Основно съдържание
Биология за напреднали/колеж
Курс: Биология за напреднали/колеж > Раздел 2
Урок 5: Хромозомно унаследяванеХромозомната основа на наследствеността
Експериментите на Томас Хънт Морган. Плодовата мушица (Drosophila melanogaster) като примерна система.
Ключови точки:
- Според хромозомната теория за унаследяването на Бовери и Сътън гените се намират на специфични места в хромозомите и поведението на хромозомите по време на мейоза може да обясни законите на Мендел за унаследяването.
- Томас Хънт Морган, който проучвал плодовите мушици, предоставил първото силно потвърждание на хромозомната теория.
- Морган открил мутация, която влияела на цвета на очите на мушиците. Той наблюдавал, че мутацията била унаследявана различно от мъжки и женски мушици.
- Въз основа на модела на унаследяване Морган заключил, че генът за цвета на очите трябва да се намира в Х хромозомата.
Въведение
Къде се намират гените в клетката? Вероятно вече знаеш, че гените лежат в хромозомите. Може дори да знаеш, че гените са участъци от ДНК, които кодират конкретни протеини.
Но не винаги е било възможно да намериш тази информация в Кан Академия! Когато Грегор Мендел започнал да проучва наследствеността през 1843 г., хромозомите още не били наблюдавани под микроскоп. Едва в края на деветнайсети век с помощта на по-добри микроскопи и техники клетъчните биолози започнали да оцветяват и наблюдават субклетъчни структури, гледайки какво правят те по време на клетъчни деления (митоза и мейоза).
В крайна сметка някои учени започнали да проучват дълго игнорираните трудове на Мендел и да преоценяват модела му спрямо поведението на хромозомите. Около началото на 20-ти век биолозите започнали да правят първите ясни връзки между хромозомите, мейозата и унаследяването на гените .
Хромозомната теория на наследствеността
Кой открил, че гените били върху хромозомите? Уолтър Сътън и Тиъдър Бовери обикновено получават признание за това откритие. Сътън, който бил американец, проучвал хромозомите и мейозата при скакалците. Бовери, който бил германец, проучвал същото нещо при морските таралежи.
През 1902 г. и 1903 г. Сътън и Бовери публикували независимот един от друг статии, предлагащи това, което днес наричаме хромозомна теория на наследствеността. Тази теория гласи, че отделните гени се намират на специфични места върху определени хромозоми и че поведението на хромозомите по време на мейозата може да обясни защо гените биват унаследявани според законите на Мендел .
Наблюдения, които подкрепят хромозомната теория за наследствеността, включват :
- Хромозомите, като гените на Мендел, се намират в съчетани (хомоложни) двойки в един организъм. И за гените, и за хромозомите един член на двойката идва от майката и един от бащата.
- Членовете на една хомоложна двойка се разделят при мейозата, така че всеки сперматозоид или яйцеклетка получава само един хомолог. Този процес отразява разпадането на алелите в гаметите в закона на Мендел за разпадането.
- Членовете на различни хромозомни двойки се сортират в гаметите независимо един от друг при мейоза, точно както различните гени в закона на Мендел за независимото разпределяне.
Хромозомната теория за наследствеността била предложена преди да има директно доказателство, че белезите се пренасят от хромозомите, и отначало била спорна. В крайна сметка била потвърдена чрез работата на генетика Томас Хънт Морган и учениците му, които проучвали генетичните събития при размножаването на плодовите мушици .
Т. Х. Морган: Забавление с плодови мушици
Морган избрал плодовата мушица Drosophila melanogaster за генетичните си проучвания. Плодовите мушици не изглеждат нещо специално (в зависимост от вкуса ти за насекоми), но това се компенсира с практичност: евтини са, лесно и бързо се отглеждат. Можеш да отгледаш стотици от тях в бутилка с малко захарен сироп на дъното и много генетици все още го правят и днес!
Важните експерименти на Морган, които потвърдили хромозомната теория, започнали когато открил мутация в ген, влияещ на цвета на очите на мушиците. Тази мутация правела очите на мушицата бели, вместо с нормалния червен цвят.
Неочаквано Морган открил, че генът за цвета на очите се унаследява по различни модели от мъжките и женските мушици . Мъжките мушици имат Х и Y хромозома (XY), докато женските мушици имат две Х хромозоми (ХХ). На Морган не му отнело дълго да осъзнае, че генът за цвета на очите бил унаследяван по същия модел като Х хромозомата.
Това може да е изненадало Морган, който бил критик на хромозомната теория !
Унаследяване "свързано с пола"
Какво накарало Морган да мисли, че генът за цвета на очите бил на Х хромозомата? Да разгледаме част от данните му. Първата белоока муха, която открил, била мъжка, а после, когато тази мушица била кръстосана с нормални, червенооки женски мухи, поколението било от изцяло червенооки —което показало на Морган, че белият алел е рецесивен. Дотук добре, няма изненади.
Но после, когато мушиците от поколение били кръстосани помежду си, се случило нещо странно: Всички женски мушици от поколение били червенооки, докато около половината от мъжките мушици от поколението били белооки. Очевидно, мъжките и женските мушици унаследявали чертата по различен начин. Всъщност те я унаследявали по същия начин като една конкретна хромозома – хромозомата Х.
Х маркира мястото
Нека да видим как унаследяването на Х хромозомата може да обясни наблюденията на Морган. По-рано казахме, че женските мушици имат ХХ генотип, а мъжките мушици имат XY генотип. Ако поставим гена за цвета на очите върху Х хромозомата (пишейки го като малък индекс, за червени и за бели), можем да използваме решетка на Пънет, за да представим първото кръстосване, осъществено от Морган:
Предвижданията съвпадат с фенотиповете, но тази група фенотипове може също да бъде обяснена от ген, който не е на Х хромозомата, тъй като всички мушици били червенооки (без значение от пола). Така че реалният тест идва, когато мушиците биват кръстосани, за да доведат до поколение :
Сега вече хромозомата Х има значение. Като използваме решетката на Пънет за гена за цвят на очите на Х хромозомата, определяме правилно, че всички женски мушици ще имат червени очи, докато половината от мъжките мушици ще имат бели очи. Мъжките мушици получават единствената си Х хромозома от майка си, която е хетерозиготна ( ), водейки до разделяне на фенотиповете петдесет-на-петдесет.
Потвърждаване на модела
Морган направил много други експерименти, за да потвърди, че генът за цвета на очите е разположен на хромозомата Х. Той внимателно изключил алтернативните възможности (например, че е просто невъзможно да се получи белоока женска плодова мушица) .
Събирайки в едно всичките си наблюдения, Морган заключил (правилно), че генът трябва да лежи върху, или да е много тясно свързан с, Х хромозомата . Силно потвърждение на това заключение дошло по-късно от ученика на Морган Калвин Бриджис. Бриджис показал, че редките мъжки или женски мушици с неочаквани цветове на очите се получават при неуспешно разделяне на половите хромозоми по време на мейоза – което по същество е изключение, което доказва правилото .
Морган открил също така мутации в други гени, които не се унаследяват свързано с пола. Днес знаем, че гените се намират и на половите, и на неполовите хромозоми във всякакви видове от плодови мушици до хора.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.