Dlaczego dzieci wyglądają jak ich rodzice? Dlaczego niektóre choroby są powszechne w niektórych rodzinach, takie jak ślepota barw, polidaktylia, nadmierna ruchliwość stawów, mukowiscydoza? Dlaczego istnieje wiele chorób, na które cierpią tylko kobiety, a inne tylko mężczyźni? Dziś wszyscy wiemy, że odpowiedzi na te pytania należy szukać w dziedziczności, czyli w chromosomach, które dziecko otrzymuje od każdego z rodziców. A współczesna nauka zawdzięcza tę wiedzę Thomasowi Huntowi Morganowi, amerykańskiemu genetykowi. Opisał proces przekazywania informacji genetycznej i opracował wraz z kolegami chromosomową teorię dziedziczenia (często nazywaną teorią chromosomu Morgana), która stała się kamieniem węgielnym współczesnej genetyki.
Historia odkryć
Byłoby błędem powiedzieć, że Thomas Morgan był pierwszym, który zainteresował się przekazywaniem informacji genetycznej. Pierwsi badacze, którzy próbowali zrozumieć rolę chromosomóww dziedziczeniu można wziąć pod uwagę dzieła Czystyakowa, Benedena, Rabla w latach 70-80 XIX wieku.
Wtedy nie było wystarczająco silnych mikroskopów, aby zobaczyć struktury chromosomów. A sam termin „chromosom” też wtedy nie istniał. Został wprowadzony przez niemieckiego naukowca Heinricha Waldeyra w 1888 roku.
Niemiecki biolog Theodor Boveri w wyniku swoich eksperymentów udowodnił, że organizm do prawidłowego rozwoju potrzebuje normalnej liczby chromosomów dla swojego gatunku, a ich nadmiar lub brak prowadzi do poważnych wad rozwojowych. Z biegiem czasu jego teoria została znakomicie potwierdzona. Można powiedzieć, że teoria chromosomów T. Morgana ma swój punkt wyjścia właśnie dzięki badaniom Boveriego.
Rozpocznij badanie
Thomasowi Morganowi udało się uogólnić istniejącą wiedzę na temat teorii dziedziczności, uzupełnić ją i rozwinąć. Jako obiekt swoich eksperymentów wybrał muszkę owocową i to nie przez przypadek. Był to idealny obiekt do badań nad przekazywaniem informacji genetycznej - tylko cztery chromosomy, płodność, krótka oczekiwana długość życia. Morgan zaczął prowadzić badania przy użyciu czystych linii much. Wkrótce odkrył, że w komórkach zarodkowych jest pojedynczy zestaw chromosomów, czyli 2 zamiast 4. To Morgan oznaczył żeński chromosom płci jako X, a męski jako Y.
Dziedziczenie powiązane z płcią
Teoria chromosomów Morgana wykazała, że istnieją pewne cechy powiązane z płcią. Mucha, z którą naukowiec przeprowadzał swoje eksperymenty, normalnie ma czerwone oczy, ale w wyniku mutacji tego genu w populacjiPojawiły się osobniki białookie, a wśród nich znacznie więcej samców. Gen odpowiedzialny za kolor oczu muchy zlokalizowany jest na chromosomie X, a nie na chromosomie Y. Oznacza to, że gdy krzyżuje się samicę, na jednym chromosomie X, w którym znajduje się zmutowany gen, i samca o białych oczach, prawdopodobieństwo posiadania tej cechy u potomstwa będzie związane z płcią. Najłatwiej to pokazać na diagramie:
- P: XX' x X'Y;
- F1: XX', XY, X'X', X'Y.
X - chromosom płci kobiety lub mężczyzny bez genu dla białych oczu; Chromosom X' z genem białych oczu.
Odszyfruj wyniki przekroczenia:
- ХХ' - kobieta o czerwonych oczach, nosicielka genu old eyes. Ze względu na obecność drugiego chromosomu X, ten zmutowany gen jest „nakładany” na gen zdrowy, a cecha ta nie pojawia się w fenotypie.
