Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Traits mendéliens
- Pure Line Breeding
- Ratio cohérent de 3 à 1
- Traits cachés dans les allèles récessifs
- Comment fonctionne un Punnett Square
- Traits non mendéliens
- Dominance incomplète
- Allèles Codominants
- Quand une place Punnett ne sera pas utile
Un carré de Punnett est un diagramme conçu par un généticien anglais, Reginald Punnett, dans la première moitié du XXe siècle, afin de déterminer la probabilité statistique de chaque génotype possible de la progéniture de deux parents. Il appliquait les lois de la probabilité de travail inventées par Gregor Mendel au milieu du XIXe siècle. Les recherches de Mendel ont porté sur les plantes de pois, mais elles peuvent être généralisées à toutes les formes de vie complexes. Les carrés de Punnett sont fréquents en recherche et en éducation lorsqu'ils examinent des caractères héréditaires. Pour prédire un seul trait, appelé croisement monohybride, il y aura un carré avec deux lignes perpendiculaires le coupant en deux comme une vitre, créant ainsi quatre carrés plus petits. Lors de la prédiction de deux traits ensemble, appelée croix dihybride, il y aura généralement deux lignes verticales et deux lignes horizontales dans le grand carré au lieu d'un de chaque, créant ainsi 16 carrés plus petits au lieu de quatre. Dans un croisement trihybride, le carré de Punnett sera de huit carrés sur huit. (Voir Ressources pour des exemples)
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Un carré de Punnett est un diagramme utilisé pour déterminer la probabilité statistique de chaque génotype possible de la progéniture de deux parents pour un trait ou des traits donnés. Reginald Punnett appliquait les lois de la probabilité au travail inventé par Gregor Mendel au milieu des années 1800.
Traits mendéliens
Les carrés de Punnett sont largement applicables, de la prévision de la probabilité que la progéniture d’une plante produise des fleurs blanches ou rouges, à la probabilité que le bébé d’un couple humain ait les yeux bruns ou bleus. Cela dit, les carrés de Punnett ne sont des outils utiles que dans certaines conditions. Il est particulièrement important que les gènes en question contrôlent ce que l’on appelle les traits mendéliens. Lorsque Mendel a étudié ses plantes de pois dans les années 1850 et 1860, il ne savait pas qu'il existait des gènes, bien que ses recherches novatrices lui aient permis d'inférer leur existence. Il a choisi de se concentrer sur les traits - ou phénotypes - des plantes de pois qui n’avaient que deux variantes, ce qui est connu sous le nom de trait dimorphique. En d'autres termes, les plants de pois n'ont produit que des graines jaunes ou vertes. Il n'y avait jamais d'exceptions dans lesquelles ils avaient des graines orange, ou des graines qui avaient une couleur quelque part entre le jaune et le vert. Il a étudié sept caractères qui se comportaient de la sorte, chacun présentant deux variantes, sans que la plante d’une plante produise une variante intermédiaire ou une troisième variante alternative.
Ceci est typique d'un trait mendélien. Chez l’homme, la plupart des traits hérités ne sont pas mendéliens, bien qu’ils soient nombreux, tels que l’albinisme, la maladie de Huntington et le groupe sanguin. Mendel a découvert, à l'insu de l'ADN et sans avoir accès aux microscopes offerts par les scientifiques, que chaque plante mère avait deux «facteurs» et qu'un de chacun était copié et transféré à sa progéniture. Par «facteurs», Mendel faisait référence à ce que l’on appelle maintenant les chromosomes.Les traits qu'il a étudiés chez les pois ont appartenu aux allèles correspondants sur chaque chromosome.
Pure Line Breeding
Mendel a développé des «lignées pures» de plantes de pois pour chaque trait, ce qui signifie que chaque plante pure est homozygote pour sa variante. Contrairement à un organisme hétérozygote, un organisme homozygote a le même allèle (quel que soit le trait observé) sur les deux chromosomes, bien que, bien sûr, Mendel ne l'ait pas pensé de cette façon, puisqu'il ne connaissait pas le domaine de la génétique qu'il avait engendré. . Par exemple, pendant plusieurs générations, il a élevé des plants de pois possédant deux allèles de graines jaunes: YY, ainsi que des plants de pois possédant deux allèles de graines verts: yy. Du point de vue de Mendel, cela signifiait simplement qu'il élevait des plantes dont les descendants avaient toujours la même variante de caractère exactement à maintes reprises, suffisamment de fois pour qu'il soit convaincu qu'ils étaient «purs». Les plantes homozygotes YY de la ligne à pois purs n'avaient systématiquement que des graines jaunes, et les plantes homozygotes, yy, purement et purement, ne produisaient que des graines vertes. Avec ces plantes aux lignes pures, il a pu expérimenter l'hérédité et la domination.
