Сцепленные гены – это те гены, которые наследуются совместно и расположены в одной хромосоме.
Явление генетического сцепления
Сцепление генов – это такое явление, при котором большое количество генов располагается в ограниченном количестве хромосом.
В начале прошлого века было установлено, что закономерности Г. Менделя имеют всеобщий характер. Но при развитии генетических знаний и анализе разнообразных природных объектов было обнаружено, что душистый горошек имеет два признака: форму пыльцы и окраску цветков, которая не подчиняется закономерности независимого распределения признаков в потомстве. Потомки остались похожими на своих родителей. С развитием биологии подобных исключений из правил набиралось все больше и больше.
Стало совершенно очевидно, что принцип независимого распределения генов в потомстве распространяется далеко не на все гены. Объясняется это тем, что у любого организма признаков и соответственно генов очень много, а число хромосом невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться много генов.
Общее количество групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом. Например, у дрозофилы таких групп будет выделяться 4. У других организмов можно найти большее количество хромосом.
Природу сцепленного наследования изучали многие ученые, но максимальное количество открытий в данной области совершил ученый Т. Морган с сотрудниками своей научной школы. Они использовали в качестве научного объекта плодовую мушку – дрозофилу, которая имеет в собственных клетках 4 пары хромосом.
Дрозофила оказалась весьма удобным объектом для изучения, по следующим признакам:
- маленькое количество хромосом в генотипе;
- относительно высокая скорость размножения (при выживании большого количества особей);
- в течение года можно изучить более 20-ти поколений этой мухи.
Все вышеописанные закономерности весьма успешно использовались для исследования сцепления генов и для других организмов, поскольку в общем смысле они проявляются и у них. Впоследствии закономерности сцепленного наследования были изучены на примере более сложных организмов, человека и млекопитающих.
Таким образом, сцепленными являются те признаки, которые контролируются генами, находящимися в одной и той же хромосоме. Они передаются совместно, поскольку наблюдается ситуация полного сцепления. Эта закономерность получила название закона Моргана.
Закономерности генетического сцепления
Полное сцепление встречается весьма редко, поскольку при наследовании генов всегда происходит влияние кроссинговера.
Кроссинговер – это процесс обмена гомологичными участками между хромосомами в профазе первого деления мейоза.
При кроссинговере происходит обмен гомологичными участками, которые из одной хромосомы переходят в другую. Вместе с этими участками происходит возникновение новых генетических комбинаций.
Поэтому чаще всего при сцепленном наследовании можно наблюдать неполное генетическое сцепление. Частота кроссинговера сильно зависит от расстояния между генами. Если гены внутри хромосомы расположены близко к друг другу, то между ними наблюдается высокая степень сцепления и расхождение генов при кроссинговере будет достаточно редким явлением. Если гены располагаются на большом расстоянии друг от друга, то сцепление между ними наблюдается весьма слабое, а в, конечном счете, может наблюдаться нарушение сцепления.
Количество формируемых гамет зависит от частоты кроссинговера или величины расстояния между теми генами, которые подвержены анализу. Величины расстояния между генами исчисляется в морганидах. Такое называние было выбрано в честь ученого Т. Моргана, который открыл явления генетического сцепления.
Морганиды – это единицы расстояния между генами, которые находятся в одной хромосоме.
Одна морганида соответствует одному проценту кроссинговера. Такая зависимость между расстояниями и частотой кроссинговера прослеживается только до 50 морганид. Частота кроссинговера между одной и той же парой генов является достаточно постоянной величиной. На ее изменение могут повлиять несколько факторов:
- радиация (или ультрафиолетовое излучение);
- гормоны и химические вещества;
- лекарства и высокая температура.
Таким образом, в основу формулировки опытов и теории Т. Моргана легли следующие положения:
- гены должны находиться в хромосомах и в линейной последовательности, на некотором расстоянии друг от друга;
- гены располагаются в одной хромосоме и при этом составляют группу сцепления. Число групп сцепления всегда равно гаплоидному набору хромосом;
- признаки, которые закрепляются выше обозначенными генами также проявляются совместно, как в генотипе, так и в фенотипе;
- частота кроссинговера зависит от расстояния между генами на хромосоме: чем дальше лежат гены друг от друга, тем чаще между ними образуется перекрест.
Следует также отметить следующие факты:
- новые генетические сочетания, расположенные в одной паре хромосом, возникают в результате кроссинговера при мейозе;
- частота кроссинговера зависит от расстояния между генами.
Учитывая тот факт, что гены расположены в хромосомах линейно, а также при обращении внимания на показатели расстояния между генами строят специализированные карты хромосом.
Как уже отмечалось ранее, причиной нарушения генетического сцепления можно признать кроссинговер. Он служит важнейшим источником комбинативной изменчивости. Для определения расстояния между генами часто используется анализирующее скрещивание. К числу максимально изученных в указанном контексте организмов относят комнатных мух, мышей, кукурузу, пшеницу, рис, ячмень, хлопчатник, горох.
Сегодня весьма интенсивно изучают генетические карты хромосом человека и различных низших организмов. Такая работа весьма трудоемкая и познавательная. Она давно стала предпосылкой развития методов генной инженерии. Эта технология применяется весьма успешно для реализации многообразия потребностей человека.
