Определение явления генетического сцепления и его закономерности

Определение явления генетического сцепления

Под сцепленными генами понимают также явление, в случае которого большое количество генов размещаются в ограниченном количестве хромосом.

Еще в начале прошлого века установили, что закономерности, установленные Грегором Менделем, носят всеобщий характер. Но, как оказалось, душистый горошек характеризуется двумя признаками: формой пыльцы и окраской цветков, которые не подчиняются закономерностям независимого распределения признаков в потомстве. Это стало известно в результате развития генетических знаний и анализа различных природных объектов.

В таком случае потомки оставались похожими на своих родителей. По мере того как развивалась биология как наука, таких исключений становилось все больше.

Новые знания продемонстрировали, что принцип независимого распределения генов в потомстве не распространяется на все гены. Объяснение этому такое: любой организм характеризуется большим количеством признаков и генов при достаточно небольшом количестве хромосом. Из этого следует, что каждая хромосома содержит множество генов.

Общее число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом. К примеру, у дрозофилы таких групп выделяется 4. Другие организмы обладают большим количеством хромосом.

Т. Моргану и сотрудникам его школы принадлежит большое количество открытий в области сцепленного наследования, несмотря на то, что этой проблемой занимались многие другие ученые. Их научным объектом была плодовая мушка-дрозофила. В ее клетках находится только 4 пары хромосом.

Есть несколько признаков, которые делают эту мушку удобным объектом исследования:

• небольшое количество хромосом в генотипе;
• большая скорость размножения;
• большая выживаемость особей;
• в течение года есть возможность для изучения двадцати поколений этой мухи.

Описанные закономерности широко использовались для изучения сцепления генов в отношении других организмов: в общем смысле эти закономерности проявляются у всех. Позже закономерности сцепленного наследования изучались на примерах более сложных организмов — в том числе млекопитающих и людей.

Из этого следует, что признаки являются сцепленными в случае контроля генами, которые находятся в одной и той же хромосоме. Их передача происходит совместно, так как наблюдается ситуация полного сцепления. Такую закономерность стали называть законом Моргана.

Закономерности генетического сцепления

В природе полное сцепление — явление редкое. Дело в том, что в случае наследования генов всегда происходит влияние кроссинговера.

Процесс кроссинговера подразумевает обмен гомологичными участками, переходящими из одной хромосомы в другую. Вместе с этими участками возникают новые генетические комбинации.

По этой причине неполное генетическое сцепление встречается чаще в случае сцепленного наследования. Расстояние между генами во многом определяет частоту кроссинговера. При близком расположении генов внутри хромосомы между ними возникает высокая степень сцепления. При этом расхождение генов при кроссинговере будет явлением нечастым. Если гены находятся в хромосоме далеко друг от друга, сцепление между ними будет очень слабое, а нередко наблюдается и нарушение сцепления.

Частота кроссинговера или величина расстояния между подверженными анализу генами определяют число формируемых гамет. Единица измерения величины расстояниям между генами — морганида. Это название возникло как дань уважения ученому Т. Моргану, открывшему явление генетического сцепления.

Одна морганида равна одному проценту кроссинговера. При этом эту зависимость — зависимость между расстоянием и частотой кроссинговера — можно проследить до 50 морганид.

Частота кроссинговера между одной и той же парой генов — величина постоянная. Но, что важно, есть определенные факторы, которые влияют на ее изменения:

• радиация или ультрафиолетовое излучение;
• гормоны и химические вещества;
• лекарства и высокая температура.

Положения теории и практики Моргана

Основа формулировки опытов и теории, предложенной Т. Морганом, сформировали следующие положения:

• обязательно нахождение генов в хромосомах в линейной последовательности и на некотором расстоянии друг от друга;
• расположение генов в одной хромосоме — и они представляют группу сцепления. Количество групп сцепления тождественно гаплоидному набору хромосом;
• закрепленные при помощи обозначенных генов признаки характеризуются совместным проявлением — в генотипе и фенотипе;
• расстояние между генами на хромосоме определяет частота кроссинговера. По мере отдаления генов друг от друга способствует более частому перекресту.

Важно обозначить и такие факты:

• возникновение новых генетических сочетаний, расположенных в одной паре хромосом, связано с кроссинговером при мейозе;
• частота кроссинговера определяется расстоянием между ними.

Наиболее частая причина нарушения генетического сцепления — кроссинговер. Также он является и важным источником комбинативной изменчивости. Анализирующее скрещивание — инструмент для определения расстояния между генами. В этом смысле наиболее изученными считаются комнатные мухи, кукуруза, мыши, пшеница, рис, ячмень, горох и хлопчатник.

Генетические карты хромосом человека и различных низших животных стали изучаться интенсивнее, при том, что все это — процесс трудоемкий, хотя и познавательный. А еще — это хорошая предпосылка развития методов генной инженерии. В реализации многообразия потребностей человека эта технология используется довольно эффективна.