنواع. في: Benirschke، K.، ed. "الجوانب المقارنة للفشل الإنجابي". سبرينغر ، نيويورك.
3. Berra، TM، Álvarez، G.، Ceballos، FC 2010. هل تأثرت سلالة داروين / ويدجوود سلبًا بسبب القرابة؟ العلوم الحيوية، 60، 376-383.
4. Birchler، JA، Yao، H.، Chudalayandi، S. 2006. كشف الأساس الجيني للنشاط الهجين. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية ، 103 ، 12957-12958.
5. بورك ، جي إم ، أرنولد ، ML 2001. علم الوراثة ولياقة الهجين. المراجعة السنوية للوراثة ، 35 ، 31-52.
6. Callaway، E. 2011. يكشف الحمض النووي القديم أسرار التاريخ البشري: ربما يكون الإنسان الحديث قد التقط جينات رئيسية من أقارب منقرضين. الطبيعة، 137، 136-137.
7. Denic، S.، Khatib، F.، Awad، M.، Karbani، G.، Milenkovic، J. 2005. السرطان عن طريق التغاير السلبي: سرطان الثدي والمبيض الزائد في الهجينة من المجموعات العرقية الفطرية. الفرضيات الطبية ، 64 ، 1002-1006.
8. فرانكل ، ر. 1983. التغاير: إعادة تقييم النظرية والتطبيق. سبرينغر ، برلين.
9. فرانكهام ، ر. 1998. زواج الأقارب والانقراض: سكان الجزر. بيولوجيا الحفظ ، 12 ، 665-675.
10. Fritz، RS، Moulia، C. 1999. مقاومة النباتات والحيوانات الهجينة للحيوانات العاشبة ومسببات الأمراض والطفيليات. المراجعة السنوية للإيكولوجيا والنظاميات ، 565-591.
11. Govindaraju، DR 2019. توضيح لما يزيد عن قرن من الزمان من الألغاز في علم الوراثة التغاير. بلوس بيول 17 (4): e3000215.
12. جروسمان ، جريفز ، آي كاي ، فوجيموتو ، آر ، بيكوك ، دبليو جي ، دينيس ، إس 2013. دور علم التخلق في النشاط الهجين. الاتجاهات في علم الوراثة ، 29 ، 684-690.
13. Grueber، CE، Wallis، GP، Jamieson، IG 2008. تغاير الزيجوت - ارتباطات اللياقة البدنية وصلتها بالدراسات حول اكتئاب الأقارب في الأنواع المهددة. علم البيئة الجزيئية ، 17 ، 3978–3984.
14. Hedrick، PW، García-Dorado، A. 2016. فهم اكتئاب زواج الأقارب والتطهير والإنقاذ الجيني. الاتجاهات في علم البيئة والتطور ،
15. Hedrick، PW، Kalinowski، ST 2000. اكتئاب زواج الأقارب في بيولوجيا الحفظ. المراجعة السنوية للإيكولوجيا والنظاميات ، 31 ، 139-62.
16. Hochholdinger، F.، Hoecker، N. 2007. نحو الأساس الجزيئي للتغاير. الاتجاهات في علوم النبات ، 10.1016 / j.tplants.2007.08.005.
17. جولي ، سي جيه ، وولي باركر ، T. ، بييني ، إس. ، ديسوتيل ، تي آر ، فيليبس كونروي ، جي إي 1997. قرود البابون الهجينة بين الأجيال المجلة الدولية لعلم الرئيسيات ، 18 ، 597-627.
18. Kaeppler، S. 2012. Heterosis: العديد من الجينات ، العديد من الآليات - تنهي البحث عن نظرية موحدة غير مكتشفة. حجم نبات ISRN ، 10.5402 / 2012/682824.
19. Khongsdier، R. Mukherjee، N. 2003. آثار التغاير على النمو في الطول وشرائحه: دراسة مقطعية لفتيات خاسي في شمال شرق الهند. حوليات علم الأحياء البشرية ، 30 ، 605-621.
20. لاسي ، آر سي أهمية التباين الوراثي في ​​جدوى مجموعات الثدييات. مجلة علم الثدييات ، 78 ، 320-335.
21. Lippman، ZB، Zamir، D. 2006. التغاير: إعادة النظر في السحر. الاتجاهات في علم الوراثة، 10.1016 / j.tig.2006.12.006.
22. ماكويلان ، ر ، وآخرون. 2012. دليل على اكتئاب زواج الأقارب على طول الإنسان. علم الوراثة PLoS، 8، e1002655.
23. Proops ، L. ، Burden ، F. ، Osthaus ، B. 2009. إدراك البغل: هل هو حالة من النشاط الهجين؟ إدراك الحيوان ، 12 ، 75-84.
24. Zhu، C.، Zhang، X.، Zhao، Q.، Chen، Q. 2018. الزيجات الهجينة والتغاير الظاهري في النسل: دليل من الصين. الاقتصاد وعلم الأحياء البشري. 10.1016 / j.ehb.2018.02.008.