Кіріспе
Фенотиптік белгінің және оның вариациялық қасиеттерінің жатқандағы генетикалық негізі. Генетикалық архитектура – фенотиптік белгінің және оның вариациялық қасиеттерінің жатқандағы генетикалық негізі. Саналық белгілердің фенотиптік вариациясы ең негізгі деңгейде сандық белгілер локустарындағы (QTL) аллельдердің сегрегациясының нәтижесі болып табылады. Қоршаған орта факторлары және басқа да сыртқы ықпалдар да фенотиптік вариацияға әсер ете алады. Генетикалық архитектура – бұл кең термин, оны кез келген жеке тұлға үшін гендер мен аллельдер саны, аллельдік және мутациялық әсерлердің таралуы, сондай-ақ плейотропия, доминанттық және эпистаз үлгілері туралы ақпарат негізінде сипаттауға болады. Басқа зерттеушілер әрбір геннің өзара әрекеттесуі маңызды екенін және эволюциялық генетикаға осы жеке жүйелік ықпалдарды өлшеу және модельдеу қажет екенін айтады. Генетикалық архитектура эволюциялық теорияны түсіну үшін өте маңызды, себебі ол фенотиптік вариацияны оның жатқандағы генетикалық терминдерімен сипаттайды, сонымен қатар осы вариацияның эволюциялық потенциалы туралы бізге ақпарат береді. Сондықтан генетикалық архитектура түрлену, жыныстық эволюция және рекомбинация, кішкентай популяциялардың тіршілігі, туыстық шаруашылық, ауруларды түсіну, жануарлар мен өсімдіктерді өсіру және тағы басқалар туралы биологиялық сұрақтарға жауап беруге көмектеседі. Мутабельділік: генетикалық мутацияның пайда болу мүмкіндігі. Координация: даму сияқты құбылыс, оның кезінде көптеген әртүрлі генетикалық процестер мен өзгерістер бір уақытта жүреді. Эпистаз: бір геннің бір немесе бірнеше «модификатор» гендерінің болуына тәуелді болатын құбылыс. Полигения: бірнеше гендердің белгілі бір фенотиптік белгіге үлес қосатын құбылыс. Плейотропия: бір геннің бір немесе бірнеше фенотиптік сипаттамаларға әсер ететін құбылысы. Берудік: генетикалық мутацияға қарамастан фенотиптің тұрақты болу қабілеті.
Genetic architecture is the underlying genetic basis of a phenotypic trait and its variational properties. Phenotypic variation for quantitative traits is, at the most basic level, the result of the segregation of alleles at quantitative trait loci (QTL). Environmental factors and other external influences can also play a role in phenotypic variation. Genetic architecture is a broad term that can be described for any given individual based on information regarding gene and allele number, the distribution of allelic and mutational effects, and patterns of pleiotropy, dominance, and epistasis. Other researchers claim that each and every gene interaction is significant and that it is necessary to measure and model these individual systemic influences on evolutionary genetics. Genetic architecture is incredibly important for understanding evolutionary theory because it describes phenotypic variation in its underlying genetic terms, and thus it gives us clues about the evolutionary potential of these variations. Therefore, genetic architecture can help us to answer biological questions about speciation, the evolution of sex and recombination, the survival of small populations, inbreeding, understanding diseases, animal and plant breeding, and more. Mutability: the possibility that genetic mutation can occur. Coordination: a phenomenon such as development, during which many different genetic processes and changes happen at once. Epistasis: a phenomenon in which one gene is dependent on the presence of one or more "modifier" genes. Polygeny: a phenomenon in which multiple genes contribute to a particular phenotypic character. Pleiotropy: a phenomenon in which a single gene affects one or more phenotypic characteristics. Robustness: the ability of a phenotype to remain constant in spite of genetic mutation.
