Защо децата изглеждат като родителите си? Защо някои заболявания са често срещани в някои семейства, като цветна слепота, полидактилия, хипермобилност на ставите, кистозна фиброза? Защо има редица заболявания, от които страдат само жените, а други – само мъжете? Днес всички знаем, че отговорите на тези въпроси трябва да се търсят в наследствеността, тоест в хромозомите, които детето получава от всеки родител. И съвременната наука дължи това знание на Томас Хънт Морган, американски генетик. Той описа процеса на предаване на генетична информация и разработи, заедно с колеги, хромозомната теория за наследяването (често наричана теория за хромозомите на Морган), която се превърна в крайъгълен камък на съвременната генетика.
История на откриването
Би било погрешно да се каже, че Томас Морган е първият, който се интересува от трансфера на генетична информация. Първите изследователи, които се опитаха да разберат ролята на хромозомитев наследство могат да се разглеждат произведенията на Чистяков, Бенеден, Рабл през 70-80-те години на XIX век.
Тогава нямаше микроскопи, достатъчно мощни, за да видят хромозомни структури. А самият термин "хромозома" тогава също не съществуваше. Той е въведен от немския учен Хайнрих Валдейр през 1888 г.
Немският биолог Теодор Бовери, в резултат на своите експерименти, доказа, че за нормалното развитие на един организъм той се нуждае от нормален брой хромозоми за неговия вид, а излишъкът или липсата им води до тежки малформации. С течение на времето теорията му беше блестящо потвърдена. Можем да кажем, че хромозомната теория на Т. Морган е получила своята отправна точка именно благодарение на изследванията на Бовери.
Започнете проучване
Томас Морган успя да обобщи съществуващите знания за теорията на наследствеността, да я допълни и развие. Като обект на своите експерименти той избра плодовата муха и то не случайно. Беше идеален обект за изследване на предаването на генетична информация – само четири хромозоми, плодовитост, кратка продължителност на живота. Морган започна да провежда изследвания, използвайки чисти линии от мухи. Скоро той открива, че в зародишните клетки има единичен набор от хромозоми, тоест 2 вместо 4. Морган е този, който обозначава женската полова хромозома като X, а мъжката като Y.
Свързано с пола наследство
Хромозомната теория на Морган показа, че има определени черти, свързани с пола. Мухата, с която ученият е провеждал експериментите си, обикновено има червени очи, но в резултат на мутация на този ген в популациятасе появиха белооки индивиди, а сред тях имаше много повече мъжки. Генът, отговорен за цвета на очите на мухата, е локализиран в X хромозомата, не е в Y хромозомата. Тоест, когато се кръстосва женска, на една Х хромозома, от която има мутирал ген, и мъж с бели очи, вероятността да има тази черта в потомството ще бъде свързана със пола. Най-лесният начин да покажете това е на диаграмата:
- P: XX' x X'Y;
- F1: XX', XY, X'X', X'Y.
X - половата хромозома на жена или мъж без гена за бели очи; X'-хромозома с гена за бели очи.
Дешифрирайте резултатите от пресичането:
- ХХ' - червеноока женска, носител на гена на старите очи. Поради наличието на втората X хромозома, този мутирал ген се "припокрива" от здравия и чертата не се появява във фенотипа.
- X'Y е белоок мъж, който е получил Х хромозома с мутирал ген от майка си. Поради наличието само на една Х хромозома, няма какво да покрие мутантната черта и тя се появява във фенотипа.
- X'X' е жена с бели очи, която е наследила хромозома с мутантен ген от майка си и баща си. При жената, само ако и двете X хромозоми носят гена за бели очи, той ще се появи във фенотипа.
Хромозомната теория за наследствеността от Томас Морган обясни механизма на унаследяване на много генетични заболявания. Тъй като в X хромозомата има много повече гени, отколкото в Y хромозомата, е ясно, че тя е отговорна за повечето характеристики на организма. Х хромозомата се предава от майката на синовете и дъщерите, заедно с гените, отговорни за свойствата на тялото, външни признаци и заболявания. Покрайс X-свързано има Y-свързано наследяване. Но само мъжете имат Y хромозома, така че ако се появи някаква мутация в нея, тя може да бъде предадена само на потомък от мъжки пол.
Хромозомната теория на Морган за наследствеността помогна да се разберат моделите на предаване на генетични заболявания, но трудностите, свързани с тяхното лечение, все още не са разрешени.
Пресичане
По време на изследване на ученика на Томас Морган Алфред Стъртевант беше открит феноменът на кръстосването. Както показват по-нататъшните експерименти, благодарение на кръстосването се появяват нови комбинации от гени. Той е този, който нарушава процеса на свързано наследяване.
Така теорията за хромозомите на Т. Морган получи още една важна позиция - кръстосването става между хомоложни хромозоми и честотата му се определя от разстоянието между гените.
Основи
За да систематизираме резултатите от експериментите на учения, представяме основните положения на теорията за хромозомите на Морган:
- Признаците на даден организъм зависят от гените, които са вградени в хромозомите.
- Гени на една и съща хромозома се предават на свързани потомци. Силата на такава връзка е по-голяма, колкото по-малко е разстоянието между гените.
- Пресичането се случва в хомоложни хромозоми.
- Познавайки честотата на преминаване през определена хромозома, можем да изчислим разстоянието между гените.
Втората позиция на теорията за хромозомите на Морган също есе нарича правило на Морган.
Признание
Резултатите от изследването бяха приети блестящо. Хромозомната теория на Морган беше пробив в биологията на двадесети век. През 1933 г., за откриването на ролята на хромозомите в наследствеността, ученият е удостоен с Нобелова награда.
Няколко години по-късно Томас Морган получи медала на Копли за отлични постижения в генетиката.
Сега хромозомната теория на Морган за наследствеността се изучава в училищата. Много статии и книги са посветени на нея.
Примери за наследяване, свързано с пола
Хромозомната теория на Морган показа, че свойствата на един организъм се определят от неговите гени. Основните резултати, получени от Томас Морган, отговарят на въпроса за предаването на болести като хемофилия, синдром на Лоу, цветна слепота, болест на Брутън.
Оказа се, че гените за всички тези заболявания са разположени в Х хромозомата, а при жените тези заболявания се появяват много по-рядко, тъй като здравата хромозома може да припокрие хромозомата с гена на болестта. Жените, без да знаят за това, могат да бъдат носители на генетични заболявания, които след това се проявяват при деца.
При мъжете се появяват X-свързани заболявания или фенотипни черти, защото няма здрава X хромозома.
Т. Хромозомната теория на Морган за наследствеността се използва при анализа на семейната история за генетични заболявания.
