Хромосомная теория наследственности. Кроссинговер

Хромосомная теория наследственности.

Автором хромосомной теории считается Томас Морган – американский биолог, лауреат Нобелевской премии. Именно он изучил и описал механизм сцепленного наследования, а также сформулировал основные положения теории хромосомной наследственности. Однако Морган опирался на работы своих предшественников – биологов, генетиков, физиологов.

Многие исследователи независимо друг от друга приходили к одинаковым выводам. К первому десятилетию ХХ века было известно о роли хромосом в наследовании, был введён в употребление термин «ген», были выявлены половые хромосомы и способы передачи наследственной информации. Знаковой работой стало исследование под руководством Моргана.

Основные положения хромосомной теории наследственности:

1. Гены расположены в хромосомах. Гены одной хромосомы наследуются совместно, или сцепленно, и называются группой сцепления. Число групп сцепления численно равно гаплоидному набору хромосом.

2. Каждый ген занимает в хромосоме строго определённое место — локус.

3. Гены в хромосомах расположены линейно.

4. Нарушение сцепления генов происходит только в результате кроссинговера.

5. Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними.

6. Независимое наследование характерно только для генов негомологичных хромосом.

Tсли гены лежат в одной хромосоме, то они образуют группу сцепления, в этом случае говорят о сцепленном наследовании.

Группа сцепления - совокупность всех генов, расположенных в одной хромосоме, вследствие чего они наследуются совместно. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом: у женщины 23 группы сцепления (23 пара - половые хромосомы XX), а у мужчины - 24 группы сцепления (X и Y представляют собой две отдельные группы).

Томас Морган в своих экспериментах изучал наследование признаков плодовых мушек дрозофил: серый (A) - черный (a) цвет тела, длинные (B) - зачаточные (b) крылья. В первом эксперименте Морган скрестил чистые линии плодовых мушек: серых с длинными крыльями (AABB) и черных с зачаточными (aabb).

Далее Морган применил анализирующее скрещивание. Полученную в первом поколении дигетерозиготу (AaBb) он скрестил с черной особью с зачаточными крыльями (aabb). Результат весьма удивил Моргана и его коллег: помимо потомства с ожидаемыми фенотипами (серое тело + длинные крылья, черное тело + зачаточные крылья) были получены особи со смешанными признаками.

Потомство со смешанными признаками подразумевает под собой особи Aabb (серое тело + зачаточные крылья) и aaBb (черные тело + длинные крылья). Объясняя полученные в потомстве фенотипы, которые содержали смешанные признаки, Томас Морган пришел к выводу, что между гомологичными хромосомами произошел кроссинговер, в результате которого образовались гаметы Ab, aB - кроссоверные гаметы.

Очевидно, что в данном случае расстояние между генами A и B было 17 морганид, так как каждой кроссоверной гаметы (соответственно и особей) образовалось по 8.5%. Не забывайте, что процент кроссинговера равен расстоянию между генами. Поскольку расстояние было 17 морганид = 17%, то на каждую из кроссоверных гамет приходится половина - 8.5%.

Задача 1: У человека врожденное заболевание глаз – катаракта (А) и одна из форм анемий – эллиптоцитоз (В) наследуются

сцепленно, как аутосомно-доминантные признаки. Какое потомство можно ожидать от брака дигетерозиготного мужчины, больного эллиптоцитозом и катарактой, и здоровой женщины при условии, что: 1) кроссинговер отсутствует; 2) кроссинговер имеет место? Расстояние между генами равно 8 Мг.

Решение задачи:

Дано:

А – катаракта

а – норма

В – эллиптоцитоз

в – норма

Р: ♂АВ ♀ ав

ав ав

1.Решение: Кроссинговер отсутствует

Р ♂ АаВв × ♀ аавв

G АВ, ав ав

F1 50% АаВв: 50% аавв

Ответ: В данном браке при отсутствии кроссинговера возможно 50% потомков больных катарактой и эллиптоцитозом и 50% здоровых детей.

2.Решение: Кроссинговер происходит.

Р ♂ АаВв × ♀ аавв

G АВ, ав, (некросоверные) ав

Ав, аВ (кросоверные)

F1 46%АаВв ; 46% аавв ; 4% Аавв; 4% ааВв

Ответ: В случае кроссинговера вероятность рождения детей некроссоверных (похожих по фенотипу на родителей) составляет 46% больных одновременно катарактой и эллиптоцитозом, и 46% здоровых, и детей кроссоверных, из которых 4% могут страдать только катарактой и 4% детей только эллиптоцитозом.