遺伝子解析の概要

Genetics

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Summary

有機体の物理的な特性、または表現型、その遺伝子型の積であるその親から継承した対立遺伝子 (遺伝子変異) の組み合わせであります。さまざまなレベルで遺伝子は互いと特性を生成する環境要因と対話します。対立遺伝子と形質集団内の分布は、自然淘汰、移行、遺伝的浮動など、要因の数によって影響されます。

このビデオでゼウスはメンデルの遺伝的継承的解明から、遺伝学の基礎的な発見のいくつかを紹介、どのように自然のプロセス一緒にメンデル遺伝学とダーウィンの進化論をもたらした生物学の現代合成を, 個体群内の遺伝子分布に影響を与えます。我々 は、今日、特徴とこれらの質問に答えるに使用する主なツールのいくつかの遺伝子の影響に関する遺伝の質問を確認します。最後に、交配、画面の進化実験などのテクニックのいくつかのアプリケーションが表示されます。

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JoVE Science Education Database. 遺伝学の必需品. 遺伝子解析の概要. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

私たちの特徴は、私たちの親から継承している遺伝的変異に依存します。人が特定の特性や「表現型」のセットを持っている理由を理解する研究は個々 の遺伝子と自分の遺伝子と遺伝子がお互いや環境と対話する方法の機能。

このビデオで私達は遺伝学の短い歴史をカバー、質問において、遺伝学者、およびいくつかの現在の研究で使用されるツールの主要な。

遺伝学のいくつかの基礎的な発見の見直しから始めましょう。

1850-60 年代は、メンデルが交配エンドウ豆の植物で実験を実行し、形質の継承予測可能なルール親の「要因」に依存するいることを認めた

同じ期間では、チャールズ ダーウィンは、ヒンジの差動存続につながった集団内で形質の遺伝的変異に自然選択によって進化の彼の理論を提唱しました。しかし、それは 70 年以上前にダーウィンとメンデルの仕事の間の接続がやっとわかったでしょう。

メンデルの研究は主として不分明に落ちた、それは 1900 年に姿を現したし、も「遺伝学」という用語を造語、ウィリアム ・ ベイトソンによって大衆化された、1909 年にヴィルヘルム ・ ヨハンセンによって強調は最初メンデルの要因に関して「遺伝子」という言葉を使った。1900 年代初頭、ベイトソンの中に-r. C. パネットとエディス サンダースと共に、エピスタシス、異なる遺伝子が表現型に影響を与える相互作用についても説明リンケージ、異なる特徴が一緒に継承されるように表示されます。

1911 年にトーマス ・ ハント ・ モーガンとミバエショウジョウバエを研究することにより、同僚は、リンケージの機構を提案 — 遺伝子は染色体上にある、同じ染色体上の遺伝子は一緒に継承されます。2 年後、モーガンの学生アルフレッド スターテ バントは染色体上の遺伝子の相対的な場所を描いた最初の遺伝地図を作成するのにそのような「リンケージ」を使用。

モーガンの成功にもかかわらず人間の高さなど、人口の連続的な変化を示す多くの形質の遺伝を説明するメンデルの遺伝学の適用性に関する疑問に残った。R. A. フィッシャーは正常に 1918 年に、彼は遺伝子の多数の添加剤の効果によって特性を連続的に変動を説明できることを示したときで、このギャップを橋渡し。

次の二十年、フィッシャー、シューアル ・ ライトと j. b. s. Haldane、個体群における対立遺伝子の頻度が自然淘汰と同様、遺伝的浮動やランダムなイベントの影響などの要因によって形成される方法を説明するためさらに数学的および実験的証拠を提供しました。1950 年代、これらの人口遺伝学者は、「生物学の現代合成」. メンデルとダーウィンの仕事をもたらすに成功しました。

遺伝学の歴史を確認した後、フィールドのいくつかの主要な質問をみてみましょう。

イネ、単一の遺伝子によって制御されるいくつかの表現型になったが、ほとんどはポリジーンが、複数の遺伝子の組み合わせの行動から生じる。多くの科学者は、経路や特性を生成するネットワークでどの遺伝子の機能を調査しています。

