ERFELIJKHEID: GENETISCHE BASES, STUDIEMETHODEN, VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

De erfelijkheidsgraad is de eigenschap die een meetbare fenotypische eigenschap heeft van een populatie die via genotype gedeeld of overgeërfd moet worden. Over het algemeen wordt deze eigenschap of dit karakter doorgegeven van hun ouders op hun nakomelingen.

De fenotypische uitdrukking (die overeenkomt met de zichtbare eigenschappen van een individu) van een erfelijk karakter is vatbaar voor de omgeving waarin het nageslacht zich ontwikkelt, en zal dus niet noodzakelijkerwijs op dezelfde manier tot uiting komen als bij de ouders.

Overervingspatroon van bloedgroep tussen AB & O-ouders (Bron: AB & O_RegularInheritance.PNG: gebruiker: Dr.saptarshiderivative werk: Ksd5 via Wikimedia Commons)

In populaties van experimentele organismen is het relatief eenvoudig om te bepalen wat de erfelijke eigenschappen zijn, aangezien de expressie van een eigenschap van een ouder in het nageslacht kan worden waargenomen door het nageslacht op te voeden in dezelfde omgeving als waarin de ouders zich ontwikkelen.

Bij wilde populaties is het daarentegen moeilijk te onderscheiden welke fenotypische kenmerken zijn die door erfelijkheid worden overgedragen en welke het product zijn van veranderende omgevingscondities, dat wil zeggen, welke epigenetische veranderingen zijn.

Dit is vooral moeilijk te onderscheiden voor de meeste fenotypische eigenschappen in menselijke populaties, waar gesuggereerd is dat de beste modellen voor studie identieke tweelingparen zijn die bij de geboorte gescheiden zijn en die in dezelfde omgeving opgroeien.

Een van de eerste wetenschappers die de erfelijkheidsgraad bestudeerde, was Gregor Mendel. In zijn experimenten verkreeg Mendel erwtenplantlijnen met karakters die werden geërfd en bijna volledig tot uitdrukking kwamen tussen ouders en nakomelingen.

Genetische bases voor de studie van erfelijkheid

Erfelijkheid is het resultaat van de overdracht van genen via gameten (van ouders naar nakomelingen) via seksuele voortplanting. Tijdens gameetsynthese en fusie treden echter twee recombinaties op die de rangschikking en volgorde van deze genen kunnen veranderen.

Wetenschappers die werken aan de experimentele identificatie van erfelijke eigenschappen, werken met zuivere lijnen, isogeen voor de meeste loci (genetisch identiek), aangezien individuen uit zuivere lijnen op homozygote wijze hetzelfde genotype hebben.

Isogene lijnen garanderen dat de architectuur van de genen in de kern geen invloed heeft op het fenotype dat wordt waargenomen, aangezien, ondanks het feit dat individuen hetzelfde genotype delen, door de positie van de genen in de kern te variëren, variaties in de fenotype.

Voor onderzoekers is het verkrijgen van zuivere en isogene lijnen een soort "garantie" dat de fenotypische eigenschappen die door ouders en nakomelingen worden gedeeld, het product zijn van het genotype en daarom volledig erfelijk zijn.

Mendeliaanse overerving van bontkleurkenmerken bij vee (Bron: Sciencia58 via Wikimedia Commons)

Ondanks dat het fenotype altijd het product van het genotype is, is het belangrijk om er rekening mee te houden dat, hoewel individuen hetzelfde genotype hebben, het kan gebeuren dat niet alle genen in dat fenotype tot expressie komen.

Het garanderen van de expressie van genen is een zeer complexe studie, aangezien hun expressie voor elk genotype kan verschillen en deze genen soms worden gereguleerd door andere factoren, zoals epigenetische factoren, die van de omgeving of andere genen.

Studiemethoden

De tak van de genetica die bekend staat als "Klassieke Genetica" richt zich op de studie van de erfelijkheidsgraad van eigenschappen. In de klassieke genetica worden ouders gedurende meerdere generaties gekruist met afstammelingen van hele populaties, totdat ze pure en isogene lijnen krijgen.

H2 statistiek

Zodra de erfelijkheidsgraad van een eigenschap is aangetoond, kan de mate van erfelijkheidsgraad worden gekwantificeerd met een statistische index die wordt geïdentificeerd als H2.

De erfelijkheidsgraad (H2) wordt berekend als de verhouding tussen de varianties van de genotypische gemiddelden (S2g) en de totale fenotypische variantie van de populatie (S2p). De fenotypische variantie van de populatie kan worden ontleed in de variantie van de genotypische gemiddelden (S2g) en de residuele variantie (S2e).

De erfelijkheidsstatistiek (H2) vertelt ons welk deel van de fenotypische variatie in een populatie het gevolg is van genotypische variatie. Deze index geeft niet het aandeel van een individueel fenotype aan dat kan worden toegewezen aan zijn overerving en zijn omgeving.

