Сцепление генов, эксперименты Т. Моргана по сцепленному наследованию. Кроссинговер
Экспериментальные доказательства локализации генов в хромосомах были получены американским генетиком Т. Морганом. Генов в организме значительно больше, чем хромосом, поэтому каждая хромосома несет большое число генов. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются вместе. Число групп сцепления равно числу хромосом в гаплоидном наборе. Однако гены, локализованные в одной хромосоме, сцеплены не абсолютно. В профазе мейоза между гомологичными хромосомами происходит конъюгация и кроссинговер, в результате которого хромосомы обмениваются участками. Кроссинговер может произойти в любом месте хромосомы. Чем дальше друг от друга расположены гены в одной хромосоме, тем выше вероятность кроссинговера между ними.
Экспериментальные исследования, доказывающие явление сцепления генов (полное и неполное), были проведены Морганом на мушке дрозофиле. У нее гены окраски тела (А – серая, а – черная) и длины крыльев (В – длинные, в – короткие) расположены в одной паре гомологичных хромосом. Скрестили гомозиготную самку с серым телом и длинными крыльями (ААВВ) с гомозиготным самцом – черным короткокрылым (аавв).
В результате были получены дигетерозиготы по этим генам. В соответствии с законом единообразия гибридов первого поколения они были единообразны. Для того чтобы узнать, какие гаметы образуют гибриды, были проведены анализирующие скрещивания, при этом гибридную особь скрещивали с гомозиготой по рецессивным генам.
При скрещивании дигетерозиготного самца из F1 с гомозиготной по рецессивным аллелям самкой, имеющей черное тело и короткие крылья, образуется 50 % мух с серым телом и длинными крыльями (АаВв) и 50 % – с черным телом и короткими крыльями (аавв). У самцов дрозофилы кроссинговер не происходит, поэтому гены, расположенные в одной хромосоме, обнаруживают полное сцепление, то есть наследуются совместно. Явление полного сцепления генов в природе встречается крайне редко (у самца дрозофилы), а у большинства организмов сцепление генов неполное.
При скрещивании дигетерозиготной самки с гомозиготным рецессивным самцом образуется четыре типа потомков: серые с длинными крыльями, черные с короткими крыльями, а также с новыми комбинациями признаков: серые с короткими крыльями и черные с длинными крыльями. Новые сочетания признаков возникли там, где при образовании гамет в профазе мейоза произошел кроссинговер, который явился причиной неполного сцепления генов.
В результате анализа опытов Морганом было доказано, что гены в хромосоме расположены линейно и наследуются сцеплено. Сила сцепления зависит от расстояния между генами. Чем ближе расположены гены в хромосоме, тем теснее сцепление между ними и тем реже кроссинговер. Расстояние между генами измеряется в процентах кроссинговера. В нашем случае расстояние между генами равно 17 морганид. Явление перекреста имеет большое значение для эволюции органического мира и в селекции, так как приводит к образованию новых комбинаций генов.
Если расстояние между генами равно 20 морганид, то дигетерозиготный организм образует 4 сорта гамет: 20% кроссоверных (10+10) и 80% некроссоверных (40+40).