Zakaj so otroci podobni svojim staršem? Zakaj so nekatere bolezni pogoste v nekaterih družinah, kot so barvna slepota, polidaktilija, hipermobilnost sklepov, cistična fibroza? Zakaj obstajajo številne bolezni, za katerimi trpijo samo ženske, druge pa samo moški? Danes vsi vemo, da je treba odgovore na ta vprašanja iskati v dednosti, torej v kromosomih, ki jih otrok prejme od vsakega starša. In sodobna znanost to znanje dolguje Thomasu Huntu Morganu, ameriškemu genetiku. Opisal je proces prenosa genetskih informacij in skupaj s sodelavci razvil kromosomsko teorijo dedovanja (pogosto imenovano Morganova kromosomska teorija), ki je postala temelj sodobne genetike.
zgodovina odkritij
Napačno bi bilo reči, da je bil Thomas Morgan prvi, ki se je začel zanimati za prenos genetskih informacij. Prvi raziskovalci, ki so poskušali razumeti vlogo kromosomovv dediščino lahko štejemo dela Chistyakova, Benedena, Rabla v 70-80-ih letih XIX stoletja.
Takrat ni bilo dovolj močnih mikroskopov, da bi videli kromosomske strukture. In sam izraz "kromosom" takrat tudi ni obstajal. Uvedel ga je nemški znanstvenik Heinrich Waldeyr leta 1888.
Nemški biolog Theodor Boveri je s svojimi poskusi dokazal, da za normalen razvoj organizma potrebuje normalno število kromosomov za svojo vrsto, njihov presežek ali pomanjkanje pa vodi v hude malformacije. Sčasoma se je njegova teorija sijajno potrdila. Lahko rečemo, da je kromosomska teorija T. Morgana dobila izhodišče prav po zaslugi Boverijeve raziskave.
Začnite raziskovati
Thomas Morgan je uspel posplošiti obstoječe znanje o teoriji dednosti, ga dopolniti in razviti. Za predmet svojih poskusov je izbral sadno muho in to ne po naključju. Bil je idealen predmet za raziskave prenosa genetskih informacij – le štirje kromosomi, plodnost, kratka življenjska doba. Morgan je začel izvajati raziskave z uporabo čistih linij muh. Kmalu je odkril, da je v zarodnih celicah en sam niz kromosomov, torej 2 namesto 4. Morgan je ženski spolni kromosom označil kot X, moški pa kot Y.
spolno povezano dedovanje
Morganova kromosomska teorija je pokazala, da obstajajo določene lastnosti, povezane s spolom. Muha, s katero je znanstvenik izvajal svoje poskuse, ima običajno rdeče oči, vendar je posledica mutacije tega gena v populacijipojavili so se belooki posamezniki, med njimi pa je bilo veliko več samcev. Gen, ki je odgovoren za barvo oči muhe, je lokaliziran na kromosomu X, ni na kromosomu Y. To pomeni, da pri križanju samice, na enem kromosomu X, na katerem je mutiran gen, in belookega samca, bo verjetnost, da bi imeli to lastnost pri potomcih, povezana s spolom. To najlažje prikažete na diagramu:
- P: XX' x X'Y;
- F1: XX', XY, X'X', X'Y.
X - spolni kromosom ženske ali moškega brez gena za bele oči; X'-kromosom z genom za bele oči.
Dešifriraj rezultate križanja:
- ХХ' - rdečeoka samica, nosilka gena starih oči. Zaradi prisotnosti drugega kromosoma X se ta mutirani gen "prekriva" z zdravim in se lastnost ne pojavlja v fenotipu.
- X'Y je belooki moški, ki je od svoje matere prejel X kromosom z mutiranim genom. Zaradi prisotnosti samo enega X kromosoma ni ničesar, kar bi pokrivalo mutantsko lastnost in se pojavlja v fenotipu.
- X'X' je belooka samica, ki je po materi in očetu podedovala kromosom z mutantnim genom. Pri ženskah se bo le, če oba kromosoma X nosita gen za bele oči, pojavil v fenotipu.
Kromosomska teorija dednosti Thomasa Morgana je razložila mehanizem dedovanja številnih genetskih bolezni. Ker je na kromosomu X veliko več genov kot na kromosomu Y, je jasno, da je odgovoren za večino značilnosti organizma. Kromosom X se prenaša z matere na sinove in hčere, skupaj z geni, ki so odgovorni za lastnosti telesa, zunanje znake in bolezni. zravenz X-povezanim, obstaja Y-povezano dedovanje. Toda samo moški imajo kromosom Y, tako da če se v njem pojavi kakšna mutacija, se lahko prenese samo na moškega potomca.
Morganova kromosomska teorija dednosti je pomagala razumeti vzorce prenosa genetskih bolezni, vendar težave, povezane z njihovim zdravljenjem, še niso razrešene.
prečkanje
Med raziskavo Alfreda Sturtevanta, študenta Thomasa Morgana, je bil odkrit fenomen križanja. Kot so pokazali nadaljnji poskusi, se zaradi križanja pojavijo nove kombinacije genov. On je tisti, ki krši postopek povezanega dedovanja.
Tako je kromosomska teorija T. Morgana dobila še eno pomembno stališče – križanje poteka med homolognimi kromosomi, njegova frekvenca pa je določena z razdaljo med geni.
Osnove
Za sistematizacijo rezultatov znanstvenikovih eksperimentov predstavljamo glavne določbe Morganove kromosomske teorije:
- Znaki organizma so odvisni od genov, ki so vgrajeni v kromosome.
- Geni na istem kromosomu se prenašajo na povezane potomce. Moč takšne povezave je večja, čim manjša je razdalja med geni.
- Prečkanje poteka v homolognih kromosomih.
- Če poznamo pogostost prečkanja določenega kromosoma, lahko izračunamo razdaljo med geni.
Drugi položaj Morganove kromosomske teorije je tudise imenuje Morganovo pravilo.
Priznanje
Rezultati raziskave so bili odlično sprejeti. Morganova kromosomska teorija je bila preboj v biologiji dvajsetega stoletja. Leta 1933 je znanstvenik za odkritje vloge kromosomov pri dednosti prejel Nobelovo nagrado.
Nekaj let pozneje je Thomas Morgan prejel Copleyjevo medaljo za odličnost v genetiki.
Zdaj se Morganova kromosomska teorija dednosti preučuje v šolah. Veliko člankov in knjig je posvečenih njej.
Primeri dedovanja, povezanega s spolom
Morganova kromosomska teorija je pokazala, da lastnosti organizma določajo njegovi geni. Temeljni rezultati, ki jih je pridobil Thomas Morgan, so odgovorili na vprašanje prenosa bolezni, kot so hemofilija, Lowejev sindrom, barvna slepota, Bruttonova bolezen.
Izkazalo se je, da se geni za vse te bolezni nahajajo na kromosomu X, pri ženskah pa se te bolezni pojavljajo veliko manj pogosto, saj lahko zdrav kromosom prekriva kromosom z genom bolezni. Ženske, ki tega ne vedo, so lahko nosilke genetskih bolezni, ki se potem pokažejo pri otrocih.
Pri moških se pojavijo bolezni, povezane z X, ali fenotipske lastnosti, ker ni zdravega kromosoma X.
T. Morganova kromosomska teorija dednosti se uporablja pri analizi družinske zgodovine genetskih bolezni.
