HETEROSIS: PAGPAPABUTI SA MGA HAYOP, HALAMAN, TAO - BIOLOGY - 2025

Ang heterosis , na kilala rin bilang heterozygote bentahe at hybrid na lakas, ay isang genetic na kababalaghan na nagpapakita ng sarili sa pagpapabuti na may paggalang sa mga magulang, pagganap ng physiological sa unang henerasyon ng krus sa pagitan ng malayong mga kamag-anak ng parehong species, o sa pagitan ng magkakaibang species, ng mga halaman at hayop.

Ang pagpapabuti ng pagganap ng physiological ay nangyayari, halimbawa, sa pagtaas ng kalusugan, kapasidad ng nagbibigay-malay o masa, na tumutukoy sa mga kapaki-pakinabang na katangian ng phenotypic na nagreresulta mula sa pagkakaroon ng isang mas angkop na genotype.

Pinagmulan: pixabay.com

Dapat pansinin na sa pamamagitan ng malalayong kamag-anak naiintindihan namin ang mga indibidwal mula sa mga genetically na ihiwalay na mga populasyon, pati na rin ang mga varieties, strain, o subspecies ng parehong species.

Nakakabagabag na depression

Ang Heterosis ay ang resulta ng exogamy. Ito ay kabaligtaran ng inbreeding, na maaaring makagawa ng homozygosity. Dahil sa genetic recombination, ang mga bentahe ng heterozygotes ay maaaring mawala, sa pamamagitan ng muling paglitaw ng homozygosity, at kahit na sa pag-iisa, sa pangalawang henerasyon.

Gayunpaman, ang pagbabahagi ng genetic sa pagitan ng malalayong mga kamag-anak ay maaaring magbigay ng pangmatagalang mga bentahe ng pang-matagalang.

Ang namamatay na depresyon ay ang pagbawas ng kakayahang umangkop (fitness) na dulot ng inbreeding. Ito ay ipinahayag bilang isang pagbawas sa kaligtasan ng buhay at pag-aanak sa kalakal ng mga kaugnay na indibidwal na may paggalang sa kalakal ng mga walang kaugnayan na mga indibidwal. Ito ay isang unibersal na kababalaghan na naitala sa mga halaman at hayop.

Kapag mayroong isang pagtawid sa pagitan ng malalayong kamag-anak ng parehong species, o sa pagitan ng iba't ibang mga species, ang resulta ay karaniwang ang pagsasama ng bago o bihirang alleles (introgression) sa gene pool ng populasyon na kung saan ang mga miyembro ng henerasyon na nagreresulta mula sa paunang pagtawid.

Sa katunayan, ang exogamy ay madalas na isang mas mahalagang mapagkukunan ng bago o bihirang mga haluang metal kaysa sa mutation. Ang mga haluang ito ay nagbibigay ng dalawang kalamangan: 1) pinatataas nila ang pagkakaiba-iba ng genetic at samakatuwid ang dalas ng mga heterozygous na indibidwal sa sinabi na populasyon; 2) ipakilala ang mga gen na code para sa mga phenotypic na katangian na kumakatawan sa preadaptations ng nobela.

Mga kalamangan sa genetic

Mula sa anggulo ng genetikong Mendelian, ang mga pakinabang ng heterosis ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng dalawang hypotheses: 1) pampuno, tinukoy din bilang modelo ng pangingibabaw; 2) allelic na pakikipag-ugnay, na tinukoy din bilang over-dominance model.

Ang pagwawastong hypothesis ay nag-post na, sa maraming genetic loci, ang heterozygous progeny ay nagpapahayag ng mas kaunting bahagyang hindi kanais-nais na mga alleles na mas mababa kaysa sa kanilang mga homozygous parents.

Sa hybrid na progeny, itatago ng mas mataas na alleles ng isang magulang ang mas mababang mga haluang metal ng ibang magulang. Nangangahulugan ito na, para sa bawat isa sa genetic loci na kasangkot, ang progeny ay nagpapahayag lamang ng pinakamahusay sa mga aleluya mula sa parehong mga magulang.

Kaya, ang unang henerasyon ay magkakaroon ng isang kumulatif na fitter genotype na may pinakamahusay na mga katangian ng bawat magulang.

Ang hypelhesis ng pakikipag-ugnay sa allelic ay nag-post na ang dalawang alleles ng bawat genetic loci ay nagpapahayag ng pantulong, iyon ay, idinagdag nila ang kanilang mga epekto. Nangangahulugan ito na ang mga character na phenotypic na naka-encode ng parehong mga haluang metal ay maaaring makagawa ng isang mas malawak na tugon sa pagkakaiba-iba ng kapaligiran na kinakaharap ng kalakal kaysa sa pinapayagan ng homozygosity.

Ang dalawang hypotheses na ito ay hindi kapwa eksklusibo sa kamalayan na ang bawat isa sa kanila ay maaaring mailapat sa iba't ibang mga hanay ng genetic loci sa parehong mestiso na indibidwal.

