Закон Моргана и его значение

Независимо от сложности строения биологического объекта, будь то бактерия, водоросль, беспозвоночное животное или человек, общее количество всех признаков любого организма намного больше его состава хромосом. Еще с середины 20 века науке известно, что такие характеристики растения, животного или микроорганизма, как окраска и форма тела, величина конечностей, особенности обмена веществ, закодированы в участках хромосом – генах. Сколько генов имеет каждая хромосома, в какой последовательности они располагаются в ней, как наследуются? На эти принципиально важные вопросы дал ответ закон Моргана, который мы изучим в нашей статье.

Почему некоторые признаки наследуются вместе?

Наблюдательные ученые-генетики, пользующиеся в своих исследованиях классическими закономерностями, открытыми в 19 веке Менделем, сталкивались с неразрешимыми проблемами. Так, применяя закон независимого наследования признаков, исследователи не могли объяснить тот факт, что у растения львиный зев темно-красная окраска венчика практически всегда сопутствует темно-зеленому цвету стебля. В природе бордовый венчик и салатная окраска стебля этого растения из семейства губоцветных встречаются крайне редко.

Получить правильное объяснение этому феномену помог закон сцепления Моргана – американского генетика, совершившего прорыв в понимании механизмов наследования генов.

Хромосомная теория наследственности

После того как относительный характер применения менделевских закономерностей был признан большинством ученых, встал вопрос о том, как же объяснить факт одновременного наследования у потомков двух и больше признаков, полученных от родителей. Томас Гент Морган предложил идею линейного расположения наследственных задатков в хромосоме. Он доказал, что рядом лежащие участки ДНК в процессе мейоза переходят в одну и ту же гамету вместе, а не расходятся в разные половые клетки. Такое явление ученый назвал сцеплением генов, а закон Моргана с тех пор стали называть законом сцепленного наследования.

Собранные многочисленные экспериментальные данные генетик объединил в стройную научную теорию. В ней нашли отражение результаты экспериментов, а именно: было доказано, что гены располагаются в хромосоме подобно бусинам, линейно друг за дружкой. Благодаря закону Моргана биология получила доказательства того, что каждая хромосома, не являющаяся гомологичной, содержит свой уникальный наследственный состав. Кроме этого, подтвердилась идея ученого о том, что несколько генов, находящихся в соседних локусах, наследуются вместе, а количество таких комплексов равно гаплоидному набору хромосом. Так, в кариотипе человека присутствует 23 группы сцепления генов.

История открытия закона Моргана

Биология знает много примеров того, как правильно подобранный для экспериментов живой объект в дальнейшем полностью определял успешный ход научного исследования. Как и Мендель, Морган провел в своей лаборатории тысячи экспериментов. Однако для них он выбрал не растение, содержащее сотни генов в составе своего громоздкого кариотипа, а насекомое – плодовую муху дрозофилу.

Всего четыре пары ее хромосом были прекрасно видимы в микроскоп, а их несложный генный состав легко поддавался статистике и изучению. В основе опытов американского генетика лежит скрещивание родительских организмов дрозофил, которые отличались друг от друга окраской тела и формой крыльев. Все полученные потомки в дальнейшем подверглись скрещиванию только с мушками, имеющими черную окраску и короткие, недоразвитые крылья, т. е. проводилось анализирующее скрещивание. Каковы же были результаты? Они не совпадали ни с одним из известных генетических постулатов, так как в потомстве появилась часть мух с комбинациями признаков: серое брюшко – недоразвитые крылья и черное тело – нормальные крылья. Ученый предположил, что участки ДНК, контролирующие признаки цвета и формы крыльев, у насекомых этого вида расположены рядом – сцеплены в одной и той же хромосоме. Эта идея далее нашла свое выражение в законе Моргана.

Кроссинговер

В профазе первого деления мейоза можно наблюдать необычную картину: внутренние хроматиды сестринских хромосом обмениваются между собой локусами – участками. Чем ближе расположены гены, тем обмен - кроссинговер - происходит реже. Поэтому в одном из положений закона Моргана говорится о том, что частота обмена между генами обратно пропорциональна расстоянию между ними, измеренному в морганидах. Кроссинговером объясняется такое важное явление, как наследственная изменчивость. Действительно, потомство любой родительской пары не похоже на клон, полностью копирующий признаки отца или матери. Оно и имеет собственные уникальные свойства, обуславливающие его индивидуальность.

Значение работ Томаса Моргана

Формулировка закона Моргана, включающая основные постулаты, рассмотренные нами, широко используется в теоретической генетике. На ней основывается вся селекционная работа. Сейчас невозможно вывести новую породу животных или сорт растений, заранее не спрогнозировав возможные комбинации ожидаемых их полезных признаков или свойств.

Создание хромосомных карт организмов с учетом положений теории наследственности помогает врачам, работающим в области медицинской генетики, заранее выявлять дефектные гены и с высокой точностью рассчитывать риски возникновения патологий у будущего ребенка.