Dihydrid Korsningslösare: Genetisk Punnett-kvadraträknare

Vad är en kalkylator för dihybridkorsning?

En kalkylator för dihybridkorsning förutsäger avkommans genotyper och fenotyper för två gener samtidigt. Den bygger en Punnett-kvadrat utifrån de två föräldragenotyperna och visar förhållandet mellan de resulterande egenskaperna. Biologistudenter, lärare och uppfödare använder den för att kontrollera uppgifter om dihybridkorsningar utan att rita rutnätet för hand.

Vad är en dihybridkorsning?

En dihybridkorsning följer hur två gener förs vidare från föräldrar till avkomma samtidigt. Gregor Mendel klarlade detta först under 1860-talet när han korsade ärtplantor som skilde sig åt i fröform och fröfärg.

Några termer förklarar hur den fungerar.

• Allel: en variant av en gen. En versal (A, B) markerar en dominant allel. En gemen (a, b) markerar en recessiv allel.
• Genotyp: en organisms genetiska uppsättning, skriven som en bokstavskombination, till exempel AaBb.
• Fenotyp: den egenskap som en organism faktiskt visar. En dominant allel döljer en recessiv, så AA och Aa ser likadana ut.
• Homozygot: båda allelerna för en gen är lika (AA eller aa).
• Heterozygot: de två allelerna för en gen skiljer sig åt (Aa).

Så beräknas en dihybridkorsning

En dihybridkorsning bygger på oberoende fördelning: under bildandet av könsceller separeras allelerna för den ena genen oberoende av allelerna för den andra genen. Därför kan varje förälders alleler kombineras fritt.

1. Skriv ner varje förälders genotyp, till exempel AaBb.
2. Lista könscellerna. Punnett-kvadratmetoden ger varje förälder fyra platser för könsceller, en för varje kombination av en allel från gen 1 med en allel från gen 2. En förälder som är heterozygot för båda generna (AaBb) fyller platserna med fyra olika könsceller: AB, Ab, aB, ab. En förälder som är homozygot för båda generna (AABB) fyller dem med fyra kopior av samma könscell: AB, AB, AB, AB.
3. Bygg en Punnett-kvadrat på 4 × 4. Placera den ena förälderns fyra könsceller längs överkanten och den andra förälderns fyra könsceller längs sidan. Fyll sedan i var och en av de 16 rutorna med den kombinerade genotypen.
4. Räkna fenotyperna. Gruppera de 16 avkommorna efter vilka egenskaper de visar och omvandla sedan varje grupp till en andel av 16.

För två heterozygota föräldrar (AaBb × AaBb) ger detta det klassiska fenotypförhållandet:

• 9/16 visar båda dominanta egenskaperna (A_B_)
• 3/16 visar den dominanta egenskapen 1 och den recessiva egenskapen 2 (A_bb)
• 3/16 visar den recessiva egenskapen 1 och den dominanta egenskapen 2 (aaB_)
• 1/16 visar båda recessiva egenskaperna (aabb)

Understrecket står för ”vilken allel som helst”, eftersom det inte ändrar fenotypen.

Förhållandet 9:3:3:1 är också produkten av två separata förhållanden på 3:1: 3/4 × 3/4 = 9/16 för båda dominanta egenskaperna, 3/4 × 1/4 = 3/16 för varje kombination med en dominant egenskap, och 1/4 × 1/4 = 1/16 för båda recessiva egenskaperna.

Exempel 1: Heterozygot × heterozygot (AaBb × AaBb)

Båda föräldrarna bildar fyra typer av könsceller: AB, Ab, aB, ab.

