Soyağacı Analizi: Kalıtım Modeli, Genotip ve Olasılık Hesaplama

Soyağacı sembolleri, birey numaraları ve nesillerin okunması

Soyağacı şemasında kare genellikle erkeği, daire ise kadını gösterir. Sembolün içinin tamamen boyanması ilgili özelliğe sahip veya hastalıklı bireyi, boş bırakılması özelliğe sahip olmayan bireyi belirtir. Bazı şemalarda yarı boyalı sembol taşıyıcıyı gösterir; bu nedenle soruda verilen açıklama, sembol anahtarı varsa önceliklidir. Yatay çizgi eşleşen çifti, bu çizgiden aşağı inen dikey çizgi ise çocuklara ulaşan soy bağlantısını gösterir. Aynı yatay kardeşlik çizgisine bağlanan bireyler kardeştir.

Nesiller çoğunlukla Roma rakamlarıyla, yukarıdan aşağıya doğru I, II, III şeklinde gösterilir. Her nesildeki bireyler soldan sağa Arap rakamlarıyla numaralandırılır. Örneğin II-3 ifadesi, ikinci nesilde soldan üçüncü bireyi belirtir. Bir analiz yaparken önce bu bireyin kadın mı erkek mi olduğunu, hangi nesilde yer aldığını, ebeveynlerini ve kardeşlerini belirlemek gerekir.

Örneğin I-1 karesi ile I-2 dairesi bir yatay çizgiyle bağlıysa bu iki kişi bir çifttir. Bu çizgiden aşağı inen bağlantı II-1 ve II-2’ye ulaşıyorsa bu iki birey birinci neslin çocuklarıdır. II-1 boyalı, II-2 boşsa özellik yalnızca ilk çocukta görülür; ancak bu bilgi tek başına kalıtım modelini kesinleştirmez. Çocukların cinsiyeti, ebeveynlerin fenotipi ve önceki nesillerdeki durum birlikte değerlendirilmelidir.

Fenotip bilgilerinden kesin ve olası genotipleri belirleme

Fenotip, bireyde gözlenen özelliktir; genotip ise bu özelliği oluşturan alellerin birleşimidir. Bir baskın alel A, çekinik alel a ile gösterildiğinde AA ve Aa genotipleri baskın fenotipe, aa genotipi çekinik fenotipe yol açar. Bu nedenle baskın fenotip görülen bir bireyin genotipi çoğu zaman kesin değildir: AA veya Aa olabilir. Çekinik fenotip görülen bireyde ise iki çekinik alel bulunması gerektiğinden genotip aa olarak kesinleşir.

Soyağacında kesinlik, yalnızca bireyin kendi fenotipinden değil, akrabalarının bilgilerinden de çıkarılır. Örneğin otozomal çekinik bir özellikte sağlıklı iki ebeveynin hastalıklı çocuğu varsa ebeveynlerin ikisi de Aa olmak zorundadır. Çünkü hastalıklı çocuk aa genotipini bir aleli anneden, diğerini babadan almıştır. Sağlıklı kardeşlerin her biri için genotip AA veya Aa olabilir; fakat bu kardeşin sağlıklı olduğu biliniyorsa olasılık hesabında aa seçeneği dışarıda bırakılır.

Baskın kalıtım varsayımında hastalıklı bir bireyin sağlıklı çocuğu varsa hastalıklı ebeveyn AA olamaz; çünkü AA birey her çocuğuna A aktarırdı. Bu durumda hastalıklı ebeveyn Aa, sağlıklı ebeveyn aa olarak belirlenebilir. Örneğin Aa × aa çaprazlamasında çocukların yarısı Aa ve baskın fenotipli, yarısı aa ve sağlıklı olma olasılığı taşır.

Fenotip bilgisinin eksik veya belirsiz olduğu durumlarda tek bir genotip seçmek yerine mümkün genotipler korunur ve sonraki akrabalık bilgileriyle daraltılır. Bir bireyin özelliği bilinmiyorsa sonuç, şemadaki diğer bilgiler yeterli olmadıkça kesin genotip değil, olası genotip kümesi olarak yazılır.

