Незалежно від складності будови біологічного об'єкта, будь то бактерія, водорість, безхребетна тварина або людина, що загальна кількість всіх ознак організму набагато більше його складу хромосом. Ще з середини 20 століття науці відомо, що такі характеристики рослини, тварини або мікроорганізму, як забарвлення і форма тіла, величина кінцівок, особливості обміну речовин, закодовані в ділянках хромосом – генах. Скільки генів має кожна хромосома, в якій послідовності вони розташовуються в ній, як успадковуються? На ці принципово важливі питання дав відповідь закон Моргана, який ми розглянемо в нашій статті.
Чому деякі ознаки успадковуються разом?
Наглядові вчені-генетики, які користуються у своїх дослідженнях на закономірностями, відкритими в 19 столітті Менделем, стикалися з нерозв'язними проблемами. Так, застосовуючи закон незалежного успадкування ознак, дослідники не могли пояснити той факт, що у рослини ротики темно-червоне забарвлення віночка практично завжди супроводжує темно-зеленим кольором стебла. У природі бордовий віночок і салатна забарвлення стебла цієї рослини з сімейства губоцвітих зустрічаються вкрай рідко.
Отримати правильне пояснення цьому феномену допоміг закон зчеплення Моргана – американського генетика, здійснив прорив у розумінні механізмів успадкування генів.
Хромосомна теорія спадковості
Після того як відносний характер застосування менделевских закономірностей був визнаний більшістю вчених, постало питання про те, як же пояснити факт одночасного спадкування у нащадків двох і більше ознак, отриманих від батьків. Томас Гент Морган запропонував ідею лінійного розташування спадкових задатків у хромосомі. Він довів, що поруч лежачі ділянки ДНК у процесі мейозу переходять в одну і ту ж гамету разом, а не розходяться в різні статеві клітини. Таке явище вчений назвав зчепленням генів, а закон Моргана з тих пір стали називати законом зчепленого успадкування.
Зібрані численні експериментальні дані генетик об'єднав в струнку наукову теорію. У ній знайшли відображення результати експериментів, а саме: було доведено, що гени розташовані в хромосомі подібно бусинам, лінійно одна за одною. Завдяки закону Моргана біологія отримала докази того, що кожна хромосома, що не є гомологічною, містить свій унікальний спадковий складу. Крім цього, підтвердилася ідея вченого про те, що кілька генів, що знаходяться в сусідніх локусах, успадковуються разом, а кількість таких комплексів дорівнює гаплоїдному набору хромосом. Так, в каріотипі людини присутній 23 групи зчеплення генів.
Історія відкриття закону Моргана
Біологія знає багато прикладів того, як правильно підібраний для експериментів живий об'єкт надалі повністю визначав успішний хід наукового дослідження. Як і Мендель, Морган провів у своїй лабораторії тисячі експериментів. Однак для них він вибрав не рослина, що містить сотні генів у складі свого громіздкого каріотипу, а комаха – плодову муху дрозофілу.
Всього чотири пари її хромосом були чудово видимими в мікроскоп, а їх нескладний генний склад легко піддавався статистики і вивчення. В основі досліджень американського генетика лежить схрещування батьківських організмів дрозофіл, які відрізнялися один від одного забарвленням тіла і формою крил. Всі отримані нащадки надалі зазнали схрещування тільки з мушками, мають чорне забарвлення і короткі, недорозвинені крила, тобто проводилося аналізуюче схрещування. Які ж були результати? Вони не збігалися ні з одним з відомих генетичних постулатів, так як в потомстві з'явилася частина мух з комбінаціями ознак: сіре черевце – недорозвинені крила і чорне тіло – нормальні крила. Вчений припустив, що ділянки ДНК, що контролюють ознаки кольору і форми крил у комах цього виду розташовані поруч – зчеплені в одній хромосомі. Ця ідея далі знайшла своє вираження у законі Моргана.
Кросинговер
В профазі першого поділу мейозу можна спостерігати незвичну картину: внутрішні хроматиди сестринських хромосом обмінюються між собою локусами – ділянками. Чим ближче розташовані гени, тим обмін - кросинговер - відбувається рідше. Тому в одному з положень закону Моргана йдеться про те, що частота обміну між генами обернено пропорційна відстані між ними, вимірюваною в морганидах. Кросинговером пояснюється таке важливе явище, як спадкова мінливість. Дійсно, потомство будь-батьківської пари не схоже на клон, повністю копіює ознаки батька або матері. Воно і має власні унікальні властивості, які зумовлюють його індивідуальність.
Значення робіт Томаса Моргана
Формулювання закону Моргана, що включає основні постулати, розглянуті нами, широко використовується в теоретичній генетики. На ній ґрунтується вся селекційна робота. Зараз неможливо вивести нову породу тварин або сорт рослин, заздалегідь не спрогнозувавши можливі комбінації очікуваних їх корисних ознак або властивостей.
Створення хромосомних карт організмів з урахуванням положень теорії спадковості допомагає лікарям, що працюють у галузі медичної генетики, заздалегідь виявляти дефектні гени і з високою точністю розраховувати ризики виникнення патологій у майбутньої дитини.