Fenotypförhållande:

• A_B_ (båda dominanta): 9/16 (56,25 %)
• A_bb (dominant 1, recessiv 2): 3/16 (18,75 %)
• aaB_ (recessiv 1, dominant 2): 3/16 (18,75 %)
• aabb (båda recessiva): 1/16 (6,25 %)

Exempel 2: Homozygot dominant × homozygot recessiv (AABB × aabb)

Varje förälder är homozygot och bildar därför endast en särskild könscell: AB för förälder 1 och ab för förälder 2. Eftersom kalkylatorn alltid listar fyra könsceller per förälder upprepas den enda könscellen helt enkelt fyra gånger: AB, AB, AB, AB och ab, ab, ab, ab. Punnett-kvadraten är fortfarande ett 4 × 4-rutnät med 16 rutor, men varje ruta innehåller samma genotyp.

All avkomma är AaBb och visar båda dominanta egenskaperna.

Fenotypförhållande:

• A_B_ (båda dominanta): 16/16 (100,00 %)

Exempel 3: Heterozygot × homozygot dominant (AaBb × AABB)

Förälder 1 (AaBb) bildar fyra olika könsceller: AB, Ab, aB, ab. Förälder 2 (AABB) är homozygot, så dess enda typ av könscell, AB, upprepas fyra gånger: AB, AB, AB, AB. Resultatet är fortfarande ett 4 × 4-rutnät med 16 rutor, där var och en av förälder 1s fyra könsceller kombineras med AB fyra gånger, så varje rad upprepas i alla fyra kolumner.

Fyra olika genotyper förekommer, var och en i 4 av de 16 rutorna: AABB, AABb, AaBB och AaBb. Alla har minst en dominant allel för varje gen, så all avkomma visar båda dominanta egenskaperna.

Fenotypförhållande:

• A_B_ (båda dominanta): 16/16 (100,00 %)

Så använder du kalkylatorn

1. Ange varje förälders genotyp i formatet AaBb: versaler för dominanta alleler, gemener för recessiva, med det första paret för gen 1 och det andra paret för gen 2.
2. Kalkylatorn kontrollerar fyra saker. Varje genotyp måste bestå av exakt fyra bokstäver. De två bokstäverna i ett par måste vara samma genbokstav, så Aa godtas men Ab godtas inte. De två generna i en genotyp måste betecknas med olika bokstäver, så AaAa underkänns. Båda föräldrarna måste ange samma två gener.
3. De två generna kan skrivas i valfri ordning. BbAa läses som samma genotyp som AaBb, så AaBb × BbAa är samma korsning som AaBb × AaBb.
4. Kvadraten och förhållandet uppdateras medan du skriver. Ingen knapptryckning behövs.
5. Förhållandet anges efter egenskap, inte efter bokstav. ”Dominant egenskap 1” betyder att gen 1 visar sin dominanta form (A_), och ”Recessiv egenskap 2” betyder att gen 2 visar sin recessiva form (bb). För AaBb × AaBb skriver verktyget ”Dominant egenskap 1, dominant egenskap 2: 9/16 (56,25 %)”.
6. Använd kopieringsknappen för att spara rutnätet och förhållandet som text, eller återställningsknappen för att återgå till standardkorsningen AaBb × AaBb.

Användningsområden för dihybridkorsningar

Biologikurser använder dihybridkorsningar för att undervisa om sannolikhet och mendelsk nedärvning. Växt- och djuruppfödare använder samma matematik för att förutsäga vilka kombinationer av egenskaper som kommer att förekomma hos avkomman innan en faktisk korsning genomförs. Genetiska vägledare använder principen om oberoende fördelning för att förklara nedärvningsrisken för två obesläktade tillstånd. Forskare använder den för att fastställa förväntade förhållanden innan de jämför dem med experimentella data.

Punnett-kvadraten är en av flera metoder för att lösa samma problem. En sannolikhetsberäkning multiplicerar sannolikheten för varje egenskap separat, till exempel 3/4 × 3/4 = 9/16 för två dominanta egenskaper i en AaBb × AaBb-korsning. Ett förgreningsdiagram eller en metod med förgrenade linjer ger samma tal genom att följa varje gens utfall som separata grenar. Alla tre metoder bygger på samma regel om oberoende fördelning och ger identiska förhållanden när de två generna sitter på olika kromosomer.

