Eşeye Bağlı Kalıtım Problemleri Nasıl Çözülür?

Eşeye bağlı kalıtımın temel mantığı ve kromozomal gösterim

İnsanlarda 23 kromozom çiftinden biri eşey kromozomlarıdır. XX gösterimi dişi, XY gösterimi erkek bireyi ifade eder. Y kromozomunun bulunması erkek gelişimiyle ilişkilidir; X ve Y kromozomları aynı çiftte yer alsa da tamamen aynı genleri taşımaz. Bir gen X’te bulunuyor, Y’de bulunmuyorsa X’e bağlı gen olarak adlandırılır. Y üzerinde bulunan genler ise Y’ye bağlı kalıtım gösterir.

Kalıtım probleminde kromozomun kendisi de genotipin bir parçası olarak yazılır. Örneğin X kromozomundaki bir genin baskın aleli A, çekinik aleli a ile gösteriliyorsa dişi bireyler X^A X^A, X^A X^a veya X^a X^a biçiminde; erkek bireyler ise X^A Y veya X^a Y biçiminde yazılır. Erkek çocuk X kromozomunu anneden, Y kromozomunu babadan alır. Kız çocuk ise bir X kromozomunu anneden, diğer X kromozomunu babadan alır. Bu nedenle babanın X kromozomundaki alel kız çocuklarına aktarılır; oğullarına ise babanın Y kromozomu gider.

Örneğin X’e bağlı bir gen bakımından anne X^A X^a ve baba X^A Y ise annenin gametleri X^A veya X^a, babanın gametleri X^A veya Y olur. Böylece kız çocuklar babadan mutlaka X^A alırken oğullar babadan Y alır ve X alelini anneden edinir. Bu aktarım yönü, özellikle X’e bağlı sorularda genotipleri kurmanın temel dayanağıdır.

X’e bağlı çekinik kalıtım problemleri

X’e bağlı çekinik bir özellik, erkeklerde tek X aleli bulunduğu için kadın ve erkeklerde farklı biçimde ortaya çıkabilir. Kadında çekinik fenotipin görülmesi için iki X kromozomunda da çekinik alelin bulunması gerekir: X^a X^a. Erkekte ise Y kromozomunda karşılık gelen alel bulunmadığından tek çekinik alel yeterlidir: X^a Y. Bu nedenle erkekler X’e bağlı çekinik özellik bakımından çoğunlukla ya özelliği gösterir ya da göstermez; iki aleli taşıyan bir erkek genotipi kurulmaz.

Kadınlarda X^A X^a genotipi, A baskın olduğu için çekinik özelliği göstermeyen taşıyıcı durumu temsil eder. Taşıyıcı birey, çekinik aleli bulundurduğu hâlde baskın alel nedeniyle fenotipi göstermeyen kişidir. Bu kavram özellikle X’e bağlı çekinik hastalık modellerinde kullanılır; ancak her soruda verilen baskınlık ilişkisine göre yorum yapılmalıdır.

Örnek olarak taşıyıcı anne X^A X^a ile özelliği göstermeyen baba X^A Y çaprazlansın. Anne X^A veya X^a, baba X^A veya Y gametlerini oluşturur. Kızların genotipleri X^A X^A veya X^A X^a olur; bu kızların hiçbiri çekinik fenotipi göstermez, fakat kızların yarısı taşıyıcı olabilir. Oğulların genotipleri X^A Y veya X^a Y olur; oğulların yarısı X^a Y genotipiyle çekinik özelliği gösterir. Burada “oğulların yarısı” ifadesi erkek çocuklar arasındaki oranı, tüm çocuklar arasındaki oran ise ayrıca cinsiyet olasılığı hesaba katılarak bulunur.

Örneğin aynı çaprazlamada tüm çocuklar içinde X^a Y olasılığı 1/4’tür. Çünkü çocuğun erkek olma olasılığı 1/2, annenin X^a alelini verme olasılığı da 1/2’dir. Bu iki bağımsız olasılık çarpılır: 1/2 × 1/2 = 1/4.