Мысалдар
2006 жылы жарияланған зерттеуде әртүрлі адам терісінің генетикалық құрылымын салыстыру үшін филогенез қолданылды. Бұл зерттеуде зерттеушілер генотипте табылған ұқсастықтар мен айырмашылықтарға негізделген адам терісінің пигментациясының қазіргі күнгі фенотиптік өзгеруінің эволюциялық тарихы үшін болжамды негіздеме ұсынды. Эволюциялық тарих кез келген белгілердің генетикалық негізін түсінуде маңызды рөл атқарады және бұл зерттеу осы ұғымдарды жұптастырып, фенотиптік белгілердің генетикасы туралы ақпаратты анықтау үшін алғашқылардың бірі болды. 2013 жылы зерттеушілер тобы Даун синдромы бар науқастарда жүректің туа біткен ақауларының қаупін анықтау үшін геномдық кең ассоциация зерттеулерін (GWAS) және геномдық кең өзара әрекеттесу зерттеулерін (GWIS) қолданды. Даун синдромы – адамның 21-хромосомасының трисомиясынан туындайтын генетикалық ауру. Даун синдромы бар адамдардағы жүректің туа біткен ақаулық фенотиптеріне қатысты қазіргі гипотеза, 21-хромосомадағы функционалды геномдық элементтердің үш көшірмесі және 21-хромосомалық және 21-хромосомалық емес локустардың генетикалық вариациясы пациенттерді жүректің қалыпсыз дамуына бейімдейді. Бұл зерттеу Даун синдромы бар адамдарда жүректің туа біткен ақауларына қатысты бірнеше локусты, сондай-ақ Даун синдромы бар адамдарда жүректің туа біткен ақауларына ықпал етуі мүмкін үш көшірме санының өзгеру аймағын анықтады. 2014 жылы жарияланған тағы бір зерттеу психикалық аурулардың генетикалық құрылымын анықтауға бағытталды. Зерттеушілер бұл зерттеуде әртүрлі психикалық бұзылуларға байланысты көптеген локустардың әсер ететінін көрсетті. Сонымен қатар, олар басқалар сияқты, психикалық аурулардың генетикалық қаупінің көптеген таралған варианттардың біріктірілген әсерінен, кішігірім әсерлерімен байланысты екенін атап өтті. Яғни, белгілі бір локустардағы көптеген варианттардың кішігірім әсерлері жиынтықталғанда жеке адамның жалпы фенотипіне үлкен әсер етеді. Олар сонымен қатар фенотипке үлкен әсер ететін сирек кездесетін, бірақ үлкен мутациялардың бар екенін мойындады. Бұл зерттеу генетикалық архитектураның күрделілігін көрсетеді, себебі көптеген түрлі SNP-тер мен мутациялар бірлесіп жұмыс істейді, әрқайсысының әртүрлі әсері бар және олардың нәтижесінде белгілі бір фенотип пайда болады. Генетикалық архитектураға қатысты басқа зерттеулер де көп және әртүрлі, бірақ көпшілігі фенотиптің пайда болуына қатысы бар локустар туралы нақты ақпарат беру үшін ұқсас талдау түрлерін қолданады. 2015 жылы иммундық жүйеге қатысты зерттеуде иммундық жүйенің дамуына қатысы бар бірнеше локустарды анықтау үшін осы жалпы ұғымдар пайдаланылды, бірақ бұл зерттеу, мұнда келтірілген басқа зерттеулер сияқты, генетикалық архитектураның басқа аспектілерін, мысалы, қоршаған ортаның әсерін ескере алмады. Өкінішке орай, генетикалық архитектураның көптеген басқа да аспектілерін өлшеу қиын. Генетикалық архитектураның басқа да аспектілерін зерттеуге тырысатын зерттеулер болғанымен, қазіргі технологиялардың мүмкіндігі шектеулі, сондықтан генетикалық архитектураның толыққанды моделін құру үшін барлық бөлшектерді біріктіру қиын. Мысалы, 2003 жылы генетикалық архитектура мен қоршаған ортаға қатысты зерттеу Drosophila melanogaster организмдеріндегі дене мөлшерінің өзгеруімен әлеуметтік ортаның байланысын көрсетті. Алайда бұл зерттеуде бұл өзгеріске қатысы бар нақты гендерге тікелей байланыс анықталмады.