Er moet rekening mee worden gehouden dat het fenotype van een individu een gevolg is van de interactie tussen zijn genen en de omgevingscondities waarin het zich ontwikkelt.

Moderne technieken

Momenteel zijn er tools zoals Next Generation Sequencing (SNG) waarmee het mogelijk is om het gehele genoom van individuen te sequencen, zodat erfelijke eigenschappen in vivo kunnen worden gevolgd in de genoom van organismen.

Bovendien maken moderne bio-informatica-instrumenten het mogelijk dat de nucleaire architectuur redelijk nauwkeurig gemodelleerd wordt om genen ruwweg binnen de kern te lokaliseren.

Voorbeelden

- Erfelijkheid in planten

De statistische methode om de mate van erfelijkheid van de karakters te meten werd voorgesteld voor gewassoorten met commercieel belang. Daarom hebben de meeste voorbeelden in de literatuur betrekking op plantensoorten die belangrijk zijn voor de voedingsindustrie.

Bij alle gewassoorten wordt de erfelijkheidsgraad van de karakteristieken van agronomisch belang zoals resistentie tegen pathogenen, vruchtopbrengst, resistentie tegen warme of koude temperaturen, bladgrootte, etc. bestudeerd.

De klassieke genetische verbetering van groentegewassen zoals tomaat, probeert planten te selecteren met een genotype met erfelijke eigenschappen om tomaten te verkrijgen die groter, rood en resistent zijn tegen vochtige omgevingen.

Bij grassoorten zoals tarwe is het doel om de erfelijke eigenschappen te selecteren voor onder meer grootte, zetmeelgehalte en zaadhardheid. Met dit doel worden de variëteiten van verschillende plaatsen gemengd tot zuivere lijnen van elk.

Door de zuivere lijnen te verkrijgen, kunnen deze worden gecombineerd tot een hybride variëteit, door middel van genetische manipulatie, om transgene gewassen te verkrijgen die de beste karakters in een enkele variëteit verzamelen.

- Erfelijkheid bij mensen

In de geneeskunde wordt onderzocht hoe sommige persoonlijkheidsstoornissen worden overgedragen tussen ouders en nakomelingen.

Chronische depressie is bijvoorbeeld een fenotypische eigenschap die een product is van het genotype, maar als mensen met dat genotype in een vertrouwde, gelukkige, stabiele en voorspelbare omgeving leven, is het genotype misschien nooit terug te zien in het fenotype.

Gedragsgenetica is van bijzonder belang bij het bepalen van de erfelijkheidsgraad van intelligentiequotiënt (IQ). Tot op heden zijn hoge IQ-waarden even erfelijke eigenschappen gebleken als een normaal IQ.

Een hoog IQ of chronische depressie wordt echter uitgedrukt afhankelijk van de stimulatie van de omgeving.

Een typisch voorbeeld van erfelijkheidsgraad is het karakter van gestalte. Als de ouder groot is, zijn de nakomelingen hoogstwaarschijnlijk groot. Het zou echter duidelijk verkeerd zijn om aan te nemen dat, op iemands lengte, 1,80 m te wijten is aan genen en nog eens 0,3 m aan de omgeving.

In veel gevallen is een lang leven ook als erfelijke eigenschap onderzocht. Voor onderzoeken naar de levensduur bij mensen wordt de genealogie van de familie uitgevoerd, waarbij wordt geprobeerd gegevens op te nemen uit de omgeving waarin elk van de individuen in de genealogische stamboom leefde.

Uit de meeste onderzoeken naar de levensduur is gebleken dat deze eigenschap zich in de meeste gevallen als een erfelijke eigenschap gedraagt ​​en zelfs bij elke generatie toeneemt als ze in de juiste omgeving wordt grootgebracht.

Referenties

1. Bratko, D., Butković, A., en Vukasović Hlupić, T. (2017). Erfelijkheid van persoonlijkheid. Psihologijske vreest, 26 (1), 1-24.
2. de los Campos, G., Sorensen, D., en Gianola, D. (2015). Genomische erfelijkheid: wat is het? PLoS Genetics, 11 (5), e1005048.
3. Devlin, B., Daniels, M., & Roeder, K. (1997). De erfelijkheidsgraad van IQ. Nature, 388 (6641), 468.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT en Miller, JH (2005). Een inleiding tot genetische analyse. Macmillan.
5. Mousseau, TA en Roff, DA (1987). Natuurlijke selectie en de erfelijkheid van fitnesscomponenten. Erfelijkheid, 59 (2), 181.
6. Vukasović, T., en Bratko, D. (2015). Erfelijkheid van persoonlijkheid: een meta-analyse van gedragsgenetische studies. Psychologisch bulletin, 141 (4), 769.
7. Wray, N., & Visscher, P. (2008). De erfelijkheidsgraad van eigenschappen schatten. Natuureducatie, 1 (1), 29.