Ongeacht de complexiteit van de structuur van een biologisch object, of het nu een bacterie, een alg, een ongewerveld dier of een persoon is, het totale aantal van alle tekens van een organisme is veel groter dan de chromosoomsamenstelling. Sinds het midden van de 20e eeuw weet de wetenschap dat kenmerken van een plant, dier of micro-organisme als de kleur en vorm van het lichaam, de grootte van de ledematen, de kenmerken van het metabolisme, zijn gecodeerd in chromosoomgebieden - genen. Hoeveel genen heeft elk chromosoom, in welke volgorde bevinden ze zich erin, hoe worden ze geërfd? Deze fundamenteel belangrijke vragen werden beantwoord door de wet van Morgan, die we in ons artikel zullen bestuderen.
Waarom worden sommige eigenschappen samen geërfd?
Observationele genetische wetenschappers, die in hun onderzoek gebruik maakten van de klassieke patronen die Mendel in de 19e eeuw ontdekte, kregen te maken met hardnekkige problemen. Dus, door de wet van onafhankelijke overerving van eigenschappen toe te passen, konden de onderzoekers het feit niet verklaren dat de plant een leeuwenkop heeft.keel donkerrode kleur van de bloemkroon gaat bijna altijd samen met de donkergroene kleur van de stengel. In de natuur zijn de bordeauxrode bloemkroon en de slakleur van de stengel van deze plant uit de familie van de labiaceae uiterst zeldzaam.
Een juiste verklaring van dit fenomeen werd geholpen door de wet van koppeling van Morgan, een Amerikaanse geneticus die een doorbraak maakte in het begrijpen van de mechanismen van genovererving.
Chromosomale erfelijkheidstheorie
Nadat de relatieve aard van de toepassing van Mendeliaanse patronen door de meeste wetenschappers was erkend, rees de vraag hoe het feit van gelijktijdige overerving bij nakomelingen van twee of meer eigenschappen die van ouders werden ontvangen, kon worden verklaard. Thomas Gent Morgan opperde het idee van een lineaire rangschikking van erfelijke neigingen in het chromosoom. Hij bewees dat aangrenzende DNA-segmenten in het proces van meiose samen in dezelfde gameet gaan en niet divergeren in verschillende geslachtscellen. De wetenschapper noemde dit fenomeen genkoppeling, en de wet van Morgan wordt sindsdien de wet van gekoppelde overerving genoemd.
De geneticus combineerde de talrijke experimentele gegevens die waren verzameld tot een coherente wetenschappelijke theorie. Het weerspiegelt de resultaten van experimenten, namelijk: het is bewezen dat genen zich in het chromosoomachtige kralen bevinden, lineair na elkaar. Dankzij de wet van Morgan heeft de biologie bewijs gekregen dat elk niet-homoloog chromosoom zijn eigen unieke erfelijke samenstelling bevat. Bovendien is het idee van de wetenschapper datverschillende genen in naburige loci worden samen geërfd en het aantal van dergelijke complexen is gelijk aan de haploïde set chromosomen. Dus in het menselijke karyotype zijn er 23 genkoppelingsgroepen.
Het verhaal van de ontdekking van de wet van Morgan
Biologie kent veel voorbeelden van hoe een goed geselecteerd levend object voor toekomstige experimenten het succesvolle verloop van wetenschappelijk onderzoek volledig heeft bepaald. Net als Mendel voerde Morgan duizenden experimenten uit in zijn laboratorium. Voor hen koos hij echter niet voor een plant die honderden genen in zijn omvangrijke karyotype bevat, maar voor een insect - een fruitvlieg Drosophila.
Slechts vier paar van haar chromosomen waren perfect zichtbaar onder een microscoop en hun eenvoudige gensamenstelling was gemakkelijk te bestuderen en te bestuderen. De experimenten van de Amerikaanse geneticus zijn gebaseerd op het kruisen van ouderorganismen van Drosophila, die van elkaar verschilden in lichaamskleur en vleugelvorm. Alle resulterende nakomelingen werden vervolgens alleen gekruist met vliegen met een zwarte kleur en korte, onderontwikkelde vleugels, d.w.z. er werd een analysekruis uitgevoerd. Wat waren de resultaten? Ze vielen niet samen met een van de bekende genetische postulaten, omdat sommige vliegen in de nakomelingen verschenen met combinaties van eigenschappen: een grijze buik - onderontwikkelde vleugels en een zwart lichaam - normale vleugels. De wetenschapper suggereerde dat de DNA-secties die de tekenen van kleur en vorm van de vleugels beheersen, zich in de buurt van insecten van deze soort bevinden - ze zijn verbonden in hetzelfde chromosoom. Dit idee werd verder uitgedrukt in de wet van Morgan.
Oversteken
In de profase van de eerste deling van meiose kan een ongebruikelijk beeld worden waargenomen: de interne chromatiden van zusterchromosomen wisselen loci - secties met elkaar uit. Hoe dichter de genen zich bevinden, hoe minder uitwisseling - oversteken - plaatsvindt. Daarom zegt een van de bepalingen van de wet van Morgan dat de frequentie van uitwisseling tussen genen omgekeerd evenredig is met de afstand ertussen, gemeten in morganiden. Crossing-over verklaart zo'n belangrijk fenomeen als erfelijke variabiliteit. Inderdaad, het nageslacht van een ouderpaar lijkt niet op een kloon die de kenmerken van de vader of moeder volledig kopieert. Het heeft zijn eigen unieke eigenschappen die zijn individualiteit bepalen.
De betekenis van de werken van Thomas Morgan
De formulering van de wet van Morgan, die de basispostulaten omvat die we hebben overwogen, wordt veel gebruikt in de theoretische genetica. Al het veredelingswerk is erop gebaseerd. Het is nu onmogelijk om een nieuw dier- of plantenras te ontwikkelen zonder vooraf de mogelijke combinaties van hun verwachte nuttige eigenschappen of eigenschappen te voorspellen.
Het maken van chromosomale kaarten van organismen, rekening houdend met de bepalingen van de erfelijkheidstheorie, helpt artsen die werkzaam zijn op het gebied van medische genetica om vooraf defecte genen te identificeren en de risico's van pathologieën bij een ongeboren kind met hoge nauwkeurigheid te berekenen.
