Overerving

Overerving of erfelijkheidsleer is de leer over hoe de fysieke eigenschappen van levende wezens overerven van ouder op kind. Zoals men weet bestaan levende organismen (mensen, dieren, planten) uit cellen en die cellen bevatten in hun kern de genetische informatie die bepaald hoe het organisme er uit ziet, hoe het leeft, functioneert en zich voort plant.

Die genetische informatie in de celkern bestaat uit chromosomen. Mensen bijvoorbeeld hebben 46 chromosomen die bestaan in paren (dus 23 paar chromosomen). Die chromosomen bestaan uit dna-strengen en die bevatten op hun beurt de genen. Muizen hebben 20 paar chromosomen.

Een gen bepaald meestal 1 specifiek iets of draagt samen met andere genen bij tot een geheel. Dat kan de oogkleur zijn, de lengte van het haar, de grootte van de neus, de vorm van de oren en noem maar op. Al die genen bestaan elk uit 2 delen, 1 die je van je moeder krijgt en 1 die je van je vader krijgt en die delen noemen we allelen. Voor elk gen bestaan er een hele reeks allelen, maar in 1 organisme kunnen er maar 2 tegelijk per gen voorkomen. Elk allel ligt op 1 van de chromosomen die in paartjes voorkomen. 

Bijvoorbeeld; er bestaan verschillende oogkleuren bij de mens, oa bruin, groen en blauw. Elke kleur heeft een eigen allel en iedereen bezit 2 van die allelen.

Maar dat betekend dat je tegelijk een allel voor groene ogen en voor blauwe ogen kan hebben. Wat bepaald er dan welke van de 2 je hebt? Allelen zijn ten opzichte van elkaar dominant of recessief. In dit geval zijn groene ogen dominant tegenover blauwe ogen en je zal dan groene ogen hebben.

Hoe kan je dan blauwe ogen hebben? Als je 2 allelen bezit voor blauwe ogen, dus als je van elk van je ouders dat allel hebt geërfd. Als men 2 dezelfde allelen van een gen bezit, noemen we dat homozygoot en als men 2 verschillende allelen van een gen bezit noemen we dat heterozygoot.

Recessieve eigenschappen zoals blauwe ogen kunnen dus enkel fysiek tot uiting komen als men er homozygoot voor is. Dat betekent ook dat als je homozygoot bent voor een bepaalde eigenschap, je aan je kinderen ook enkel die eigenschap kan doorgeven. Mensen met blauwe ogen kunnen dus alleen maar blauwe ogen aan hun kinderen doorgeven.

Als je heterozygoot bent voor een bepaalde eigenschap, dan kan je 2 verschillende allelen doorgeven. Als je tegelijk het allel voor groene ogen en blauwe ogen hebt, dan kan je die allebei aan je kinderen doorgeven ongeacht dat je zelf fysiek enkel groene ogen hebt. Je bent dan een ‘drager’ van blauwe ogen.  Je draagt die eigenschap in je genen en kan het doorgeven aan je kinderen, maar je kan het niet zien.

Bij de voortplanting van zoogdieren gaan de dna strengen en dus de genen zich in tweeën splitsen en krijg je bij de man de zaadcellen en bij de vrouw de eicellen. Dit word meiose genoemd. Een zaadcel of een eicel bevat maar 1 allel van elk gen en samen vormen ze weer een paar die bepaalt hoe het kind er uit ziet.

Even een voorbeeldje;

Jij hebt blauwe ogen en je partner heeft groene ogen. Jij en je partner zijn allebei homozygoot voor die eigenschap. Een allel word meestal aangeduid met een letter, een hoofdletter voor dominante eigenschappen en een kleine letter voor recessieve eigenschappen. Dus jouw genetische code voor je oogkleur is b/b en die van je partner is G/G (b voor recessief blauw en G voor dominant groen).

Schematisch;

Zulk schema word een vierkant van punnett genoemd.

Hun genetische code voor oogkleur is G/b. Jullie kunnen allebei maar 1 soort allel doorgeven, jij blauwe ogen en je partner groene ogen, dus je kinderen zullen allemaal groene ogen hebben en drager zijn van blauwe ogen en zijn dus heterozygoot voor hun oogkleur.

Stel nu dat je partner niet homozygoot was voor zijn/haar oogkleur, maar heterozygoot en ook blauwe ogen draagt dan zou zijn genetische code G/b zijn en ziet het schema er zo uit;

Er bestaat dus 50% kans dat jullie kind groene of blauwe ogen zal hebben.

Overigens, bruine ogen zijn dominant over groene ogen, dus krijg je een allel voor bruine en een voor groene mee van je ouders, dan zal je bruine ogen hebben. Bruine ogen zijn dan weer dominant over blauwe ogen. 2 mensen met blauwe ogen kunnen enkel kinderen krijgen met blauwe ogen.

Co-dominant en semidominant

Sommige allelen zijn niet alleen maar dominant of recessief, maar kunnen zich met verschillende gradaties van dominantie uiten.

Co-dominant betekend dat 2 allelen van hetzelfde gen tegelijk aanwezig kunnen zijn en allebei apart te zien zijn op 1 organisme. Een zwart tan muis is een voorbeeld van co-dominantie tussen 2 allelen. De muis is zwart en heeft tegelijk een tan (roestbruine) gekleurde buik. Alle twee die eigenschappen (zwart en tan) zijn allelen van eenzelfde gen en werken samen om zo allebei tot uiting te kunnen komen.

