УСР 3

УСР 3. Нестерчук Максим Андреевич 23БХ–1

«Основные положения хромосомной теории наследственности»

После открытия Менделем основных законов наследственности оставался открытым важный вопрос: где именно находятся гены и как они передаются от родителей потомкам? Ответ на этот вопрос дал американский учёный Томас Хант Морган в начале XX века. Он провёл ряд экспериментов, которые позволили ему установить, что гены располагаются в хромосомах, и тем самым он стал основателем хромосомной теории наследственности.

Томас Морган для своих экспериментов выбрал плодовую мушку Drosophila melanogaster. Это насекомое оказалось очень удобным объектом для генетических исследований. У дрозофилы короткий жизненный цикл — от яйца до взрослой особи проходит чуть больше недели. Кроме того, дрозофила даёт большое количество потомства, что позволяет наблюдать наследование признаков на множестве поколений. Ещё один важный плюс — у неё всего 4 пары хромосом, и многие признаки (например, окраска глаз, форма крыльев, длина тела) легко различимы невооружённым глазом.

Один из первых и самых известных опытов Моргана связан с появлением в лаборатории самца дрозофилы с белыми глазами, тогда как у нормальных особей глаза были красные. Он скрестил белоглазого самца с красноглазой самкой и получил в первом поколении всех красноглазых потомков. Это указывало на то, что ген белой окраски глаз рецессивный, то есть подавляется доминантным аллелем, ответственным за красный цвет глаз.

Однако во втором поколении (F₂), когда потомки первого поколения были скрещены между собой, Морган заметил интересную особенность: среди появившихся белоглазых особей были только самцы. Это позволило ему сделать вывод, что ген, определяющий окраску глаз, находится в половой Х-хромосоме. У самок две Х-хромосомы, и для проявления рецессивного признака нужно, чтобы обе несли мутантный аллель. А у самцов только одна Х-хромосома, и если в ней есть мутантный аллель, то признак обязательно проявится.

Этот эксперимент стал первым доказательством сцепленного с полом наследования признака и важнейшим шагом в понимании локализации генов в хромосомах.

Во время дальнейших экспериментов Морган заметил, что некоторые признаки наследуются не независимо (как у Менделя), а вместе. Это происходило тогда, когда гены, отвечающие за эти признаки, располагались в одной и той же хромосоме. Такое совместное наследование получило название сцепленного наследования.

Таким образом, если два гена находятся в одной хромосоме достаточно близко друг к другу, они, скорее всего, будут наследоваться вместе. Это явление противоречит закону независимого наследования признаков Менделя, но только на первый взгляд: Мендель не знал о физическом расположении генов в хромосомах.

Тем не менее, сцепление генов не всегда абсолютное. Морган и его ученики заметили, что иногда гены, находящиеся в одной хромосоме, всё же могут расходиться в потомстве, образуя новые комбинации. Это объясняется явлением кроссинговера — обменом участками между гомологичными хромосомами в процессе мейоза (в профазе I). При этом возможна перестановка генов между хромосомами, что и приводит к появлению рекомбинантных (новых) признаков.

Чем дальше два гена расположены друг от друга в хромосоме, тем выше вероятность кроссинговера между ними. Это позволило ученым строить генетические карты хромосом — схемы, где показано относительное расположение генов друг от друга на основе частоты их рекомбинации.

Хромосомная теория наследственности

На основе полученных данных Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности, которая систематизировала и расширила представления о наследственности, основанные на работах Менделя.

Вот основные положения этой теории:

1. Гены располагаются в хромосомах. Каждая хромосома содержит множество генов, и именно они определяют наследственные признаки организма.

2. Каждый ген занимает строго определённое место в хромосоме — локус. Это положение неизменно для данного гена.

3. Гены расположены в хромосомах линейно, один за другим, как бусины на нитке.

4. Гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются вместе, если между ними не происходит кроссинговера.

5. Число групп сцепления соответствует числу пар хромосом. Например, у человека 23 пары хромосом, и, следовательно, 23 группы сцепления.

6. Сцепление может нарушаться в результате кроссинговера, и это приводит к возникновению новых сочетаний признаков — рекомбинаций.

Значение открытий Моргана

Работы Томаса Моргана стали основой современной генетики. Он доказал, что:

• гены — это реальные физические единицы, расположенные в хромосомах;

• гены могут влиять на признаки как независимо, так и совместно (сцепленно);

• существуют механизмы, создающие генетическое разнообразие — прежде всего кроссинговер;

• были заложены основы генетического картирования — определения положения генов на хромосоме;

• подтверждена идея, что пол определяет особенности наследования некоторых признаков.

Таким образом, Морган не только развил идеи Менделя, но и перевёл их на цитологический уровень, соединив генетику с клеточной биологией. Его исследования позволили понять, как именно наследственная информация передаётся от поколения к поколению, и подготовили почву для молекулярной биологии.

3