Główna zawartość
Kurs: Biologia > Rozdział 16
Lekcja 3: Podstawy genetyki w oparciu o chromosomyChromosomowa podstawa dziedziczenia
Google ClassroomEksperymenty Thomasa Hunta Morgana. Muszka owocówka (Drosophila melanogaster) jako organizm modelowy. Tłumaczenie na język polski zrealizowane przez Fundację Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji „HASCO-LEK".
Kluczowe punkty:
- Chromosomowa teoria dziedziczenia Boveri'ego i Sutton'a stwierdza, że geny znajdują się w określonych miejscach na chromosomach i że zachowanie chromosomów podczas mejozy może wyjaśniać prawa dziedziczenia Mendla.
- Thomas Hunt Morgan, który badał muszki owocowe dostarczył pierwsze silne potwierdzenie teorii chromosomowej.
- Morgan odkrył mutację, która dotyczy koloru oczu muszek. Zaobserwował, że mutacja była odmiennie dziedziczona przez samców i samice.
- Na podstawie wzoru dziedziczenia, Morgan uznał, że gen koloru oczu musi być zlokalizowany na chromosomie X.
Wprowadzenie
Gdzie znajdują się geny w komórce? Są szanse, że już słyszałeś puentę: geny leżą na chromosomach. Mogłeś nawet słyszeć drugą puentę, tą wprowadzoną w nowoczesnej erze genetyki: geny są odcinkami DNA, które określają białka.
Jednakże nie były to zawsze kwestie, które mogłeś znaleźć na Khan Academy! Kiedy Grzegorz Mendel rozpoczął badanie dziedziczenia w 1843 roku, chromosomy nie były obserwowane pod mikroskopem. Tylko z użyciem lepszych mikroskopów i technik pod koniec XIX wieku biologowie komórki mogli rozpocząć barwienie i obserwowanie struktur subkomórkowych, oglądając, co dzieje się podczas podziałów komórki (mitozy i mejozy).
Ostatecznie, niektórzy naukowcy rozpoczęli studiowanie długo niezauważanych prac Mendla i ponownie ocenili jego model pod względem zachowania chromosomów. Na przełomie XX wieku, środowisko biologów zaczęło po raz pierwszy nieśmiało łączyć ze sobą chromosomy, mejozę i dziedziczenie genów
Chromosomowa teoria dziedziczenia
Kto pierwszy zorientował się, że geny są na chromosomach? Zasadniczo Walter Sutton i Theodor Boveri zdobyli uznanie za to spostrzeżenie. Sutton, Amerykanin badał chromosomy i mejozę u koników polnych. Boveri, Niemiec badał te same kwestie u morskich jeżowców.
W 1902 i 1903, Sutton i Boveri niezależnie od siebie opublikowali artykuły proponujące to, co obecnie nazywamy chromosomową teorią dziedziczenia. Ta teoria stwierdzała, że pojedyncze geny znajdują się w określonych miejscach na poszczególnych chromosomach i że zachowanie się chromosomów podczas mejozy może wyjaśnić, dlaczego geny są dziedziczone zgodnie z prawami Mendla
Obserwacje, które wspierają chromosomową teorię dziedziczenia obejmują
- Chromosomy, tak jak geny Mendla występują w połączonych (homologicznych parach) w organizmie. Zarówno dla genów jak i chromosomów, jeden członek pary pochodzi od matki a jeden od ojca.
- Członkowie homologicznej pary rozdzielają się w mejozie, więc każdy plemnik i komórka jajowa otrzymuje tylko jednego z nich. Ten proces odzwierciedla segregację alleli do gamet w prawie czystości gamet Mendla.
- Pojedyncze chromosomy z różnych ich par są rozdzielane niezależnie od siebie do gamet w mejozie, tak jak allele różnych genów w przypadku spełnienia prawa niezależnej segregacji cech Mendla.
Chromosomowa teoria dziedziczenia została zaproponowana przed tym jak uzyskano jakikolwiek bezpośredni dowód na to, że cechy są niesione na chromosomach i początkowo była kontrowersyjna. Ostatecznie została potwierdzona pracą genetyka Thomasa Morgana i jego studentów, którzy zbadali genetykę muszek owocowych
T. H. Morgan: zabawa z muszkami owocowymi
Morgan wybrał muszkę owocową ( Drosophila melanogaster) do swoich badań genetycznych. Może brak muszkom owocowym charyzmy (zależy to od Twojego gustu co do owadów), ale nadrabiają one praktycznością: są tanie, łatwe i szybkie do hodowania. Możesz pozyskać ich setki w małej butelce z cukrowym osadem na dnie i wielu genetyków nadal w ten sposób dzisiaj robi!
Kluczowe, sprawdzające teorię chromosomową eksperymenty Morgana rozpoczęły się, kiedy znalazł on mutację w genie wpływającym na kolor oczu muszki. Ta mutacja sprawiała, że oczy muszki były białe a nie typowe czerwone.
Nieoczekiwanie Morgan dowiedział się, że gen koloru oczu był dziedziczony według innego wzoru u samców i u samic muszek
To mogło okazać się niespodzianką dla Morgana, który był krytykiem teorii chromosomowej
Wzór dziedziczenia "ograniczony płcią"
Co sprawiło, że Morgan pomyślał, że gen warunkujący kolor oczu był na chromosomie X? Popatrzmy na niektóre jego dane. Pierwszą muszką o białych oczach, którą znalazł, był samiec i kiedy skrzyżował go z typową, czerwonooką samicą muszki, potomstwo z pokolenia
Ale kiedy muszki z pokolenia
To jest dokładne miejsce
Zobaczmy jak dziedziczenie chromosomu X może wyjaśnić to, co zobaczył Morgan. Wcześniej mówiliśmy, że samice muszek mają genotyp XX i samce mają genotyp XY. Jeśli przyporządkujemy gen określający kolor oczu do chromosomu X (zapisując to jako indeks górny,
Przewidywania pasują do fenotypów w pokoleniu
To tutaj X daje różnicę. Nasza szachownica Punneta z genem określającym kolor oczu na chromosomie X prawidłowo przewiduje, że wszystkie samice muszek będą miały czerwone oczy, kiedy połowa samców będzie miała białe oczy. Samce muszek otrzymują ich jedyny chromosom X od matek, które są heterozygotyczne (
Potwierdzenie modelu
Morgan wykonywał wiele innych eksperymentów, aby potwierdzić umiejscowienie genu określającego kolor oczu na chromosomie X. Był uważny, żeby nie wykluczyć alternatywnych możliwości (np. tego, że w żadnym wypadku nie można było otrzymać samicy muszki o białych oczach)
Gromadząc wszystkie te obserwacje, Morgan (prawidłowo) wysnuł wniosek, że gen musi leżeć na lub być bardzo ściśle związany z chromosomem X
Morgan także znalazł mutacje w innych genach, które nie były dziedziczone w zależności od płci. Obecnie wiemy, że geny są niesione zarówno na chromosomach płciowych jak i autosomach u gatunków od muszki owocowej do człowieka.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji