Томас Хънт Морган и плодовите мушици

В предишното видео стигнахме до 1902-1903 г., когато генетиката на Мендел беше преоткрита в зората на века, а Бовери и Сътън, независимо един от друг, предлагат хромозомната теория – че хромозомите са мястото, където се намират наследимите фактори, за които пръв говори Мендел. Но по това време това е било само теория. Била е основана на наблюдения на процеса мейоза и това как се държат хромозомите. И изглеждало, че се държат по аналогичен начин спрямо някои от тези наследствени фактори. Но те нямали добри доказателства на ниво клетка, че местонахождението на тези наследими фактори са наистина хромозомите. И стигаме до това ниво едва тогава, когато започнем да разглеждаме труда на Томас Хънт Морган. През 1908 г. той решава да изучава плодовите мушици. А защо иска да ги изучава? Сигурно са ти попадали плодови мушици. Те са много, много, много малки. Така че можеш да сложиш множество мушици в един буркан, което е много удобно. Обикновено не мислим как на практика се случва логистиката в науката, но можеш да сложиш много плодови мушици в един буркан. Били са наистина евтини и това е друг практически аспект на науката, тъй като не винаги разполагаш с много ресурси за работа. Те имат кратък живот и се размножават много. Така че много бързо можеш да получиш много потомства и много поколения, ако искаш да изучаваш как различните белези се предават или не се наследяват. И така той прекарал известно време, започнал да работи с плодови мушици през 1908 г. И продължил да ги развъжда в търсене на някакъв тип мутантен белег. В общи линии, когато наблюдаваш различни белези при даден вид, дивият вид... Нека го запиша: Дивият тип е този, който се среща обикновено. Докато мутантен белег е нещо, което изглежда необичайно. И след две години той най-накрая открива мутантен белег при своите плодови мушици. Открива мъжки с бели очи. Това тук е мъжка мушица с бели очи. И си казва, че това е доста интересно. Ще взема този мъжки с бели очи и ще започна да го кръстосвам с женските. И си казваш – как се случва това всъщност? Ами като вземеш буркан, пълен с женски мушици, и сложиш мъжкия с белите очи вътре, и тогава става кръстосването. Това, което е интересно, е моделът на унаследяване, който той забелязал при белега бели очи. Защото тук имаш поколението на родителите, но след това, при F1 поколението, всички женски са с червени очи и всички мъжки са с червени очи. Само от това първо поколение не става ясно, че се случва нещо интересно. Но след това той кръстосва тези едни с други. И знам, че сигурно ще си помислиш: "Чакай, не са ли всички тези братя и сестри, които се кръстосват?" Ами, да, вероятно са полу-братя и полу-сестри, щом идват от различни майки. Но някои от тях е възможно да са братя и сестри. Но да – за това говорят хората, когато кръстосват F1 поколение. Но когато ги кръстосва едни с други, той забелязва много интересен модел. Вижда пропорция от 3:1 от червени очи и бели очи. Т.е. на всеки четири мушици той вижда – нека подчертая това – той вижда три с червени очи и една мушица с бели очи. Така че белите очи, или белегът на белите очи, се появяват отново, което само по себе си е много интересно. Това показва, че може да се предава генетично. И това е интересно, защото това е мутант, който се е появил след наблюдението на много, много, много поколения. Но още по-интересното относно тази пропорция три към едно е, че три към едно често е споменавано в генетиката на Мендел. Но още по-интересното е това, че той наблюдава бели очи само при мъжки от F2 поколението. В това второ поколение от кръстоски ето тук. И си мислиш – защо това да е нещо важно? Морган бил много прозорлив човек и си казал: "Ако виждам това само при мъжките"... а не е като да е получил само четири потомъка тук в тази пропорция – имал е стотици от тях и всички в тази пропорция от две женски с червени очи на всеки един мъжки с червени и един мъжки с бели. И по същия начин при стотици от това поколение. Той наблюдава белите очи само при мъжките. И си казва: "Може би това е свързано по някакъв начин с хромозомата, която определя пола." И той предполага, че че това наистина е така. Нека предположим, че този белег – този мутантен алел, този мутантен вариант на гена за цвят на очите – нека допуснем, че се носи от X-хромозомата. Тогава генотипът за тази първа мутирала муха, (този мъжки с бели очи, който той открива) можем да наречем това и то обикновено се записва