Сцепленное наследование генов
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 (рис. 1) образуется 4 типа гамет: АВ, Ав, аВ и ав.
Рис. 1. Геном АаВв (Источник)
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 (рис. 2).
Рис. 2. Мушка дрозофила (Источник)
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, длинные крылья и генотипы АаВв, в первом поколении получают три тела, имеющих серое тело и длинные крылья, а также один организм, имеющий черное тело и зачаточные крылья (рис. 3).
Рис. 3. Скрещивание гетерозигот АаВв (Источник)
В дальнейшем генетики обратили внимание на то, что признаков в организме значительно больше, чем хромосом, в которых эти признаки локализованы. 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 (рис. 4).
Рис. 4. Сцепленные гены (Источник)
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 (рис. 5).
Рис. 5. Сцепленное наследование (Источник)
D – ген, обозначающий серое тело; d – черное тело; F – длинные крылья; f – зачаточные крылья.
В результате такого скрещивания у нас получается три организма, имеющих серое тело и длинные крылья, и один организм, имеющий черное тело и зачаточные крылья.
Кроссинговер
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 – этот процесс носит название «мейоз».
В профазе 1 мейоза наблюдается явление конъюгации или сближения хромосом, за которым может последовать кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом (рис. 6).
Рис. 6. Процесс кроссинговера (Источник)
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.
Заключение
Хромосомные карты созданы практически для всех сельскохозяйственно важных животных и растений, работа в этом направлении до сих пор продолжается, хотя генетики уже пользуются не только методом гибридизации, но и другими доступными им современными методами генетики.
Список литературы
- Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.
- Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005
- Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
Домашнее задание
- Какие пары генов не подчиняются законам Менделя?
- В чем закономерность генов, лежащих в одной хромосоме?
- Что такое кроссинговер?