Ratio cohérent de 3 à 1
Mendel a observé que s’il élevait un pois avec des graines jaunes et un pois avec des graines vertes ensemble, toute leur progéniture avait des graines jaunes. Quand il a croisé la progéniture, cependant, 25% de la génération suivante avait des graines vertes. Il s'est rendu compte que les informations permettant de produire des graines vertes devaient avoir été contenues quelque part dans les plantes depuis la première génération, entièrement jaune. D'une manière ou d'une autre, la première génération de progénitures n'avait pas été aussi pure que la génération parente. Il était particulièrement intéressé par la raison pour laquelle il existait un rapport constant de trois pour un dans ses expériences d'une variante de caractère à l'autre dans la seconde génération de progéniture, quels que soient les sept caractères qu'il étudiait, qu'il s'agisse de la couleur de la graine, des fleurs couleur, longueur de la tige ou autres.
Traits cachés dans les allèles récessifs
Après des expériences répétées, Mendel a développé son principe de ségrégation. Cette règle affirmait que les deux «facteurs» de chaque parent se séparaient au cours du processus de reproduction sexuée. Il a également développé son principe d'assortiment indépendant, qui postulait que le hasard déterminait quel facteur unique de chaque couple parental était copié et transféré à la progéniture, de sorte que chaque progéniture ne se retrouvait qu'avec deux facteurs, au lieu de quatre. Les généticiens comprennent maintenant qu'un assortiment indépendant se produit pendant l'anaphase I de la méiose. Ces deux lois sont devenues des principes fondateurs du domaine de la génétique et, en tant que telles, sont des directives fondamentales pour l’utilisation des carrés de Punnett.
La compréhension de la probabilité statistique par Mendel l’a amené à déterminer que certaines variantes de traits chez les pois étaient dominantes, alors que leurs contreparties étaient récessives. Parmi les sept caractères dimorphes qu'il étudie, tels que la couleur de la graine, une des deux variantes a toujours été dominante. La dominance entraînait une probabilité plus élevée de progéniture avec cette variante du trait en question. Ce schéma statistique d’héritage est également le cas des caractères mendéliens humains. Lorsque les deux plants de pois homozygotes - YY et yy - ont été élevés ensemble, tous les descendants de la première génération avaient le génotype Yy et Yy, conformément aux principes de ségrégation et d’assortiment indépendants de Mendel. Comme l'allèle jaune était dominant, toutes les graines étaient jaunes. Cependant, l’allèle de la graine verte étant récessif, les informations sur le phénotype vert étaient toujours stockées dans le bleu génétique, même si elles ne se présentaient pas dans la morphologie de la plante.
Lors de la génération suivante, lorsque Mendel a croisé toutes les plantes Yy, quelques génotypes possibles pourraient en résulter. Pour déterminer ce qu’ils sont et calculer la probabilité de chacun, un simple carré de Punnett avec quatre carrés plus petits à l’intérieur est: l'outil le plus utile.
Comment fonctionne un Punnett Square
Commencez par écrire les génotypes des parents le long des axes horizontaux et verticaux extérieurs du carré de Punnett. Puisque l'un des génotypes parent est un Yy, écrivez un «Y» sur la ligne supérieure du carré en haut à gauche et un «y» sur la ligne supérieure du carré à sa droite. Étant donné que le deuxième génotype parent est également un Yy, écrivez également un «Y» à gauche de la ligne extérieure du carré en haut à gauche et un «y» à gauche de la ligne extérieure du carré situé en dessous.
Dans chaque carré, combinez les allèles qui se rejoignent à leur sommet et à leur côté respectifs. En haut à gauche, écrivez YY à l'intérieur du carré, en haut à droite, écrivez Yy, en bas à gauche, écrivez Yy et, pour le carré en bas à droite, écrivez yy. Chaque carré représente la probabilité que ce génotype soit hérité par la progéniture des parents. Les génotypes sont:
Par conséquent, il y a trois chances sur quatre que la deuxième génération de plantes de pois ait des graines jaunes et une chance sur quatre que la progéniture ait des graines vertes. Les lois de probabilité corroborent les observations de Mendel concernant un rapport cohérent de trois à un des variantes de trait de la deuxième génération, ainsi que ses inférences concernant les allèles.