X’e bağlı baskın kalıtım problemleri

X’e bağlı baskın özellikte X kromozomundaki tek bir baskın alel fenotipin ortaya çıkması için yeterlidir. Dişilerde X^A X^A ve X^A X^a, erkeklerde X^A Y genotipi baskın fenotipi gösterir. X’e bağlı çekinik modelden farklı olarak heterozigot dişi fenotipi gösterir ve X^A Y erkek de tek X aleliyle özelliği taşır.

Örneğin heterozigot anne X^A X^a ile özelliği göstermeyen baba X^a Y çaprazlanırsa kız çocuklar babadan X^a alır; anneden X^A alırlarsa X^A X^a ile baskın fenotipi, X^a alırlarsa X^a X^a ile baskın olmayan fenotipi gösterir. Oğullar babadan Y alır ve anneden gelen X aleline göre X^A Y veya X^a Y olur. Bu çaprazlamada kız ve erkek çocukların yarısının baskın fenotipi göstermesi beklenir. Baskın X alelini taşıyan bir baba söz konusu olduğunda ise bu X aleli oğullara değil, babanın X kromozomunu alan kız çocuklarına aktarılır.

Y’ye bağlı kalıtım problemleri

Y’ye bağlı genler yalnızca Y kromozomunda bulunduğu için bu özellikler yalnızca erkeklerde görülür. Y kromozomunu baba oğluna aktarır; bu nedenle Y’ye bağlı bir aleli taşıyan baba, ilgili Y kromozomunu alan tüm oğullarına aktarabilir. Kız çocuklar babadan Y almadığı için Y’ye bağlı özellik bakımından bu aleli taşımaz.

Problem çözerken Y’ye bağlı alel, X’in üzerine yazılmaz; doğrudan Y ile birlikte gösterilir. Örneğin baba X Y^A, anne XX ise annenin gameti her zaman X, babanın gametleri X veya Y^A olur. Kız çocuklar XX, oğullar XY^A genotipindedir. Buna göre tüm oğullar özelliği gösterirken tüm kızlar göstermez; tüm çocuklar içindeki oran ise kız ve erkek olasılıkları birlikte dikkate alınarak yazılır. Y’ye bağlı modelde “taşıyıcı kız” gibi bir genotip kurulamaz, çünkü kız çocuk Y kromozomu almaz.

Punnett karesiyle genotip ve fenotip olasılığı hesaplama

Punnett karesi, iki ebeveynin oluşturabileceği gametleri satır ve sütunlara yerleştirerek olası çocuk genotiplerini gösteren tablodur. Her kutu, gametlerden birinin birleşmesiyle oluşan bir zigot olasılığını temsil eder. Eşit olasılıklı gametler için dört kutulu bir tabloda her kutu 1/4 olasılığa karşılık gelir; aynı genotip veya fenotipe sahip kutular toplanır.

Önce anne ve babanın kromozomal genotipleri yazılır, sonra her ebeveynin gametleri belirlenir. X’e bağlı bir çaprazlamada cinsiyet bilgisi gametlerin içinde zaten yer alır: annenin gametleri X alelleridir; babanın gametleri X aleli veya Y’dir. Her kutudaki X ve Y’nin kaynağı kontrol edilerek çocuğun hem genotipi hem cinsiyeti belirlenir.

Örnek olarak X’e bağlı çekinik modelde anne X^A X^a, baba X^A Y olsun:

Anne gametleri: X^A, X^a Baba gametleri: X^A, Y

Olası birleşimler: X^A X^A, X^A Y, X^A X^a, X^a Y.

Bu sonuçların her biri 1/4 olasılıktadır. X^A X^A ve X^A X^a kız çocuklardır; ikisi de baskın fenotipi gösterir. X^A Y baskın fenotipli erkek, X^a Y ise çekinik fenotipli erkektir. Dolayısıyla tüm çocuklar içinde çekinik fenotip olasılığı 1/4, erkek çocuklar içinde çekinik fenotip olasılığı ise 1/2’dir.

Punnett karesinde önce genotipler sayılır, ardından sorunun istediği fenotipe göre sınıflandırma yapılır. Aynı fenotipi veren farklı genotipler tek sonuç olarak birleştirilir; örneğin X^A X^A ile X^A X^a, baskınlığın tam olduğu kabulünde aynı fenotip grubundadır.