- X'Y to białooki mężczyzna, który otrzymał od matki chromosom X ze zmutowanym genem. Ze względu na obecność tylko jednego chromosomu X, nie ma nic do zakrycia cechy mutanta i pojawia się ona w fenotypie.
- X'X' to kobieta o białych oczach, która odziedziczyła chromosom ze zmutowanym genem po matce i ojcu. U kobiety tylko wtedy, gdy oba chromosomy X niosą gen białych oczu, pojawi się on w fenotypie.
Chromosomalna teoria dziedziczności Thomasa Morgana wyjaśniła mechanizm dziedziczenia wielu chorób genetycznych. Ponieważ na chromosomie X jest znacznie więcej genów niż na chromosomie Y, jasne jest, że odpowiada on za większość cech organizmu. Chromosom X jest przekazywany z matki zarówno synom, jak i córkom, wraz z genami odpowiedzialnymi za właściwości organizmu, oznaki zewnętrzne i choroby. Przed siebiew przypadku sprzężenia z X istnieje dziedziczenie sprzężone z Y. Ale tylko mężczyźni mają chromosom Y, więc jeśli wystąpi w nim jakakolwiek mutacja, może zostać przekazana tylko potomstwu płci męskiej.
Chromosomowa teoria dziedziczności Morgana pomogła zrozumieć wzorce przenoszenia chorób genetycznych, ale trudności związane z ich leczeniem nie zostały jeszcze rozwiązane.
Przejście przez
Podczas badań przeprowadzonych przez Alfreda Sturtevanta, ucznia Thomasa Morgana, odkryto zjawisko przechodzenia. Jak wykazały dalsze eksperymenty, dzięki krzyżowaniu pojawiają się nowe kombinacje genów. To on narusza proces dziedziczenia połączonego.
W ten sposób teoria chromosomów T. Morgana uzyskała kolejne ważne stanowisko - krzyżowanie zachodzi między chromosomami homologicznymi, a jego częstotliwość jest determinowana odległością między genami.
Podstawy
Aby usystematyzować wyniki eksperymentów naukowca, przedstawiamy główne założenia teorii chromosomów Morgana:
- Oznaki organizmu zależą od genów osadzonych w chromosomach.
- Geny na tym samym chromosomie są przekazywane potomstwu połączonemu. Siła takiego powiązania jest tym większa, im mniejsza jest odległość między genami.
- Skrzyżowanie występuje w chromosomach homologicznych.
- Znając częstotliwość przekraczania określonego chromosomu, możemy obliczyć odległość między genami.
Druga pozycja teorii chromosomów Morgana jest równieżnazywa się regułą Morgana.
Rozpoznawanie
Wyniki badań zostały znakomicie przyjęte. Teoria chromosomów Morgana była przełomem w biologii XX wieku. W 1933 roku za odkrycie roli chromosomów w dziedziczności naukowiec otrzymał Nagrodę Nobla.
Kilka lat później Thomas Morgan otrzymał Medal Copleya za doskonałość w genetyce.
Teraz chromosomowa teoria dziedziczności Morgana jest badana w szkołach. Wiele artykułów i książek jest jej poświęconych.
Przykłady dziedziczenia powiązanego z płcią
Teoria chromosomów Morgana wykazała, że właściwości organizmu są determinowane przez jego geny. Podstawowe wyniki uzyskane przez Thomasa Morgana odpowiedziały na pytanie o przenoszenie chorób takich jak hemofilia, zespół Lowe'a, ślepota barw, choroba Bruttona.
Okazało się, że geny wszystkich tych chorób znajdują się na chromosomie X, au kobiet choroby te pojawiają się znacznie rzadziej, ponieważ zdrowy chromosom może nakładać się na chromosom z genem choroby. Kobiety, nie wiedząc o tym, mogą być nosicielkami chorób genetycznych, które następnie objawiają się u dzieci.
U mężczyzn choroby sprzężone z chromosomem X lub cechy fenotypowe pojawiają się, ponieważ nie ma zdrowego chromosomu X.
Chromosomowa teoria dziedziczności T. Morgana jest używana w analizie historii rodzinnych pod kątem chorób genetycznych.