Sa mga halaman

Sa simula ng ika-20 siglo, ipinakita ni George Shull na ang pagsasama ng dalawang uri ng mais na lumago sa Estados Unidos, na nawala ang ilan sa kanilang pagiging produktibo dahil sa pag-aanak, gumawa ng mas malaki at masigla na mga halaman na may isang mahusay na ani. Sa kasalukuyan, sa hybrid na mais, nagbibigay-daan ang heterosis na makakuha ng 100-200% na mas malaking ani.

Sa huling bahagi ng 1970s, sinimulan ng Tsina ang paglinang ng hybrid na bigas na gumawa ng 10% na mas mataas na ani kaysa sa maginoo na mais. Sa kasalukuyan, ang 2050% na mas malaking ani ay nakamit

Ang pagtaas ng ani na nakamit ng heterosis sa iba pang nakakain na mga halaman na nakatanim ay: aubergine, 30-100%; brokuli, 40-90%; zucchini, 10–85%; barley, 1050%; sibuyas, 15-70%; rye, 180-20000; ginahasa, 39–50%; malawak na beans, 45-75%; trigo, 5-15%; karot, 25-30%.

Sa mga hayop

Ang mga mule ay ang pinaka sikat na hybrid na hayop. Nagreresulta sila mula sa pag-asawa ng isang kabayo sa lalaki (Equus caballus) na may isang asno na babae (E. asinus). Ang kanilang kapaki-pakinabang bilang mga hayop ng pack ay dahil sa heterosis. Mas malaki sila, mas malakas at mas lumalaban kaysa sa kabayo. Mayroon silang ligtas na hakbang ng asno. Mayroon din silang mas malaking kakayahan para sa pag-aaral kaysa sa kanilang mga magulang.

Ang paglalagay ng hybridization ng mga maca (Macaca mulatta) ng pinagmulan ng Tsino at Hindu ay naglilikha ng mga lalaki at babae na nagpapakita ng heterosis dahil sa katotohanan na mas malaki ang haba ng ulo nito at mas malaki ang bigat ng katawan kaysa sa kanilang mga magulang. Ang pagkakaiba na ito ay mas minarkahan sa mga lalaki, na maaaring mapabuti ang kanilang kakayahan upang makipagkumpetensya sa mga hindi mestiso na lalaki para sa mga babae.

Ang nakakain na palaka (Pelophylax esculentus) ay ang mayabong na mestiso ng Pelophylax ridibundus at P. kurangonae (pamilya Ranidae) na nakatira sa simpatya sa gitnang Europa. Ang P. esculentus ay lumalaban sa mas mababang presyon ng oxygen kaysa sa mga species ng magulang, na pinapayagan itong mag-hibernate sa malubhang tubig na kulang sa oxygen. Kung saan sila magkakasama, ang P. esculentus ay mas sagana.

Sa tao

Sa kasalukuyan, ang ating planeta ay tinatahanan ng isang solong species ng tao. Mayroong ebidensya na genetic na 65,000-90,000 taon na ang nakararaan ang modernong mga tao sa Europa (Homo sapiens) paminsan-minsan ay na-hybrid sa Neanderthals (Homo neanderthalensis).

Mayroon ding ebidensya upang ipahiwatig na ang mga makabagong tao ng Melanesian (Homo sapiens) ay madalas na nakipag-ugnay sa mga Denisovans, isang misteryosong natapos na mga species ng tao, 50,000-1100,000 taon na ang nakalilipas.

Hindi alam kung ang mga sinaunang hybridizations na ito ay nagdulot ng heterosis, ngunit posible na ito ang kaso batay sa pagmamasid ng positibo at negatibong heterosis sa mga modernong tao.

Ang mga taong may mga ama at ina mula sa iba't ibang bahagi ng Tsina ay ipinakita na magkaroon ng taas at pagganap ng akademya na mas mataas kaysa sa mga average ng mga pinagmulan ng kanilang mga magulang. Maaari itong bigyang kahulugan bilang positibong heterosis.

Maraming iba't ibang mga pangkat etniko ang nakatira sa Pakistan na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na antas ng homozygosity dulot ng mataas na dalas ng consanguineous kasal. Ang mga pangkat na ito ay naisip na magdusa mula sa negatibong heterosis, na ipinahayag sa mas mataas kaysa sa normal na saklaw ng mga kanser sa suso at ovarian.

