2.4
صاغ جون إتش. رينويك لأول مرة مصطلح "التصاحب الجيني" في عام 1971، والذي يشير إلى الجينات الموجودة على نفس الكروموسومات، حتى لو لم تكن مرتبطة وراثيا. تم…
التركيب في المصطلحات الكلاسيكية إلى الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم ، مثل الخرز على نفس السلسلة.
على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الأنواع X ، التي تحتوي على جينات A و B و C موجودة على كروموسوم واحد. يقال إن هذه الجينات تركيبية في الأنواع X.
ثم ضع في اعتبارك نوعا آخر ، Y ، مع الأليلات A1 و B1 و C1 على كروموسوم آخر. يقال أيضا أن هذه الجينات تركيبية في الأنواع Y.
من منظور تطوري ، يشير التوليف إلى ظاهرة التوطين المشترك للجينات على كروموسوم من نوعين مختلفين أو أكثر.
لذلك ، تمثل الجينات A و A1 و B و B1 و C و C1 توليفا بين النوعين ، X و Y.
بالإضافة إلى ذلك ، تمثل الجينات الموجودة في مناطق الكروموسومات الشائعة في نوعين أو أكثر ، مثل الجينات A و B و C ، جزءا تركيبيا محفوظا أو كتل تركيبية محفوظة.
خلال فترة التطور ، تخضع الأنواع لطفرات عشوائية ، وتنجو من الانتقاء الطبيعي وتتطور إلى عدة سلالات مع الحفاظ في الغالب على كتل تركيبية محفوظة على العديد من الكروموسومات.
على سبيل المثال ، منذ حوالي 85 مليون سنة ، كان البشر وزبابة الأشجار يشتركون في سلف مشترك من الثدييات. حتى بعد ملايين السنين من الاختلاف ، تظهر العديد من الجينات الموجودة على الذراع الطويلة للكروموسوم البشري 10 والكروموسوم 16 لزبابة الشجرة تخليقا محفوظا في بعض المناطق.
يشير هذا إلى أن كروموسوم الثدييات الأجداد تطور إلى كروموسوم 16 في زبابة الشجرة ، وكذلك الذراع الطويلة للكروموسوم 10 في البشر.
استنادا إلى تحليل التركيب وبيانات الحمض النووي عالية الدقة من جميع الرئيسيات الحديثة المعروفة ، اقترح العلماء نمطا نانيا للسلف المشترك لجميع هذه الأنواع.
تشيرالألوان المطابقة الموضحة في الكروموسومات البشرية والأجداد إلى الكتل التركيبية المحفوظة وكروموسومات الأجداد التي تطورت منها الكروموسومات البشرية.
كانت هذه الكروموسومات القديمة قد خضعت لعدة جولات من إعادة ترتيب الكروموسوم أو الاندماج أو الكسر ، مما يسهل التنوع والانتواع في أنواع الرئيسيات اليوم.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What does synteny mean in genetics?
Synteny refers to genes present on the same chromosome, like beads on a string. In evolutionary perspective, it describes the co-localization of genes on chromosomes across two or more different species. For example, genes A, B, and C on one species' chromosome correspond to alleles A1, B1, and C1 on another species' chromosome, representing synteny between those species.
Q2: How do conserved syntenic blocks reveal evolutionary relationships?
Conserved syntenic blocks are genes present in common chromosomal regions across multiple species, indicating shared ancestry. Humans and tree shrews, which diverged 85 million years ago, show conserved synteny in some regions of human chromosome 10 and tree shrew chromosome 16. This pattern demonstrates that an ancestral mammalian chromosome evolved into both modern chromosomes, revealing evolutionary relationships through genome comparisons.
Q3: What chromosomal events created diversity among primate species?
Ancestral chromosomes underwent several rounds of chromosome rearrangement, fusion, and breakage to facilitate diversity and speciation in primates. For example, the fusion of ancestral chromosomes 9 and 11 formed human chromosome 2, while reciprocal translocation of ancestral chromosomes 14 and 21 led to human chromosomes 12 and 22. These large-scale rearrangements occur rarely, approximately once every 5 million years.
Q4: How many chromosomal changes separated humans and mice from their common ancestor?
Approximately 180 chromosomal breakage-and-rejoining events occurred as ancestral chromosomes evolved into human and mouse chromosomes after their lineages diverged around 80 million years ago. Despite these extensive rearrangements, several chromosome regions in both species maintained common gene order or synteny. For instance, over 510,000 base pairs of mouse chromosome 12 share syntenic blocks with human chromosome 14.
Q5: How do scientists reconstruct ancestral primate chromosomes?
Scientists use synteny analysis combined with high-resolution DNA data from all known modern primates to propose ancestral karyotypes. By comparing conserved sequences and evolutionary relationships across primate species, researchers identified which ancestral chromosomes gave rise to modern chromosomes. Matching colors in human and ancestral chromosome diagrams indicate conserved syntenic blocks derived from specific ancestral chromosomes.
Q6: Why does synteny decrease as evolutionary distance between species increases?
As evolutionary time increases between species, more chromosomal breakage-and-rejoining events accumulate, disrupting the original gene order. Over millions of years, these rearrangements gradually eliminate conserved syntenic blocks. Therefore, species that diverged more recently show greater synteny, while distantly related species show less synteny due to accumulated chromosomal changes.
Q7: What role did John Renwick play in synteny research?
John Renwick coined the term synteny in 1971, defining it as genes present on the same chromosomes, even if they are not genetically linked. His terminology enabled scientists to describe evolutionary relationships between species based on gene organization. Today, synteny analysis remains a fundamental tool for understanding how chromosomes evolved and how species are related through their genomic architecture.