Независимо от сложността на структурата на биологичен обект, било то бактерия, водорасло, безгръбначно животно или човек, общият брой на всички признаци на всеки организъм е много по-голям от неговия хромозомен състав. От средата на 20-ти век науката знае, че такива характеристики на растение, животно или микроорганизъм като цвета и формата на тялото, размера на крайниците, характеристиките на метаболизма, са кодирани в хромозомни области - гени. Колко гена има всяка хромозома, в каква последователност са разположени в нея, как се унаследяват? Тези фундаментално важни въпроси бяха отговорени от закона на Морган, който ще проучим в нашата статия.
Защо някои черти се наследяват заедно?
Наблюдателните генетични учени, използвайки в своите изследвания класическите модели, открити през 19-ти век от Мендел, се сблъскват с неразрешими проблеми. Така че, прилагайки закона за независимото наследяване на черти, изследователите не можаха да обяснят факта, че растението има лъвскигърлото тъмночервен цвят на венчето почти винаги придружава тъмнозеления цвят на стъблото. В природата бордото венче и цвета на марулята на стъблото на това растение от семейство labiaceae са изключително редки.
Получете правилно обяснение на това явление помогна законът за връзката на Морган, американски генетик, който направи пробив в разбирането на механизмите на наследяване на гени.
Хромозомна теория за наследствеността
След като относителният характер на прилагането на менделските модели беше признат от повечето учени, възникна въпросът как да се обясни фактът на едновременното наследяване при потомци на две или повече черти, получени от родителите. Томас Гент Морган предложи идеята за линейно подреждане на наследствените наклонности в хромозомата. Той доказа, че съседните ДНК сегменти в процеса на мейоза преминават заедно в една и съща гамета и не се разминават в различни зародишни клетки. Ученият нарече това явление генна връзка, а законът на Морган оттогава е наречен закон за свързаното наследяване.
Генетикът комбинира многобройните експериментални данни, събрани в последователна научна теория. Той отразява резултатите от експериментите, а именно: доказано е, че гените са разположени в хромозомата като перли, линейно един след друг. Благодарение на закона на Морган биологията е получила доказателства, че всяка нехомоложна хромозома съдържа свой собствен уникален наследствен състав. В допълнение, идеята на учения, ченяколко гена, разположени в съседни локуси, се наследяват заедно и броят на такива комплекси е равен на хаплоидния набор от хромозоми. И така, в човешкия кариотип има 23 групи за свързване на гени.
Историята за откриването на закона на Морган
Биологията знае много примери за това как правилно избран жив обект за експерименти в бъдеще напълно определя успешния ход на научните изследвания. Подобно на Мендел, Морган провежда хиляди експерименти в своята лаборатория. За тях обаче той избра не растение, което съдържа стотици гени в обемния си кариотип, а насекомо – плодова муха Drosophila.
Само четири двойки от нейните хромозоми се виждаха перфектно под микроскоп и техният прост генен състав беше лесен за изследване и изследване. Експериментите на американския генетик се основават на кръстосването на родителски организми на Drosophila, които се различават един от друг по цвят на тялото и форма на крилата. Всички получени потомци впоследствие бяха кръстосани само с мухи, които имаха черен цвят и къси, недоразвити крила, т.е. беше извършено анализиращо кръстосване. Какви бяха резултатите? Те не съвпадат с нито един от известните генетични постулати, тъй като някои от мухите се появяват в потомството с комбинации от черти: сив корем - недоразвити крила и черно тяло - нормални крила. Ученият предположи, че ДНК участъците, които контролират признаците на цвета и формата на крилата, се намират наблизо при насекоми от този вид - те са свързани в една и съща хромозома. Тази идея е допълнително изразена в закона на Морган.
Пресичане
В профазата на първото деление на мейозата може да се наблюдава необичайна картина: вътрешните хроматиди на сестринските хромозоми обменят локуси - участъци помежду си. Колкото по-близо са разположени гените, толкова по-малко се осъществява обменът – кръстосването. Следователно, една от разпоредбите на закона на Морган казва, че честотата на обмен между гените е обратно пропорционална на разстоянието между тях, измерено в морганиди. Пресичането обяснява такъв важен феномен като наследствената вариабилност. Всъщност потомството на която и да е родителска двойка не изглежда като клонинг, който напълно копира характеристиките на бащата или майката. Той има свои собствени уникални свойства, които определят неговата индивидуалност.
Значението на произведенията на Томас Морган
Формулирането на закона на Морган, което включва основните постулати, които разгледахме, се използва широко в теоретичната генетика. На него се основава цялата селекционна работа. Сега е невъзможно да се разработи нова порода от животински или растителни сортове, без предварително да се предвидят възможните комбинации от очакваните полезни черти или свойства.
Създаването на хромозомни карти на организмите, като се вземат предвид разпоредбите на теорията за наследствеността, помага на лекарите, работещи в областта на медицинската генетика, да идентифицират предварително дефектни гени и да изчислят рисковете от патологии при неродено дете с висока точност.
