Біологія. 9 клас. Козленко

Незчеплені та зчеплені гени

Запам’ятайте терміни: зчеплені гени, хромосомна карта

Хромосомна теорія спадковості. Зчеплене успадкування

Грегор Мендель проводив свої досліди ще до відкриття ДНК, а отже, не міг знати, на чому базуються відкриті ним закономірності. На початок XX століття наука накопичила достатньо даних про хромосоми, щоб остаточно пов’язати закономірності спадковості та їх цитологічні основи. Першим вченим, якому вдалося підтвердити роль хромосом як носіїв спадковості, був Томас Хант Моргай. Перші дані своїх досліджень вчений опублікував у 1910 році; теорія, основи якої він сформулював, має назву хромосомно-генної теорії спадковості Т. Моргана. За свої наукові праці вчений був удостоєний Нобелівської премії з фізіології та медицини у 1933 році.

Не останню роль в успішній науковій діяльності Моргана відіграв вдалий, як і у Менделя, вибір модельного об’єкта. Вчений здійснював експерименти на плодових мушках Drosophila melanogaster. Ці комахи мають набір легко помітних і різноманітних зовнішніх ознак, роздільностатеві, швидко розмножуються та досягають статевої зрілості (лише за два тижні), невибагливі в утриманні (їхніх личинок годують манною кашею). За короткий час Моргану вдалося отримати велику кількість чистих ліній мушок за ознаками кольору та форми очей, кількості та форми щетинок на тілі, кольору тіла, форми крил та ін.

Морган провів схрещування гомозиготних за домінантними алелями сірого забарвлення тіла та нормальної форми крил самців дрозофіли та гетерозиготних за рецесивними алелями тих самих генів (чорне забарвлення тіла та зачаткові крила) самок. Усе потомство від цього схрещування мало домінантний фенотип. При проведенні аналізуючого схрещування (з особиною, яка є гомозиготою за рецесивними ознаками і має чорне забарвлення тіла та зачаткові крила) очікувалося розщеплення 1:1:1:1. Натомість реально було отримано потомство з таким співвідношенням фенотипів: 41,5% сірих з нормальними крилами мушок, 41,5% — чорних з зачатковими крилами, 8,5% чорних з нормальними крилами і 8,5 % — сірих із зачатковими крилами (мал. 17).

Гени, що містяться в одній хромосомі, утворюють комплекс, що називається групою зчеплення. Кількість груп зчеплення у кожному організмі дорівнює загальній хромосом у гаплоїдному наборі; через це дрозофіла також є дуже зручною в якості об’єкта генетичних досліджень: в неї всього чотири пари хромосом.

Однак якщо б відхилення від менделівського розподілу визначалося лише знаходженням генів в одній і тій же хромосомі, наявність в аналізуючому схрещуванні потомства з фенотипами, відмінними від батьківських форм, була б неможлива. Причиною появи таких гібридів є явище кросинговеру між гомологічними хромосомами під час мейозу. В процесі кросинговеру хромосоми здійснюють обмін гомологічними ділянками, що дозволяє утворювати нові комбінації алелів. Припустивши, що частота кросинговерів залежить від того, як близько між собою розташовані гени, співробітник Т. Моргана А. Стертевант вивів одиницю відстані між генами. Цю одиницю на честь Т. Моргана було названо морганідою. В даний час використовують більш зручну одиницю — сантим орган (сМ), що дорівнює 1% кросинговеру.

Мал. 17. Зчеплене успадкування

Порядок розташування генів, а також відстань між окремими генами у хромосомі зручно відображати у вигляді генетичних карт. Першу генетичну карту створив той самий А. Стертевант; приклад такої карти можна побачити на мал. 6.

Генетичні карти будуються на основі даних системи аналізуючих схрещувань за декількома ознаками та аналізу кількості нащадків з рекомбінантними фенотипами. Факт наявності кросоверних організмів за деякими ознаками свідчить про знаходження генів, що детермінують ці ознаки, в одній хромосомі. За відсотком кросоверів можливо визначити відстані між певними генами та розмістити їх у певному лінійному порядку, що відповідатиме розташуванню генів у хромосомі. Приналежність гена до тієї чи іншої групи зчеплення (а отже, до конкретної хромосоми) визначається за зчепленістю його успадкування з певними вже відомими генами (маркерами), набір яких є унікальним для кожної групи зчеплення.

Зчеплення буває повним і неповним. Повне зчеплення — це різновид зчепленого успадкування, за якого гени аналізованих ознако розташовані настільки близько один до одного, що кросинговер між ними стає неможливим. Неповне зчеплення — вид зчепленого успадкування, за якого аналізовані гени розташовуються на деякій відстані один від одного, що уможливлює кросинговер.

Хромосомна теорія спадковості

На базі проведених досліджень Морганом була сформульована хромосомна теорія спадковості. Нижче подано її основні положення:

  1. Усі гени розташовані в хромосомах. Кожен ген займає певне місце — локус — хромосоми. Алельні гени гомологічних хромосом розташовані в однакових локусах.
  2. Порядок розташування генів у хромосомах — лінійний.
  3. Кожна негомологічна хромосома має власний унікальний набір генів. Цей набір утворює групу зчеплення.
  4. Сила зчеплення між генами визначається відстанню між ними — чим більша відстань, тим слабше зчеплення.
  5. Порушення зчеплення між генами однієї групи здатне відбуватися завдяки кросинговеру.
  6. Кожен вид має власний унікальний набір хромосом — каріотип.
  • 1. За якої відстані між генами зчеплені гени неможливо відрізнити за результатами схрещування від незчеплених?
  • 2. Які методи генетики можна використати для побудови генетичних карт, окрім гібридологічного?

Обговоріть у групах

Як ви гадаєте, чи корисно організмам те, що гени розташовані зчепленно в кількох хромосомах, а не по одинці, кожен в своїй хромосомі? Наведіть аргументи.


buymeacoffee