Traits non mendéliens
Heureusement pour Mendel et le progrès scientifique, il choisit de mener ses recherches sur la plante du pois: un organisme dont les traits sont clairement dimorphes et faciles à distinguer, et où l’une des variantes de chaque caractère est distincte par sa dominance sur l’autre. Ce n'est pas la norme. il aurait assez facilement pu choisir une autre plante de jardin avec des traits qui ne suivent pas ce qu'on appelle maintenant les traits mendéliens. De nombreux couples d'allèles, par exemple, présentent des types de dominance différents de ceux du type simple dominant et récessif rencontré dans la plante de pois. Avec les traits mendéliens, quand il existe un allèle dominant et un récessif présent sous la forme d'un couple hétérozygote, l'allèle dominant a un contrôle complet sur le phénotype. Avec les plantes de pois, par exemple, un génotype Yy signifiait que la plante aurait des graines jaunes, pas vertes, même si le «y» était l'allèle des graines vertes.
Dominance incomplète
Une alternative est la dominance incomplète, dans laquelle l'allèle récessif est encore partiellement exprimé dans le phénotype, même lorsqu'il est combiné à l'allèle dominant dans un couple hétérozygote. Une dominance incomplète existe chez de nombreuses espèces, y compris l'homme. Un exemple bien connu de domination incomplète existe dans une plante à fleurs appelée le muflier. En utilisant un carré de Punnett, vous pourriez déterminer que le rouge homozygote (CRCR) et le blanc homozygote (CWCW) croisés entre eux donneraient 100% de chances de progéniture avec le génotype hétérozygote CRCW. Ce génotype a des fleurs roses pour le snapdragon, parce que l'allèle CR n'a qu'une domination incomplète sur CW. Il est intéressant de noter que les découvertes de Mendel ont été révolutionnaires en ce qu’elles ont réfuté les croyances de longue date voulant que les traits soient mélangés par les parents en une progéniture. Pendant tout ce temps, Mendel a manqué le fait que de nombreuses formes de domination impliquent en fait un certain mélange.
Allèles Codominants
Une autre alternative est la codominance, dans laquelle les deux allèles sont simultanément dominants et également exprimés dans le phénotype de la progéniture. L'exemple le plus connu est une forme de groupe sanguin humain appelée MN. Le groupe sanguin MN est différent du groupe sanguin ABO; au lieu de cela, il reflète un marqueur M ou N qui se trouve à la surface des globules rouges. Un carré de Punnett pour deux parents, chacun étant hétérozygote pour son groupe sanguin (chacun avec un type MN) donnerait la progéniture suivante:
Avec les caractères mendéliens, cela suggère qu'il y a 75% de chances que leur progéniture présente un phénotype d'un groupe sanguin M, si M était dominant. Mais comme il ne s'agit pas d'un trait mendélien et que M et N sont codominants, les probabilités phénotypiques semblent différentes. Avec le groupe sanguin MN, il y a 25% de chances pour un groupe sanguin M, 50% pour un groupe sanguin MN et 25% pour un groupe sanguin NN.
Quand une place Punnett ne sera pas utile
Les carrés de Punnett sont utiles la plupart du temps, même en comparant plusieurs traits ou ceux avec des relations de dominance complexes. Mais parfois, prévoir les résultats phénotypiques peut être une pratique difficile. Par exemple, la plupart des traits parmi les formes de vie complexes impliquent plus de deux allèles. Les humains, comme la plupart des autres animaux, sont diploïdes, ce qui signifie qu'ils ont deux chromosomes dans chaque série. Il existe généralement un grand nombre d'allèles parmi l'ensemble de la population de l'espèce, bien qu'un individu n'en possède que deux, voire qu'un dans certains cas impliquant des chromosomes sexuels. La vaste possibilité de résultats phénotypiques rend particulièrement difficile le calcul des probabilités pour certains traits, tandis que pour d'autres, comme la couleur des yeux chez l'homme, les options sont limitées et donc plus faciles à saisir dans un carré de Punnett.