Cinsiyet koşuluna bağlı olasılıkların yorumlanması

Soruda “bir çocuğun erkek ve çekinik fenotipli olma olasılığı” deniyorsa hem erkek olma hem de ilgili genotipe sahip olma koşulları birlikte hesaplanır. Örneğin taşıyıcı anne X^A X^a ve X^A Y baba için tüm çocuklar arasında X^a Y olasılığı 1/4’tür. Bu, erkek olma olasılığı 1/2 ile annenin X^a verme olasılığının 1/2 çarpılmasıyla bulunur.

Soru “erkek çocuklar arasında çekinik fenotipli olma olasılığı” biçimindeyse yalnızca erkek çocuklar değerlendirilir. Erkek çocuklar bakımından annenin X^a verme olasılığı 1/2 olduğundan koşullu olasılık 1/2’dir. Yani “tüm çocuklar içinde” ifadesinde cinsiyet olasılığı çarpılır; “erkekler arasında” ifadesinde erkek olma koşulu zaten örneklemin parçasıdır.

Benzer biçimde “kız çocukların taşıyıcı olma olasılığı” sorulursa kızlar arasında değerlendirme yapılır. X^A X^a anne ve X^A Y babanın kız çocukları X^A X^A veya X^A X^a olabilir; bunların yarısı taşıyıcıdır. Tüm çocuklar içinde taşıyıcı kız olasılığı ise 1/2 × 1/2 = 1/4 olur. Bağımsız koşulların birlikte gerçekleşmesinde çarpma, birbirini dışlayan sonuçların birleştirilmesinde toplama kuralı kullanılır.

Eşeye bağlı kalıtım problemlerinde çözüm basamakları

Eşeye bağlı bir problemi çözerken ilk adım, genin X’te mi Y’de mi taşındığını ve özelliğin baskın mı çekinik mi olduğunu belirlemektir. Soruda verilen fenotip bilgisi bu kararı destekler. X’e bağlı modelde alel X’in üzerine, Y’ye bağlı modelde ise Y’nin üzerine yazılır. Kadın için iki X, erkek için X ve Y bulunduğu unutulmamalıdır.

İkinci adımda ebeveyn genotipleri yazılır. Özellikle X’e bağlı çekinik özellikte erkek genotipi tek X aleliyle belirtilir; erkek için iki çekinik alel yazılmaz. Üçüncü adım, her ebeveynin gametlerini çıkarmaktır. Dişi birey X kromozomlarından birini, erkek birey ise X veya Y kromozomlarından birini gamete verir. Dördüncü adımda gametler Punnett karesinde birleştirilir. Beşinci adımda kutular genotip, fenotip ve cinsiyet bakımından sınıflandırılır; son olarak sorunun “tüm çocuklar” mı yoksa belirli cinsiyetteki çocuklar mı sorduğu kontrol edilir.

Örnek: X’e bağlı çekinik bir özellikte anne taşıyıcı X^A X^a, baba çekinik fenotipli X^a Y olsun. Anne gametleri X^A ve X^a; baba gametleri X^a ve Y’dir. Dört sonuç X^A X^a, X^a X^a, X^A Y ve X^a Y olur. Kızların yarısı X^a X^a ile çekinik fenotipli, yarısı X^A X^a ile taşıyıcıdır. Erkeklerin yarısı X^A Y ile özelliği göstermez, yarısı X^a Y ile özelliği gösterir. Böylece tüm çocukların yarısı çekinik fenotiplidir; kızlar arasında çekinik fenotip olasılığı 1/2, erkekler arasında da 1/2’dir.

Çözümün sonunda sonuçları mutlaka istenen biçimde ifade etmek gerekir: genotip oranı, fenotip oranı, tüm çocuklar içindeki olasılık veya yalnızca kızlar ya da oğullar içindeki olasılık birbirinden ayrılmalıdır. Soy ağacı üzerinden yapılan eşeye bağlı kalıtım analizleri ise ayrı bir inceleme yöntemidir.