Otozomal baskın ve otozomal çekinik kalıtımın ayırt edilmesi

Otozomal kalıtımda gen, cinsiyet kromozomları dışındaki kromozomlar üzerinde bulunur. Bu nedenle kadınlar ve erkekler genel olarak benzer sıklıkta etkilenebilir. Otozomal baskın kalıtımda tek bir baskın alel özelliğin ortaya çıkması için yeterlidir. A, baskın hastalık aleli ve a normal alel ise AA ile Aa bireyler etkilenmiş, aa birey etkilenmemiş kabul edilir. Etkilenen bireyler çoğunlukla her nesilde görülür; ancak bu örüntü, küçük ailelerde veya yeni ortaya çıkan durumlarda tek başına kesin kanıt değildir.

Otozomal baskın bir soyağacında etkilenmemiş iki ebeveynin etkilenmiş çocuğu bulunması, klasik modelle genellikle uyuşmaz. Etkilenen bir ebeveyn ile etkilenmeyen bir ebeveynin çocuğunda özellik hem kız hem erkek çocuklarda görülebilir. Örneğin Aa bir baba ile aa bir annenin çocukları için her doğumda Aa olasılığı 1/2, aa olasılığı 1/2’dir. Eğer etkilenen ebeveyn AA olsaydı aa eşleştirmesinde bütün çocuklar Aa olurdu.

Otozomal çekinik kalıtımda özelliğin ortaya çıkması için iki çekinik alel gerekir. Hastalıklı birey aa, taşıyıcı birey Aa, hastalığı göstermeyen ancak aleli taşımayan birey AA olabilir. Taşıyıcı sağlıklı ebeveynlerin çocuklarında hastalıklı birey ortaya çıkması, çekinik model için güçlü bir ipucudur. Özellik nesil atlayabilir; çünkü taşıyıcılar fenotipte sağlıklı görünürken aleli çocuklarına aktarabilir.

Örneğin Aa × Aa eşleşmesinde olası genotipler AA, Aa, Aa ve aa’dır. Böylece her çocuk için hastalıklı olma olasılığı 1/4, taşıyıcı olma olasılığı 1/2, aleli taşımama olasılığı 1/4 olur. Soyağacında hastalıklı birey aa ise onun sağlıklı ebeveynlerinin, klasik otozomal çekinik modele göre, Aa olması gerekir. Bu modellerin moleküler ve kromozomal düzeyde nasıl işlediği ayrı bir konudur.

X’e bağlı baskın ve X’e bağlı çekinik kalıtımın ayırt edilmesi

X’e bağlı kalıtımda özellik X kromozomu üzerindeki alellerle aktarılır. Erkekler genellikle bir X ve bir Y kromozomuna sahip olduğundan X üzerindeki tek alel, çekinik olsa bile özelliğin ortaya çıkmasına yol açabilir; kızlarda ise iki X kopyası bulunur. X’e bağlı baskın kalıtımda X üzerindeki tek baskın alel yeterlidir. Etkilenen bir baba X kromozomunu oğullarına değil kızlarına aktardığı için, klasik örüntüde etkilenen babanın bütün kızları etkilenir ve oğulları babadan bu aleli alamaz. Etkilenen bir anne ise aleli her iki cinsiyetteki çocuklarına aktarabilir.

X’e bağlı çekinik kalıtımda erkeklerde tek X bulunduğu için çekinik aleli taşıyan erkekler genellikle fenotipi gösterir. Kadınlar aynı çekinik aleli iki X’inde taşıdığında etkilenir; tek kopya taşıyan kadın ise çoğunlukla taşıyıcı kabul edilir. Etkilenen bir baba çekinik X alelini tüm kızlarına verir; kızların etkilenmesi veya taşıyıcı olması annenin X aleline bağlıdır. Baba bu X’i oğullarına vermediği için oğullarına doğrudan aktarılan bir X bağlantısı beklenmez. Mitokondriyal ve Y kromozomuna bağlı örüntüler, cinsiyete göre farklı aktarım biçimleri gösteren diğer kalıtım modelleridir.

