Creatie van de chromosomale theorie van erfelijkheid. Chromosomale theorie van erfelijkheid

Hoofdstuk 13. Genetica. De oorsprong van de chromosomale theorie van erfelijkheid. (V.N. Soifer)

Genetica - de wetenschap van erfelijkheid en de variabiliteit ervan - ontwikkelde zich aan het begin van de 20e eeuw, nadat onderzoekers aandacht hadden besteed aan de wetten van G. Mendel, ontdekt in 1865, maar 35 jaar lang onopgemerkt bleven. In korte tijd is de genetica uitgegroeid tot een vertakte biologische wetenschap met een breed scala aan experimentele methoden en richtingen. De snelle ontwikkeling ervan werd zowel bepaald door de eisen van de landbouw, die een gedetailleerde ontwikkeling van de erfelijkheidsproblemen bij planten en dieren nodig hadden, als door de successen van biologische disciplines, zoals morfologie, embryologie, cytologie, fysiologie en biochemie, die de voorbereiding van de aanleiding voor een diepgaande studie van de erfelijkheidswetten en materiële dragers van erfelijke factoren. De naam genetica werd in 1906 voor de nieuwe wetenschap voorgesteld door de Engelse wetenschapper W. Bateson.

Experimenten met plantenhybridisatie. Accumulatie van informatie over erfelijke kenmerken

In de oudheid werden pogingen ondernomen om de aard van de overdracht van eigenschappen door overerving van ouders op kinderen te begrijpen. Reflecties over dit onderwerp zijn te vinden in de geschriften van Hippocrates, Aristoteles en andere denkers. In de 17e en 18e eeuw, toen biologen het bevruchtingsproces begonnen te begrijpen en te zoeken naar welk principe - mannelijk of vrouwelijk - het geheim van de bevruchting verband hield, werden de debatten over de aard van erfelijkheid met hernieuwde kracht hervat. De beroemde strijd tussen preformationisten (“animalculisten” en “ovisten”) heeft in grote mate bijgedragen aan het verduidelijken van de aard van dit proces bij dieren. Bij planten werd seksuele differentiatie ontdekt door R. Ya. Cammerarius (1694), die in experimenten met spinazie, hennep en maïs ontdekte dat bestuiving noodzakelijk is voor de vruchtzetting.

Dus tegen het einde van de 17e eeuw. De wetenschappelijke basis werd voorbereid voor de start van experimenten met plantenhybridisatie. De eerste successen in deze richting werden aan het begin van de 18e eeuw behaald. Er wordt aangenomen dat de eerste interspecifieke hybride werd verkregen door de Engelsman T. Fairchild door de anjers Dianthus barbatus en D. caryophyllus te kruisen. Met de productie van andere hybriden begon de praktijk van hybridisatie zich uit te breiden, maar botanici bleven de kwestie van de aanwezigheid van twee geslachten in planten en hun deelname aan bevruchting nog steeds controversieel beschouwen. In 1759 kondigde de Academie van Wetenschappen van St. Petersburg zelfs een speciale wedstrijd aan om deze kwestie op te helderen. De prijs voor zijn werk "Studie van seks in planten" ("Disquisitio de sexu plantarum") werd in 1760 toegekend aan C. Linnaeus, die een interspecifieke schorseneerhybride (Tragopogon) verwierf, die gemakkelijk kruisen produceert in natuurlijke omstandigheden. Linnaeus begreep de essentie van hybridisatie en de rol van stuifmeel bij het kruisen echter niet. Een wetenschappelijk onderbouwde oplossing voor dit probleem werd bereikt in de experimenten van I.G. Kelreuter, lid van de Russische Academie van Wetenschappen.

