Генетика – это большой пласт биологической науки, изучающий основные принципы наследования признаков различными организмами. Изначально считалось, что различные гены наследуются независимо друг от друга (учение Менделя), однако вскоре этому факту нашлось опровержение. Этим опровержением и стал закон Моргана.

Закон Томаса Моргана: описание хромосомной теории наследственности

Суть концепции

Генетический материал в эукариотической клетке не располагается в хаотичном порядке, а представлен нитями ДНК, которые во время некоторых стадий клеточного цикла конденсируются в хромосомы. Хромосома представляет собой структуру, состоящую из дезоксирибонуклеиновой кислоты, гистоновых и негистоновых белков, которая содержит большое количество генов.

Томас Морган предположил, что гены, которые находятся в единой хромосоме передаются из поколения в поколение совместно, что впоследствии сам же и подтвердил, проводя опыты на дрозофилах (дрозофилы были выбраны объектом опыта, так как они очень быстро размножаются). Данный вывод американского биолога полностью противоречил третьему закону Менделя, однако вскоре противоречие разрешилось: законы Менделя применяются к генам, расположенным в различных хромосомах, а закон наследования Моргана применим к генам, которые располагаются в пределах одной и той же хромосомы.

закон наследования моргана

Резюмируя вышесказанное, обозначим простую формулировку закона наследования Моргана: гены, которые локализуются в одной хромосоме, образуют группы сцепления и передаются из поколения в поколение сцеплено. Обозначим также основные положения теории Моргана:

  • любой ген имеет характерную ему локализацию в хромосоме;

  • отдельные гены участвуют в образовании, так называемых, групп сцепления;

  • участки ДНК, в рамках вышеуказанных групп, наследуются чаще всего вместе;

  • кариотип – характерная особенность каждого конкретного биологического вида;

  • между отдельными участками разных (а именно гомологичных) хромосом может произойти кроссинговер;

  • вероятность кроссинговера пропорциональна отдаленности генов между собой в хромосоме.

Группы сцепления

Группой сцепления называют те гены, которые наследуются преимущественно совместно. Однако участки ДНК в рамках одной и той же группы сцепления могут наследоваться различным образом, это связано с явлением кроссинговера, которое наблюдается в первую стадию первого мейотического деления клетки.

Под кроссинговером понимается обмен аллельными генами между идентичными по строению хромосомами в результате чего нарушаются группы сцепления, и в силу вступает третий закон Менделя.

Сцепление генов

Благодаря знанию явления сцепления отдельных участков ДНК можно предугадать вероятность появление тех или иных признаков в следующем поколении. Прежде чем переходить к разбору примеров задача на «сцепление генов» обозначим основные, необходимые для усвоения материала, понятия:

  • гамета – это клетка с одинарным набором ДНК;

  • морганида – это единица кроссинговера.

Примеры решения генетических задач

Задача: при скрещивании двух растений (гетерозиготных) семейства томатовых первое поколение потомство получилось неидентичным по фенотипическим признакам (круглые плоды, длинные стебли и грушевидные плоды, короткие стебли). Объяснить, каково соотношение получившихся вариантов.

Пример решения: известно, что данные фенотипические проявления у томатов наследуются сцеплено, также известно, что генотипы родителей представлены следующим генетическим набором: АаВв. Образовавшиеся гаметы: аВ, Ав. Участок ДНК: А – отвечает за образование круглых плодов, а – за образование грушевидных, В – за развитие длинных стебелей, в- за развитие коротких. Перекрестив гаметы между собой получим три возможных комбинации в потомстве по фенотипам: томаты, обладающие круглыми плодами и длинными стеблями (АаВа), томаты, обладающие короткими стеблями и круглыми плодами (ААвв), и томаты, обладающие длинными стеблями и короткими плодами (ааВВ). Распределение по фенотипу составляет: 2:1:1, то есть вероятность появление комбинации АаВв составляет 50%, Аавв - 25%, ааВВ – 25%.

хромосомная теория наследственности моргана

Задача: первое поколение потомства при скрещивании двух гетерозиготных растений по двум признакам из семейства огурцовых имело распределение по фенотипу: 2:1:1, необходимо объяснить какое явление лежит в основе подобных результатов скрещивания.

Пример решения: распределение 2:1:1 указывает на проявление классического сцепленного наследования признаков, так как аналогичный второй закон Менделя имеет расщепление 3 к 1. Подобное же расщепление 2:1:1 объясняется тем, что два взятых признака наследуются сцеплено и между экспрессирующими их участками молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты не произошло кроссинговера в первую фазу мейотического деление растительной клетки.

Наследование, сцепленное с полом

Очень часто то или иное фенотипическое проявление наследуются совместно с половой хромосомой, в результате этого возникают так называется только «женские» или только «мужские» болезни, примером последних являются оба типа гемофилии, которые проявляются только у представителей мужского пола, обладающих генотипом (ХУ).

Примеры решения задач

Задача: от здоровых родителей на свет появился ребенок (мальчик), страдающий гемофилией типа Б, необходимо дать объяснений произошедшему явлению.

Решение: итак, родители имеют следующие наборы хромосом: отец ХУ, мать ХХ. Известно, что оба родителя здоровых значит, оба родителя имеют доминантный ген, который определяет наличие девятого плазменного свертывания в крови человека. Однако вторая женская хромосома, имеющаяся в составе генотипа матери, имеет рецессивный ген, который определяет отсутствие девятого плазменного фактора свертывания крови у человека.

Проявление у ребенка гемофилии объясняется тем, что он унаследовал мужскую половую хромосому от отца и женскую половую хромосому, имеющую рецессивный аллель участка ДНК, ответственного за отсутствие в крови девятого фактора свертывания, от матери. Шанс рождения такого ребенка составлял 25% (75% детей родились бы здоровыми).

основные положения теории моргана

Данное явление объясняет наличием сцепленного с полом наследования генов, отвечающих за развитие такого заболевания, как гемофилия типа Б.

Задача: у мужчины, который болен гипертрихозом и здоровой женщины появилось три ребенка: девочка – здоровая, два мальчика – оба имеющих повышенную волосистость в ушных раковинах, необходимо объяснить, в чем причина данного явления.

Гипертрихоз – наследственная патология, которая передается с У хромосомой. Доминантный ген, связан с У хромосомой, именно поэтому данное заболевание проявляется только у мальчиков (так как девочки имеют следующий генотип: ХХ). Явление гипертрихоза объясняется наследование, сцепленным половой хромосомой (в данном случае с мужской половой хромосомой).

Резюмируя вышесказанное, необходимо обозначить: хромосомная теория наследования Моргана внесла огромный вклад в развитие не только общей генетики, но и генетики человека. Благодаря данной теории и её продолжениям появилась возможность предугадывать развитие тех или иных заболеваний на основе анализа генетических карт и древ.

Читайте также