Taşıyıcı bireylerin ve hastalıklı çocuk olasılığının hesaplanması

Taşıyıcı birey, çekinik hastalık alelini taşıdığı hâlde hastalığı göstermeyen kişidir. Otozomal çekinik bir hastalıkta taşıyıcı genotip Aa, hastalıklı genotip aa ve aleli taşımayan sağlıklı genotip AA olarak yazılır. Soyağacında sağlıklı bir bireyin hastalıklı çocuğu varsa, klasik otozomal çekinik model altında iki ebeveynin de taşıyıcı olduğu sonucuna varılır. Hastalıklı bireyin genotipi ise aa’dır.

İki taşıyıcının çaprazlanmasında her ebeveyn gametlerine A veya a alelini eşit olasılıkla aktarır. Dört eş olasılıklı birleşimden biri AA, ikisi Aa, biri aa olur. Dolayısıyla her gebelik için hastalıklı çocuk olasılığı 1/4, taşıyıcı çocuk olasılığı 1/2 ve taşıyıcı olmayan sağlıklı çocuk olasılığı 1/4’tür. Bu oranlar tek bir çocuğun sonucunu kesin olarak belirlemez; yalnızca aynı genotip aktarım koşullarındaki her doğum için olasılığı ifade eder.

Bazen bireyin taşıyıcı olduğu doğrudan bilinmez. Örneğin sağlıklı bir kişi Aa × Aa eşleşmesinden doğmuşsa, bu kişi aa olmadığı için olası genotipleri AA ve Aa’dır. İlk olasılıklar AA için 1/4, Aa için 1/2, aa için 1/4 olsa da kişinin sağlıklı olduğu bilindiğinde aa elenir. Kalan olasılıklar yeniden oranlandığında taşıyıcı olma olasılığı 2/3 olur. Bu bilgi, taşıyıcılığı kesin değil olası hâle getirir.

Baskın bir hastalıkta taşıyıcılık terimi genellikle aynı anlamda kullanılmaz; çünkü tek baskın alel fenotipi ortaya çıkarır. Bu durumda hastalıklı bireyin AA mı Aa mı olduğunu, özellikle eşinin ve çocuklarının fenotipleri belirlemeye yardım eder. Örneğin hastalıklı bir birey ile sağlıklı bireyin sağlıklı çocuğu varsa hastalıklı ebeveynin Aa olması gerekir; Aa × aa eşleşmesinde her çocuk için hastalıklı olma olasılığı 1/2’dir.

Bağımsız doğum ve koşullu olasılığın soyağacı sorularında kullanılması

Bağımsız doğum, bir çocuğun genotip olasılığının aynı ebeveynlerden doğan önceki çocukların sonucundan etkilenmemesi anlamına gelir. Örneğin iki taşıyıcı ebeveynin her doğumunda hastalıklı çocuk olasılığı 1/4’tür. İlk çocuğun sağlıklı doğmuş olması, ikinci çocuk için bu oranı değiştirmez. Birden fazla çocuğun belirli sonuçlarını birlikte hesaplamak gerektiğinde ilgili olasılıklar çarpılır; iki çocuğun da hastalıklı olma olasılığı 1/4 × 1/4 = 1/16’dır.

Koşullu olasılıkta ise eldeki bir bilgi, değerlendirilen olası durumları sınırlar. Örneğin Aa × Aa eşleşmesinden doğan bir çocuğun sağlıklı olduğu biliniyorsa bu çocuk aa olamaz. Başlangıçta AA, Aa ve aa olasılıkları 1/4, 1/2 ve 1/4 iken sağlıklı olma koşuluyla AA ve Aa seçenekleri kalır; bu nedenle sağlıklı çocuğun taşıyıcı olma olasılığı 2/3’tür. Soyağacında “birey sağlıklıdır”, “çocuk erkektir” veya “önceki çocuk hastalıklıdır” gibi ifadeler hangi olasılıkların eleneceğini belirler.