In 1760 begon Koelreuther met de eerste uitgebreide experimenten om de overdracht van eigenschappen in plantenkruisingen te bestuderen. In 1761 - 1766, bijna een kwart eeuw vóór L. Spallanzani, die het probleem van het kruisen van dierlijke voorwerpen bestudeerde, toonde Kohlreuter in experimenten met tabak, verdovende middelen en kruidnagel aan dat na de overdracht van stuifmeel van de ene plant naar de stamper van een ander worden planten die verschillen in hun morfologische kenmerken gevormd door eierstokken en zaden die planten voortbrengen met eigenschappen die tussenliggend zijn in relatie tot beide ouders. Als resultaat hiervan kwam Koelreuther tot een conclusie van fundamenteel belang: beide ouderorganismen nemen deel aan de vorming van nakomelingen en de overdracht van kenmerken die herleidbaar zijn in nakomelingen. Koelreuter introduceerde ook de methode van terugkruising met een van de oorspronkelijke ouders, waardoor hij de overerving van eigenschappen en de gelijkheid van mannelijke en vrouwelijke elementen bij de vorming van dochterindividuen kon bewijzen. De precieze kruisingsmethode, ontwikkeld door Koelreuther, leidde tot snelle vooruitgang in het onderzoek naar erfelijke overdracht van eigenschappen.

Aan het einde van de 18e - begin 19e eeuw. De Engelse plantenveredelaar T.E. Knight werd tijdens het kruisen van verschillende variëteiten geconfronteerd met het probleem van het combineren van de kenmerken van de ouders in de nakomelingen. Door verschillende paren te selecteren om te kruisen, ontdekte hij dat elke variëteit wordt gekenmerkt door een complex van kleine kenmerken die eraan inherent zijn. Het aantal kenmerken waarin twee variëteiten van elkaar verschillen is groter, hoe lager de mate van hun relatie. De belangrijke conclusie van Knight was de ontdekking van de ondeelbaarheid van kleine karakters in verschillende kruisen. De discretie van erfelijk materiaal, verkondigd in de oudheid, kreeg de eerste wetenschappelijke rechtvaardiging in zijn onderzoek. Knight wordt gecrediteerd voor de ontdekking van ‘elementaire erfelijke kenmerken’.

Verdere significante vooruitgang in de ontwikkeling van de kruisingsmethode wordt geassocieerd met de Franse fokkersschool, vooral met de meest prominente vertegenwoordigers ervan: O. Sajray en C. Naudin. De belangen van beide wetenschappers ontstonden onder de directe invloed van Koelreuter en Knight. Bij de selectie van onderzoeksobjecten zetten ze een stap voorwaarts en gingen ze volledig over op experimenten met relatief snel ontwikkelende planten (groentegewassen), waarvan de vegetatiecyclus beperkt is tot enkele maanden. Vertegenwoordigers van de pompoenfamilie werden de favoriete objecten van Sajre en Naudin.

Sajre's grootste prestatie was de ontdekking van het fenomeen dominantie. Bij het kruisen van variëteiten die qua erfelijke kenmerken verschilden, constateerde hij vaak dat de eigenschap van de ene ouder werd onderdrukt door de eigenschap van de andere. Dit fenomeen manifesteerde zich maximaal in de eerste generatie na het kruisen, en vervolgens werden onderdrukte eigenschappen opnieuw onthuld in sommige nakomelingen van volgende generaties. Zo bevestigde Sazhre dat elementaire erfelijke kenmerken niet verdwijnen tijdens kruisingen. Naudin kwam in 1852-1869 geheel zelfstandig tot dezelfde conclusie. Maar Naudin ging zelfs nog verder en startte een kwantitatieve studie naar de recombinatie van erfelijke neigingen tijdens kruisingen. Blijkbaar was hij zich ervan bewust dat het juist de kwantitatieve beschrijving van de resultaten van kruisingen was die onderzoekers de aanwijzing kon geven waarmee ze de essentie konden begrijpen van de processen die zich tijdens hybridisatie ontvouwen. Naudin was echter op dit pad teleurgesteld. Een onjuiste methodologische techniek - het gelijktijdig bestuderen van een groot aantal tekens - leidde tot zo'n verwarring in de resultaten dat hij gedwongen werd zijn poging te staken. De door Naudin gebruikte objecten brachten ook een aanzienlijke hoeveelheid onzekerheid met zich mee in de interpretatie van de verkregen resultaten: hij kon de rol van zelfbestuivers bij het uitvoeren van dergelijke experimenten nog niet begrijpen. De tekortkomingen die inherent waren aan de experimenten van Naudin en zijn voorgangers werden geëlimineerd in het werk van G. Mendel.