по този начин – понеже това е ген, за който допускаме, че е свързан с пола и се намира в половата хромозома – в този случай X-хромозомата. Генотипът на този мъжки с бели очи може да се определи по следния начин: на X-хромозомата си той има "бял" алел, "бял" вариант на този ген – а на Y-хромозомата няма вариация на този ген. Допускаме, че той е носен само от X-хромозомата. Вероятно са ти попадали термините хетерозиготен и хомозиготен. Това тук е случай на хемизиготен организъм. Имаш само вариант на алела на една от двете хромозоми, една от двете, които си взел от родителите си. Това тук би бил генотипът на мъжкия с белите очи. Генотипът за женската с червени очи се определя от X-хромозомата. Женските имат две X-хромозоми – точно, както е и при хората. Така че приемаме, че на всяка X-хромозома женските имат "червен" алел. Записът е w +, w +. И може би ще попиташ: "Защо не използваме тогава буквата r?" Можем, но установено правило в генетиката е да се използва буквата на първия мутантен тип, открит за този ген, а след това да се използва това малко плюсче за дивия тип. Тук дивият тип са червените очи, след това w е първият мутант, открит за гена, първият мутантен алел. Така че го кръщаваме на белия цвят. Значи това тук е "белият" алел, а тези тук играят ролята на "червените" алели. Това е генотипът за женската с червените очи. И когато кръстосаш това първо поколение – мъжкият с белите очи ще произведе сперма, която съдържа X-хромозомата, която ще носи алела, или сперма, която ще има Y-хромозомата, която от своя страна няма да носи алела. А женските с червени очи – те снасят яйца с тези двете. И която и X-хромозома да предадат, и двете ще носят дивия тип алел. И виждаме как тези се кръстосват. Можеш да получиш X от двамата родители. Ако получи X от двамата родители, ще бъде женски индивид, защото ще има XX. И всяка от тези женски – тъй като има един див тип, и един мутантен тип, а дивият тип изглежда е доминантен – всяка ще показва фенотипа червени очи. Всяка мушица ще има червени очи. Но сега те са хетерозиготни, те носят и белия алел. А мъжките потомци са ето тук. За да са мъжки, трябва да са получили Y-хромозома от баща си, така че няма как да вземат "белия" алел, взимат "червения" – дивия тип от майка си. И можеш да видиш тук – ето защо всички мъжки от първото поколение са с червени очи. Получили са едно копие от алела от майка си, която носи дивия тип. Но интересното е това, което се наблюдава при кръстоските от следващото поколение. Ако вземеш тези женски с червени очи, които вече сме определили – те всички са хетерозиготни. И можеш да видиш, че те носят "червения" алел и "белия" алел. И като ги кръстосаш с мъжки с червени очи – какво ли ще се случи? Женските от това поколение... За да си женска е необходимо да вземеш X и от двамата родители. Тогава от баща си те получават X, носещ дивия тип или доминантния "червен" алел. И независимо кой взимат от майка си, те ще бъдат женски с червени очи. Някои ще бъдат хомозиготни, а някои – хетерозиготни. Но сега виждаме нещо интересно при мъжките. Можеш да получиш хетерозиготни мъжки мухи тук, там където са взели "червения" X от майка си. Или можеш да получиш хемизиготни мъжки с бели очи, където са взели "бял" алел, "белия" X от майка си. И точно това е наблюдението, което прави Морган. Успял е да види много интересен модел. Започнал е да развъжда тези мушици през 1908 г. Едва няколко години по-късно той най-накрая открива първия мутантен мъжки с бели очи. И през 1910 г. и 1911 г. той публикува тези свои открития в списание "Нейчър". И това е нещо значимо, защото той казва: "Вижте, моите наблюдения са напълно последователни за този белег на очите, този ген, намиращ се на X-хромозомата." И той успява да покаже директната връзка в този случай между половите хромозоми и тези наследими фактори, за които пръв говори Мендел. Той продължава това изследване, а неговите студенти продължили да изучават това в продължение на много, много, много години. И всъщност той получава Нобелова награда за труда си. И това е наистина значимо, защото той най-накрая успява да покаже съществените връзки между наследимите фактори на Мендел, тази теория на Бовери и Сътън, че хромозомите вероятно имат нещо общо с наследствените фактори. И той показва, че това наистина е така. Тези полови хромозоми изглежда носят белега, или в конкретния случай – половата X-хромозома изглежда, че носи гена за цвета на очите при тези плодови мушици.