Semidominant betekend dat 2 allelen samen weer iets nieuws vormen. In dit geval zullen 2 allelen samen die elk voor een andere kleur zorgen, samen een nieuwe kleur vormen die daar ergens tussenin zal zitten. Net zoals je een pot gele verf met een pot blauwe verf mengt om groene verf te krijgen.

Genen onderling en epistatische genen

Zoals verschillende allelen onderling dominant of recessief zijn tegenover elkaar, is dat bij genen onderling niet het geval. Ze zijn zo goed als altijd co- of semidominant.

Bij muizen liggen de allelen voor choco en blauw op verschillende chromosomen. Het zijn verschillende genen en dus kunnen ze ook tegelijk op eenzelfde muis voorkomen. De kleur word dan gemengd en je krijgt een lilac muis. Deze 2 genen zijn dus semidominant tegenover elkaar.

Een muis kan tegelijk een kleur met witte vlekken hebben. Dit word bont genoemd en de 2 verschillende genen die het dier een bepaalde kleur geven samen met de genen die voor witte vlekken zorgen zijn dus co-dominant.

Soms komt het voor dat er een gen het effect van bepaalde andere genen teniet doet, dus eigenlijk wel dominant is, maar dit word een epistatisch gen genoemd. Albino is epistatisch tegenover alle andere genen die voor kleur zorgen.

Overerving van verschillende genen tegelijk berekenen

In het eerste stukje heb ik het vierkant van punnett gebruikt voor de overerving van 1 gen. Dat vierkant kan men ook gebruiken om verschillende genen tegelijk te berekenen.

2 genen;

Als voorbeeld nemen we choco en blauw, beide recessieve kleuren. Vader muis is choco b/b en draagt blauw D/d en moeder muis is blauw d/d en draagt choco B/b. De vader geeft sowieso b door want hij is daar homozygoot voor en samen met de b zal hij ofwel een D of een d doorgeven. Bij de moeder is het omgekeerde het geval. Het vierkant van punnett ziet er dan zo uit;

Als een jong voor beide genen heterozygoot is, dan is het zwart. We hebben dus ¼ zwart (B/b D/d), ¼ choco (b/b D/d), ¼ blauw (B/b d/d) en ¼ lilac (b/b d/d).

Het word echter moeilijker als de muizen voor beide genen heterozygoot zouden zijn. Dus de vader en moeder zijn beide zwart en dragen enkel choco en blauw. Beide dieren kunnen in combinatie met een B een D en een d doorgeven en in combinatie met een b ook een D en d. De opties verdubbelen. Dat ziet er dan zo uit;

9/16 van de jongen zijn zwart, 3/16 choco, 3/16 blauw en 1/16 lilac.

Modifier genen

Deze genen en hun allelen zijn er eigenlijk om de werking van andere genen te regelen. Als er een gen is die voor een bruine haarkleur zorgt, dan zijn er ook een of meerdere genen en allelen die regelen welke tint bruin het haar heeft. Net als bij bonte muizen er door de modifier genen bepaald word, waar die witte vlekken staan, hoe groot ze zijn en welke vorm ze hebben.

Die modifier genen horen dan ook bij het gen dat ze regelen en hebben zonder dat gen weinig nut.

Zijn er veel modifier genen en/of allelen die bij een gen horen, dan zit er ook veel meer variatie in het uiterlijk en is het veel moeilijker om bij de overerving van ouder op kind er weer exact hetzelfde uit te krijgen.

Letale allelen en geslachtsgebonden genen

Een letaal allel is een allel dat in homozygote vorm letaal is voor het organisme. Dit organisme word ofwel nooit geboren of sterft kort na de geboorte.

Geslachtsgebonden genen zijn eigenschappen die op de geslachtschromosomen voorkomen en hebben een ander effect bij mannelijke of juist vrouwelijke exemplaren. Vrouwelijke zoogdieren hebben 2 X chromosomen en mannelijke een X en een Y. De eigenschappen op het X chromosoom vererven voor het vrouwtje net zoals andere eigenschappen, maar voor het mannetje niet, want zijn hebben maar 1 X chromosoom. Zij erven dus maar 1 allel voor die eigenschappen en dat noemen we hemizygoot. Hemizygoten uiten zich hetzelfde als homozygoten.

Heb je nu een dominante eigenschap die zowel geslachtsgebonden als lethaal is, dan zullen de mannetjes nooit geboren worden (of kort na de geboorte sterven). 

Mutaties

Zoals eerder uitgelegd gaat aan het voortplanten meiose van de cellen vooraf. De genen splitsen zich dan in 2 om elk nog 1 allel te bevatten om daarna als zaadcel (bij de mannen) of eicel (bij de vrouwen) verder te gaan en om nadien weer samen te komen en een nieuw compleet wezen te vormen.

Tijdens dit proces van meiose kan een van de allelen spontaan veranderen. Dit word een mutatie genoemd. Een mutatie is een natuurlijke gebeurtenis en zorgt ervoor dat levende organismen kunnen evolueren.

In het wild komen mutaties ook regelmatig voor en als het de soort ten goede komt zal de mutatie doorgegeven worden aan de nakomelingen. Als de mutatie niet beter is dan het origineel, verdwijnt het gewoon weer door natuurlijke selectie.

Niet alle mutaties die ontstaan zijn erfelijk. Zo maakt men een onderscheid tussen germinale mutaties, mutaties in de geslachtscellen, die wel erfelijk zijn en somatische mutaties, mutaties in de lichaamscellen, die niet erfelijk zijn.