De ontwikkeling van de praktijk van hybridisatie leidde tot de verdere accumulatie van informatie over de aard van kruisen. Belangrijke observaties over combinaties van eigenschappen in kruisen begonnen zich op te stapelen als resultaat van de activiteiten van tuinlieden en botanici. De praktijk vereiste het oplossen van het probleem van het onveranderd behouden van de eigenschappen van 'goede' planten, en het vinden van manieren om in één plant de noodzakelijke kenmerken te combineren die inherent zijn aan meerdere ouders. Soortgelijke taken werden opgelegd door veehouders, maar bleven steevast in de lucht hangen, omdat ze berustten op onwetendheid over de wetten van overdracht van erfelijke kenmerken. Het was nog niet mogelijk om dit probleem experimenteel op te lossen. Onder dergelijke omstandigheden ontstonden verschillende speculatieve hypothesen over de aard van erfelijkheid.

Speculatieve hypothesen over de aard van erfelijkheid

De meest fundamentele hypothese van deze soort, die tot op zekere hoogte als model heeft gediend voor soortgelijke constructies van andere biologen, was de ‘tijdelijke hypothese van pangenesis’ van Charles Darwin, uiteengezet in het laatste hoofdstuk van zijn werk ‘Change in Domestic Animals en gekweekte planten”(1868). Hier vatte Darwin alle literatuur over kruisingen en de verschijnselen van erfelijkheid samen *.

* (Iets eerder werd een analyse van de verschijnselen van erfelijkheid bij de mens gemaakt door P. Luc in zijn uitgebreide monografie “Traite philosophique et physiologique de l'heredite naturelle” (1847-1850).)

Volgens zijn ideeën worden in elke cel van elk organisme in grote aantallen speciale deeltjes gevormd - edelsteentjes, die het vermogen hebben zich door het lichaam te verspreiden en zich te verzamelen (concentreren) in cellen die worden gebruikt voor seksuele of vegetatieve voortplanting (eieren, sperma, plantencellen). knoppen). Tijdens de bevruchting versmelten de edelstenen van de twee geslachtscellen tot een zygoot. Sommige van de edelstenen geven vervolgens aanleiding tot nieuwe cellen (vergelijkbaar met de cellen waaruit ze zijn gevormd), en sommige blijven in een inactieve staat en kunnen worden doorgegeven aan volgende generaties. Darwin veronderstelde dat de edelstenen van individuele cellen tijdens de ontogenese van elk individu konden veranderen en aanleiding konden geven tot gemodificeerde nakomelingen. Zo sloot hij zich aan bij de voorstanders van de erfenis van verworven kenmerken. Bovendien geloofde hij dat, aangezien het complex van erfelijke kenmerken is samengesteld uit afzonderlijke factoren van erfelijkheid (edelsteentjes), het organisme bijgevolg niet zijn eigen soort als geheel voortbrengt, maar dat elke individuele eenheid zijn eigen soortgelijke soort genereert. *

* (C. Darwin. Soch., deel 4. M., Uitgeverij van de USSR Academy of Sciences, 1951, blz. 758.)

Darwins veronderstelling over de overerving van verworven kenmerken werd experimenteel weerlegd door F. Galton (1871). Door een bloedtransfusie uit te voeren van zwarte konijnen naar witte. Galton vond geen enkele verandering in eigenschappen bij de nakomelingen. Op deze basis argumenteerde hij met Darwin, met het argument dat edelstenen alleen geconcentreerd zijn in de kiemcellen van planten en dieren en de knoppen van vegetatief vermeerderde planten en dat de stroom van edelstenen van vegetatieve naar generatieve delen niet plaatsvindt. Galton nam zijn toevlucht tot een analogie, waarbij hij de generatieve organen vergeleek met de wortelstokken van sommige planten, die elk jaar nieuwe groene scheuten produceren, vandaar dat zijn hypothese de naam ‘wortelstokhypothese’ kreeg.