Verklig nedärvning avviker ibland från denna modell. Gener som ligger nära varandra på samma kromosom nedärvs tillsammans oftare än vad oberoende fördelning förutsäger; detta mönster kallas genetisk koppling. Vissa genpar samverkar så att den ena genen maskerar den andras effekt, vilket kallas epistasi. Den här kalkylatorn antar två okopplade gener med fullständig dominans, vilket är standardfallet i undervisningen.

Historia

Gregor Mendel, en augustinermunk, genomförde de första dokumenterade experimenten med dihybridkorsningar på ärtplantor under 1860-talet och följde fröform och fröfärg samtidigt. Hans 1866-artikel beskrev det resulterande förhållandet 9:3:3:1 och ledde till det som nu kallas lagen om oberoende fördelning. Mendels arbete förblev i stort sett ouppmärksammat fram till 1900, då Hugo de Vries, Carl Correns och Erich von Tschermak oberoende av varandra återupptäckte samma mönster, vilket inledde den moderna genetiken. Thomas Hunt Morgans senare experiment med bananflugor visade att gener på samma kromosom inte alltid sorteras oberoende, och avslöjade därmed undantaget genetisk koppling.

Vanliga frågor och svar

Vad är en dihybridkorsning? En dihybridkorsning är en korsning mellan två organismer där två gener följs samtidigt. När två dubbelheterozygota organismer korsas (AaBb × AaBb) blir fenotypförhållandet hos avkomman 9:3:3:1 när båda generna uppvisar fullständig dominans.

Varför är förhållandet 9:3:3:1? Det uppstår genom att två oberoende förhållanden på 3:1 kombineras, ett för varje gen: 3/4 × 3/4 = 9/16 för båda dominanta egenskaperna, 3/4 × 1/4 = 3/16 för varje kombination med en dominant egenskap, och 1/4 × 1/4 = 1/16 för båda recessiva egenskaperna.

Vad är skillnaden mellan genotyp och fenotyp? Genotyp är den uppsättning alleler som en organism bär på, till exempel AaBb. Fenotyp är den egenskap som genotypen ger upphov till, till exempel att båda egenskaperna visar sina dominanta former.

Bildar en dihybridkorsning alltid fyra olika könsceller per förälder? En förälder har alltid fyra platser för könsceller i Punnett-kvadratmetoden. De fyra könscellerna från en heterozygot förälder är verkligen olika (AB, Ab, aB, ab). En homozygot förälders fyra könsceller är identiska kopior av en typ (till exempel AB, AB, AB, AB), vilket är anledningen till att homozygota korsningar reduceras till en enda upprepad genotyp även om rutnätet fortfarande har 16 rutor.

Kan den här kalkylatorn hantera kopplade gener eller kodominans? Nej. Den antar att de två generna finns på olika kromosomer och sorteras oberoende, samt att varje gen uppvisar fullständig dominans. Kopplade gener och kodominanta eller inkomplett dominanta alleler ger andra förhållanden än de som det här verktyget beräknar.

Fungerar detta för mänskliga egenskaper? Samma matematik gäller för alla två gener med enkel dominant-recessiv nedärvning, inklusive vissa mänskliga egenskaper. De flesta mänskliga egenskaper involverar dock mer än en gen eller påverkas av miljön, så denna enkla modell återger dem inte exakt.

Referenser

1. Klug, W. S., Cummings, M. R., Spencer, C. A., & Palladino, M. A. (2019). Concepts of Genetics (12:e uppl.). Pearson.
2. Pierce, B. A. (2017). Genetics: A Conceptual Approach (6:e uppl.). W.H. Freeman.
3. Mendel, G. (1866). ”Experiments on Plant Hybridization.” Proceedings of the Natural History Society of Brünn.
4. National Human Genome Research Institute. ”Dihybrid Cross.” genome.gov/genetics-glossary/Dihybrid-Cross