Genele letale

Unele variante genetice pot împiedica supraviețuirea unui organism într-o anumită combinație de alele. Acestea sunt numite alele letale în contextul respectiv. O variantă poate fi letală numai la homozigoți, în timp ce heterozigoții supraviețuiesc și pot avea sau nu un fenotip vizibil. Când o combinație nu ajunge la stadiul în care se numără urmașii, raporturile observate se schimbă. Dacă încrucișarea a doi heterozigoți dă genotipuri în raportul $1:2:1$ la concepție, iar clasa unuia dintre homozigoți nu supraviețuiește, raportul dintre cele două clase viabile este $2:1$.

„Letal” nu descrie o proprietate absolută a unei gene în orice condiție. Momentul efectului, mediul și fondul genetic pot modifica rezultatul. De asemenea, absența unei clase dintre urmașii observați nu dovedește singură existența unei alele letale; sunt necesare date suplimentare. Pentru a rezolva o problemă, construiește mai întâi toate combinațiile de genotipuri, apoi marchează explicit care clasă nu este viabilă și recalculează raportul numai între supraviețuitori. Lecția Monohibridarea și puritatea gameților oferă raportul de bază de la care pornești.

Alelele letale recesive pot fi purtate de heterozigoți fără efect letal. O alelă cu fenotip dominant vizibil poate fi letală în homozigoție, producând raport $2:1$ între descendenții viabili ai heterozigoților. Letalitatea poate apărea embrionar sau mai târziu, iar penetranța poate varia. Interpretarea raporturilor necesită cunoașterea momentului numărării descendenților.

O alelă letală poate schimba raportul descendenților vii deoarece un anumit genotip nu supraviețuiește. De exemplu, dacă heterozigoții Aa au un fenotip distinct, iar AA este letal, încrucișarea Aa × Aa produce teoretic 1 AA, 2 Aa și 1 aa; dintre descendenții vii, raportul devine 2 Aa : 1 aa.

Alelele letale pot fi recesive (omoară numai homozigotul recesiv) sau dominante în fenotip, dar recesive pentru letalitate: heterozigotul are un fenotip particular, iar homozigotul moare. Exemple: la șoarecii cu blana galbenă (alela $A^Y$) încrucișarea a doi indivizi galbeni dă 2 galbeni : 1 agouti, deoarece $A^Y{A}^Y$ moare în uter; la pisicile Manx (fără coadă), alela M în homozigoție este letală, iar heterozigoții sunt fără coadă; la om, acondroplazia (nanism cu membre scurte, determinat de o mutație în gena FGFR3) este dominantă, iar homozigoții mor în perioada perinatală. Într-un raport $2:1$ observat la descendenți vii, clasa lipsă este homozigotul letal.

Exemplu rezolvat 1: șoarecii galbeni. Doi șoareci galbeni ($A^{Y}A$) se încrucișează.

1. Zigoții așteptați la 24 de produși de concepție: $\frac{1}{4}{A}^Y{A}^Y=6$, $\frac{1}{2}{A}^{Y}A=12$, $\frac{1}{4}AA=6$.
2. Cei 6 homozigoți $A^Y{A}^Y$ mor în uter, deci se nasc $12+6=18$ șoareci, în loc de 24.
3. Raportul la naștere: 12 galbeni : 6 agouti, adică 2:1. Mărimea medie a cuibului este cu un sfert mai mică decât la încrucișarea a doi șoareci agouti.

Exemplu rezolvat 2: doi părinți cu acondroplazie. Ambii sunt heterozigoți $Aa$ (stature mică).

1. Zigoți: $\frac{1}{4}AA$ (letal în perioada perinatală), $\frac{1}{2}Aa$ (acondroplazie), $\frac{1}{4}aa$ (statură medie).
2. Probabilitatea ca un copil născut viu să aibă acondroplazie: $\frac{1/2}{1/2+1/4}=\frac{2}{3}$.
3. Probabilitatea să aibă statură medie: $\frac{1}{3}$. Probabilitatea ca o sarcină să se oprească sau copilul să nu supraviețuiască din cauza genotipului $AA$ este $\frac{1}{4}$.
4. Calculele se fac la concepție sau la naștere, deci trebuie precizat momentul numărării descendenților.

Letalitatea poate apărea în momente diferite: la nivelul gameților, al zigotului, al embrionului sau după naștere. Un exemplu uman de alelă letală recesivă este boala Tay–Sachs: copiii homozigoți mor în primii ani de viață, iar părinții sunt heterozigoți sănătoși. Dacă doi purtători au un copil, probabilitatea ca acesta să se nască bolnav este $\frac{1}{4}$, iar probabilitatea ca un copil sănătos să fie purtător este $\frac{2}{3}$. Interpretarea raporturilor cere să se precizeze ce este numărat: zigoții, embrionii sau nou-născuții vii.

Alelele letale dominante nu se mențin în populație dacă duc la moartea individului înaintea vârstei reproductive, deoarece nu pot fi transmise.

Greșeli frecvente

• Greșit: Raportul $2:1$ include toate zigoturile formate.
  Corect: Acest raport se observă între descendenții viabili, după excluderea genotipului letal.
• Greșit: O alelă letală în homozigoție este automat letală și în heterozigoție.
  Corect: Efectul depinde de genotip; heterozigoții pot fi viabili.
• Greșit: La încrucișarea a doi șoareci galbeni se observă raportul 3:1, ca la orice monohibridare.
  Corect: Se observă 2 galbeni : 1 agouti, deoarece genotipul $A^Y{A}^Y$ este letal.

Înainte și după