Een speculatieve hypothese over de aard van erfelijkheid werd voorgesteld door de botanicus K. Naegeli in zijn werk “Mechanical and Physiological Theory of Evolution” (1884). Naegeli, die nadacht over de tegenstelling tussen de gelijke bijdrage van vader en moeder aan de vorming van het nageslacht en de significant verschillende afmetingen van sperma en eieren, suggereerde dat erfelijke neigingen slechts worden overgedragen door een deel van de celsubstantie, die hij idioplasma noemde. De rest (stereoplasma) heeft volgens zijn idee geen erfelijke kenmerken. Naegeli suggereerde ook dat idioplasma bestaat uit moleculen die met elkaar verbonden zijn tot grote draadachtige structuren - micellen, gegroepeerd in bundels en een netwerk vormen dat alle cellen van het lichaam doordringt. De auteur kende de feiten die zijn model bevestigden niet. Gedurende deze jaren was de aandacht nog niet gevestigd op chromosomen als dragers van erfelijke informatie, en Naegeli's hypothese bleek in zekere zin profetisch. Ze bereidde biologen voor om na te denken over de structuur van de materiële dragers van erfelijkheid. De hypothese van intracellulaire pangenese van G. de Vries was ook beroemd.

Voor het eerst werd het idee van het differentiëren van (ongelijk erfelijke) celkernen in een zich ontwikkelend embryo in 1883 door V. Roux uitgedrukt. De conclusies van Roux hadden een grote invloed op A. Weissmann. Ze dienden als uitgangspunt voor het creëren van de theorie van kiemplasma, die zijn definitieve vorm kreeg in 1892. Weisman wees duidelijk op de drager van erfelijke factoren: chromosomen. Hij geloofde dat er in de celkernen speciale deeltjes kiemplasma zitten - bioforen, die elk een afzonderlijke eigenschap van de cellen bepalen. Bioforen zijn volgens Weissman gegroepeerd in determinanten: deeltjes die de specialisatie van de cel bepalen. Omdat er veel verschillende soorten cellen in het lichaam zijn, worden de determinanten van één type gegroepeerd in structuren van hogere orde (ides), en vormen de laatste chromosomen (of idants, in de terminologie van Weisman).

Eerst suggereerden Roux (1883), en vervolgens Weisman, de lineaire rangschikking van erfelijke factoren (chromatinekorrels, volgens Roux, en id, volgens Weisman) in chromosomen en hun longitudinale splitsing tijdens mitose, die grotendeels vooruitliep op de toekomstige chromosomale theorie van erfelijkheid.

Weisman ontwikkelde het idee van ongelijke verdeling en kwam logischerwijs tot de conclusie dat er twee duidelijk afgebakende cellijnen in het lichaam zijn: kiem (cellen van de kiembaan) en somatisch. De eerste, die de continuïteit van de overdracht van erfelijke informatie garanderen, zijn ‘potentieel onsterfelijk’ en kunnen een nieuw organisme voortbrengen. Deze laatste beschikken niet over deze eigenschap. De identificatie van twee categorieën cellen had een grote positieve invloed op de daaropvolgende ontwikkeling van de genetica. Het was met name het begin van een theoretische weerlegging van het idee van overerving van verworven kenmerken. Tegelijkertijd bevatte Weismanns erfelijkheidstheorie ook de onjuiste veronderstelling dat de volledige reeks determinanten alleen in geslachtscellen aanwezig is.

De werken van deze biologen speelden een opmerkelijke rol bij het voorbereiden van het wetenschappelijk denken voor de vorming van genetica als wetenschap. Tegen het einde van de 19e eeuw. dankzij het werk van cytologen die chromosomen ontdekten, mitotische (I.D. Chistyakov, 1872; A. Schneider, 1873; E. Strasburger, 1875; Schleicher, 1878; V. Flemming, 1892; enz.) en meiotische (E. van Beneden , 1883; T. Boveri, O. Hertwig, 1884) nucleaire deling, werd de basis gelegd voor het begrijpen van de herverdeling van erfelijk materiaal onder dochtercellen tijdens hun deling. W. Waldeyer stelde de term chromosoom voor in 1888. Het bevruchtingsproces bij dieren en planten werd in detail bestudeerd (O. Hertwig, 1876; N.N. Gorozhankin, 1880; E. Strasburger, 1884; enz.). Het werk van botanici en veehouders maakte de weg vrij voor de snelle erkenning van de wetten van G. Mendel na hun herontdekking in 1900.

Ontdekking van het erfrecht door G. Mendel

De eer om kwantitatieve patronen te ontdekken die de vorming van hybriden begeleiden, behoort toe aan de Tsjechische amateur-botanicus Johann Gregor Mendel. In zijn werken, uitgevoerd in de periode van 1856 tot 1863, werden de grondbeginselen van de erfelijkheidswetten onthuld.