Mga Sanggunian

1. Baranwal, VK, Mikkilineni, V., Zehr, UB, Tyagi, AK, Kapoor, S. 2012. Heterosis: umuusbong na mga ideya tungkol sa hybrid na lakas. Journal of Experimental Botany, 63, 6309-6314.
2. Benirschke, K. 1967. Sterility at pagkamayabong ng mga interspecific na mga hybrid na mammalian. Sa: Benirschke, K., ed. "Mga paghahambing na aspeto ng pagkabigo ng reproduktibo". Springer, New York.
3. Berra, TM, Álvarez, G., Ceballos, FC 2010. Ang dinastiyang Darwin / Wedgwood ay naapektuhan ba ng consanguinity? BioScience, 60, 376-383.
4. Birchler, JA, Yao, H., Chudalayandi, S. 2006. Natatanggal ang genetic na batayan ng hybrid na lakas. Mga pamamaraan ng National Academy of Science ng USA, 103, 12957–12958.
5. Burke, JM, Arnold, ML 2001. Mga genetika at ang fitness ng mga hybrids. Taunang Pagrepaso sa Mga Genetika, 35, 31-52.
6. Callaway, E. 2011. Inihayag ng sinaunang DNA ang mga lihim ng kasaysayan ng tao: maaaring kunin ng mga modernong tao ang mga pangunahing gen mula sa nawawalang mga kamag-anak. Kalikasan, 137, 136-137.
7. Denic, S., Khatib, F., Awad, M., Karbani, G., Milenkovic, J. 2005. Kanser sa pamamagitan ng negatibong heterosis: ang kanser sa suso at ovarian ay labis sa mga hybrid ng mga inbred na pangkat. Mga Medical Hypotheses, 64, 1002-1006.
8. Frankel, R. 1983. Heterosis: muling pagsusuri ng teorya at kasanayan. Springer, Berlin.
9. Frankham, R. 1998. Pagdarami at pagkalipol: populasyon ng isla. Conservation Biology, 12, 665-6675.
10. Fritz, RS, Moulia, C. 1999. Ang paglaban sa mga halaman ng hybrid at hayop sa mga halamang gulay, mga pathogens, at mga parasito. Taunang Repasuhin ng Ecology at Systematics, 565–591.
11. Govindaraju, DR 2019. Isang pag-iwas ng higit sa isang siglo na old enigma sa genetics-heterosis. PLoS Biol 17 (4): e3000215.
12. Groszmann, M., Greaves, IK, Fujimoto, R., Peacock, WJ, Dennis, ES 2013. Ang papel ng epigenetics sa hybrid na lakas. Mga Uso sa Genetika, 29, 684-66.
13. Grueber, CE, Wallis, GP, Jamieson, IG 2008. Heterozygosity - fitness correlations at ang kanilang kaugnayan sa mga pag-aaral sa mga inbreeding depression sa mga nagbabantang species. Molecular Ecology, 17, 3978–3984.
14. Hedrick, PW, García-Dorado, A. 2016. Ang pag-unawa sa inbreeding depression, purging, at genetic rescue. Mga Uso saEcology & Ebolusyon, http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2016.09.005.
15. Hedrick, PW, Kalinowski, ST 2000. Nakakagalit na depression sa conservation biology. Taunang Repasuhin ng Ecology at Systematics, 31, 139–62.
16. Hochholdinger, F., Hoecker, N. 2007. patungo sa molekular na batayan ng heterosis. TRENDS sa Plant Science, 10.1016 / j.tplants.2007.08.005.
17. Jolly, CJ, Woolley-Barker, T., Beyene, S., Disotell, TR, Phillips-Conroy, JE 1997. Intergeneric hybrid baboons. International Journal of Primatology, 18, 597-6627.
18. Kaeppler, S. 2012. Heterosis: maraming mga gen, maraming mga mekanismo-nagtatapos sa paghahanap para sa isang hindi natuklasang teorya na nagkakaisa. ISRN Dami ng Botani, 10.5402 / 2012/682824.
19. Khongsdier, R. Mukherjee, N. 2003. Mga epekto ng heterosis sa paglaki sa taas at mga segment nito: isang cross-sectional na pag-aaral ng mga batang babae ng Khasi sa Northeast India. Mga Annals ng Human Biology, 30, 605-6621.
20. Lacy, RC Kahalagahan ng pagkakaiba-iba ng genetic sa kakayahang umangkop ng mga mammal na populasyon. Journal of Mammalogy, 78, 320–335.
21. Lippman, ZB, Zamir, D. 2006. Heterosis: muling pagsusuri sa mahika. TRENDS sa Genetics, 10.1016 / j.tig.2006.12.006.
22. McQuillan, R., et al. 2012. Ang katibayan ng nagbabagabag na pagkalungkot sa taas ng tao. Mga Genetiko ng PLoS, 8, e1002655.
23. Mga Proops, L., Burden, F., Osthaus, B. 2009. Mule cognition: isang kaso ng hybrid na lakas? Pagkilala sa Mga Hayop, 12, 75–84.
24. Zhu, C., Zhang, X., Zhao, Q., Chen, Q. 2018. Hybrid kasal at phenotypic heterosis sa mga supling: katibayan mula sa China. Ekonomiks at Biology ng Tao. 10.1016 / j.ehb.2018.02.008.