Сцепленное наследование генов и кроссинговер
После открытия менделевских закономерностей ученые обратили внимание на то, что существуют такие пары генов, наследование которых не подчиняется закономерностям Менделя.
Мендель полагал, что у дигетерозигот АаВв образуется 4 типа гамет: АВ, Ав, аВ и ав.
Образование этих гамет равновероятно, что и легло в основу открытия третьего закона Менделя – закона независимого расщепления признаков. Однако в ходе ряда экспериментов ученые установили, что существуют такие пары признаков, у которых два типа гамет встречаются чаще, чем другие два типа гамет. Рассмотрим это на конкретном примере.
У маленьких плодовых мушек дрозофил – излюбленного объекта генетиков – ген А отвечает за серое тело, рецессивный ген а – за черную окраску тела, доминантный ген В – за развитие длинных крыльев, а рецессивный ген в – за неразвитые крылья, то есть крылья остаются в зачаточном состоянии.
При скрещивании двух гетерозигот, которые имеют серое тело, и длинные крылья, и генотипы АаВв, в первом поколении получают три тела, имеющих серое тело и длинные крылья, и один организм, имеющий черное тело и зачаточные крылья.
В дальнейшем генетики обратили внимание на то, что признаков в организме значительно больше, чем хромосом, в которых эти признаки локализованы. Тогда они сделали вывод о том, что, видимо, в одной хромосоме располагается большое количество генов. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют единую группу – сцепление, и наследуются чаще всего вместе.
Эта закономерность была установлена американским генетиком Томасом Гентом Морганом в начале 20-х гг. прошлого века. Следовательно, если гены лежат в одной хромосоме, значит, и наследоваться они будут вместе. Как это показать при записи, мы сейчас с вами рассмотрим. Итак:
D – ген, обозначающий серое тело; d – черное тело; F – длинные крылья; f – зачаточные крылья.
В результате такого скрещивания у нас получается три организма, имеющие серое тело и длинные крылья, и один организм, имеющий черное тело и зачаточные крылья.
Все бы было хорошо, однако генетики обратили внимание на то, что в потомстве таких мушек все равно появляются организмы с серым телом и зачаточными крыльями, а также с черным телом и длинными крыльями. Объяснение этому нашлось при изучении деления клеток. Давайте вспомним: этот процесс носит название «мейоз».
В профазе 1 мейоза наблюдается явление конъюгации, или сближения хромосом, за которым может последовать кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом. Сейчас мы посмотрим, как происходит кроссинговер.
Процесс кроссинговер. В результате образуются кроссоверные гаметы. Организмы, которые возникают в результате слияния таких кроссоверных гамет, носят название «рекомбинантные организмы». Так как кроссинговер происходит не после каждой конъюгации, то и количество кроссоверных гамет значительно меньше количества некроссоверных гамет. Соотношение примерно 20% к 80%.
В ходе эксперимента Томасу Генту Моргану удалось доказать, что частота кроссинговера между генами прямо пропорциональна расстоянию между ними в хромосоме, то есть, можно сказать, что чем дальше гены находятся друг от друга в хромосоме, тем чаще между ними происходит кроссинговер.
Это открытие позволило лаборатории Томаса Моргана разработать метод, позволяющий построить хромосомные карты, то есть указывать местонахождение генов в хромосоме для различных организмов. Сейчас созданы хромосомные карты практически для всех сельскохозяйственно важных животных и растений, но работа в этом направлении до сих пор продолжается, хотя генетики уже пользуются не только методом гибридизации, но и другими доступными им современными методами генетики.