Mendel formuleerde het probleem van zijn onderzoek als volgt. “Tot nu toe”, merkte hij op in de “Inleidende opmerkingen” bij zijn werk, “is het niet mogelijk geweest om een ​​universele wet vast te stellen voor de vorming en ontwikkeling van hybriden” en vervolgde: “De uiteindelijke oplossing voor dit probleem kan alleen worden bereikt wanneer gedetailleerde experimenten worden uitgevoerd in een verscheidenheid aan plantenfamilies. Wie het werk op dit gebied heroverweegt, zal ervan overtuigd zijn dat van de talrijke experimenten er niet één in zo'n omvang en op zo'n manier is uitgevoerd dat het mogelijk was om de aantal verschillende vormen waarin de afstammelingen van hybriden voorkomen, en om deze vormen op betrouwbare wijze over individuele generaties te verdelen en hun onderlinge numerieke relaties vast te stellen" *.

* (G. Mendel. Experimenten met plantenhybriden. M., "Science", 1965, blz. 9 - 10.)

Het eerste waar Mendel op letten was de keuze van het object. Voor zijn onderzoek koos Mendel voor de erwt Pisum sativum L. De basis voor deze keuze was ten eerste dat de erwt een strikte zelfbestuiver is, waardoor de kans op de introductie van ongewenst buitenlands stuifmeel sterk werd verkleind; ten tweede waren er in die tijd voldoende erwtenvariëteiten die verschilden in één, twee, drie en vier erfelijke eigenschappen.

Mendel ontving 34 soorten erwten van verschillende zaadboerderijen. Twee jaar lang controleerde hij of de resulterende rassen niet besmet waren en of ze hun eigenschappen onveranderd behielden als ze zonder kruising werden vermeerderd. Na dit soort verificatie selecteerde hij 22 variëteiten voor experimenten.

Misschien wel het belangrijkste in het hele werk was het bepalen van het aantal kenmerken waarmee de gekruiste planten moesten worden onderscheiden. Mendel realiseerde zich eerst dat je alleen kunt hopen de kluwen van feiten te ontrafelen door te beginnen met het eenvoudigste geval – verschillen tussen ouders op één basis – en door de complexiteit van de taak geleidelijk te vergroten. De strikt wiskundige aard van zijn denken werd hier met bijzondere kracht onthuld. Het was deze benadering van het opzetten van experimenten die Mendel in staat stelde de verdere complexiteit van de initiële gegevens duidelijk te plannen. Hij bepaalde niet alleen nauwkeurig in welke fase van het werk moest worden doorgegaan, maar voorspelde ook wiskundig strikt het toekomstige resultaat. In dit opzicht stond Mendel boven alle hedendaagse biologen die de verschijnselen van erfelijkheid al in de 20e eeuw bestudeerden.

Mendel begon met experimenten met het kruisen van erwtenvariëteiten die op één kenmerk verschilden (monohybride kruising). In alle experimenten zonder uitzondering met 7 paar variëteiten werd het fenomeen van dominantie in de eerste generatie hybriden ontdekt door Sajre en Naudin bevestigd. Mendel introduceerde het concept van dominante en recessieve eigenschappen, waarbij hij dominante eigenschappen definieerde die volledig onveranderd of vrijwel onveranderd overgaan in hybride planten, en recessieve eigenschappen die tijdens hybridisatie verborgen raken. Toen was Mendel voor het eerst in staat de frequentie van voorkomen van recessieve vormen onder het totale aantal nakomelingen te kwantificeren voor gevallen van mono-, di-, tri-hybride en meer complexe kruisingen. Mendel benadrukte vooral het gemiddelde statistische karakter van het patroon dat hij ontdekte.

Om de erfelijke aard van de resulterende hybriden verder te analyseren, bestudeerde Mendel nog een aantal generaties hybriden die met elkaar gekruist waren. Als gevolg hiervan kregen de volgende generalisaties van fundamenteel belang een solide wetenschappelijke basis:

1. Het fenomeen van ongelijkheid van erfelijke elementaire kenmerken (dominant en recessief), opgemerkt door Sajray en Naudin.

2. Het fenomeen van het splitsen van de kenmerken van hybride organismen als gevolg van hun daaropvolgende kruisingen. Er werden kwantitatieve splitsingspatronen vastgesteld.