他の研究者は遺伝子と異なる特徴の生産の環境要因の役割を離れていじめに興味があります。研究者はこれを達成することができます 1 つの方法は、遺伝子型の「反応規範」や、さまざまな環境で生成される表現型の範囲を評価することによってです。遺伝学者は、同じ環境の中で個人の異なった遺伝子型の表現型のプロファイルを比較もできます。これは特性、または遺伝的差異が人口内の表現型分散量の「遺伝」の推定値を与えます。遺伝は、遺伝子型と環境の変化によって影響を受けるし、形質の遺伝率は環境条件の 1 つのセットごとに異なるすることができます。

最後に、科学者たちは、であっても鎌状赤血球貧血など有害な特性を付与する、特定の対立遺伝子が人口に残る理由を理解しようと思うが。これを行うには、彼らは移行と自然淘汰のような力ことができる対立遺伝子および人口の特性の頻度に影響を与える研究します。

遺伝の質問見てきた今は、それらに答えるための道具を見てみましょう。

人気のある方法の 1 つは遺伝的間、異なった遺伝子型または表現型を持つ生物が合致して、子孫の形質を観察しました。交配は、どのように多くの遺伝子が特定の特性を決定する評価の研究者を助けることができる遺伝子やその対立遺伝子と遺伝子の染色体の位置と対話方法。

識別する新規遺伝子の表現型に関与するための別のツールは、遺伝的の画面です。画面「進む」研究者ランダムに突然変異を生成でき関心の表現型を生じさせる突然変異遺伝子を特定または研究者特定遺伝子の突然変異を誘発するし、どのような特徴が影響を受けるを観察、彼らは「逆」にすることができます。スクリーンは、異なる環境で、同じ遺伝子を持つ生物の成長や新しい遺伝子遺伝子や遺伝子環境の相互作用を識別するために遺伝子欠失変異株の配列が変異生物を横断も含むことができます。

最後に、人口の対立遺伝子の頻度の変更方法を理解するための進化実験を実行できます。これらの実験では、有機体のグループは数世代にわたって単一の食品源のような選択的な圧力の下で成長させる必要があります。研究者は、これらの突然変異は人口の定着方法か有益な突然変異が発生した場合、およびそれから査定できます。

今、これらの遺伝的ツールのいくつかの現在のアプリケーションを見てみましょう。

一部の研究者は、生物クラミジアの病原性の細菌などの確立された分子遺伝的ツールを使わずに画面を適用しています。ここでは、細胞がこれらの細菌に感染して最初と、変異原に続いてさらさは霊長類。変異クラミジア細菌のゲノムは特定のヌクレオチドの変更を識別するために、配列されました。感染プロセスの欠陥を反映しているこの手法を使用して、研究者、哺乳類の細胞培養の不規則形「プラーク」を形成する細菌を発生させた変異を同定しました。

他の科学者は遺伝子スクリーニングを組み合わせているし、交差する遺伝子の相互作用を理解します。この実験では遺伝学者は変異酵母関心の欠失変異株のライブラリに渡った同じ条件で栽培し, その結果二重突然変異体をスクリーニングしたし、その成長率が評価され、突然変異体のフィットネスのための測定を得る。これらのデータから研究者決定、二重突然変異体の 1 つの突然変異の存在が時折強化または他の効果を抑制します。

最後に、科学者はその形状の集団遺伝学の力を研究する実験的なツールを開発します。ここでは、酵母などの微生物を一定の条件のもとで培養できるように、ケモスタットと呼ばれるデバイスを使用します。研究者は変異酵母成長条件等によりフィットネスの利点を与えたことを示す競争の試金を実施しました。さらに、酵母は低窒素条件に適応する許された、おそらく改善されたフィットネスを授与、窒素代謝経路の突然変異は、全ゲノム解析によって識別された進化実験を行った。

個体と個体群の遺伝学をゼウスの紹介を見てきただけ。このビデオでは、歴史的なハイライト、遺伝学、著名な遺伝的ツール、およびこれらの技術のいくつかの現在のアプリケーションのフィールドの主要な質問を確認しましたところ。いつも見てくれてありがとう!

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