3. Detectie van niet alleen kwantitatieve splitsingspatronen op basis van externe, morfologische kenmerken, maar ook bepaling van de verhouding van dominante en recessieve neigingen tussen vormen die qua uiterlijk niet te onderscheiden zijn van dominante, maar gemengd (heterozygoot) van aard zijn. Mendel bevestigde bovendien de juistheid van de laatste positie door terugkruising met ouderlijke vormen.

Zo kwam Mendel dicht bij het probleem van de relatie tussen erfelijke neigingen (erfelijke factoren) en de daardoor bepaalde kenmerken van het organisme.

Het uiterlijk van het organisme (fenotype, volgens de terminologie van V. Johannsen, 1909) hangt af van de combinatie van erfelijke neigingen (de som van de erfelijke neigingen van het organisme werd, volgens het voorstel van Johannsen, het genotype genoemd, 1909). ). Deze conclusie, die onvermijdelijk voortvloeide uit de experimenten van Mendel, werd door hem gedetailleerd besproken in de sectie ‘Rudimentaire cellen van hybriden’ van hetzelfde werk ‘Experimenten met plantenhybriden’. Mendel was de eerste die het concept van een afzonderlijke erfelijke neiging duidelijk formuleerde, die qua manifestatie onafhankelijk is van andere neigingen *. Deze neigingen zijn volgens Mendel geconcentreerd in de rudimentaire cellen (eicellen) en pollencellen (gameten). Elke gameet heeft één storting. Tijdens de bevruchting versmelten de gameten tot een zygoot; Bovendien zal de zygote die daaruit voortkomt, afhankelijk van het type gameten, bepaalde erfelijke neigingen krijgen. Door de recombinatie van neigingen tijdens kruisingen worden zygoten gevormd die een nieuwe combinatie van neigingen dragen, die de verschillen tussen individuen bepaalt. Dit standpunt vormde de basis van Mendels fundamentele wet: de wet van de zuiverheid van gameten. Zijn veronderstelling over de aanwezigheid van elementaire erfelijke neigingen - genen werd bevestigd door alle daaropvolgende ontwikkelingen van de genetica en werd bewezen door onderzoek op verschillende niveaus - organismaal (met behulp van kruisingsmethoden), subcellulair (cytologische methoden) en moleculair (fysische en chemische methoden). Volgens het voorstel van W. Bateson (1902) werden organismen met dezelfde neigingen homozygoot genoemd, en werden organismen met verschillende neigingen van de overeenkomstige eigenschap heterozygoot voor deze eigenschap genoemd.

* (Vervolgens werden deze neigingen door V. Johannsen (1909) genen genoemd.)

Experimenteel onderzoek en theoretische analyse van de resultaten van kruisingen, uitgevoerd door Mendel, liepen ruim een ​​kwart eeuw voor op de ontwikkeling van de wetenschap. Er was destijds vrijwel niets bekend over de materiële dragers van erfelijkheid, de mechanismen van opslag en overdracht van genetische informatie en de interne inhoud van het bevruchtingsproces. Zelfs de hierboven besproken speculatieve hypothesen over de aard van erfelijkheid werden later geformuleerd. Dit verklaart het feit dat het werk van Mendel in zijn tijd geen enkele erkenning kreeg en onbekend bleef tot de secundaire herontdekking van de wetten van Mendel door K. Correns, K. Cermak en G. de Vries in 1900.

Ontwikkeling van biometrische methoden voor het bestuderen van erfelijkheid

Individuele verschillen, zelfs tussen nauw verwante organismen, zijn niet noodzakelijkerwijs het gevolg van verschillen in de genetische structuur van deze individuen; ze kunnen worden veroorzaakt door ongelijke levensomstandigheden. Daarom kunnen conclusies over genetische verschillen tussen soorten, variëteiten, variëteiten en lijnen alleen worden getrokken op basis van de analyse van een groot aantal individuen. De eerste die de aandacht vestigde op wiskundige patronen in individuele variabiliteit was de Belgische wiskundige en antropoloog A. Catlet. Hij was een van de grondleggers van de statistiek en de waarschijnlijkheidstheorie. Catlet besteedde speciale aandacht aan de studie van afwijkingen bij een reeks vergelijkbare individuen van het gemiddelde kwantitatieve kenmerk van de onderzochte eigenschap. In genetische termen bleef de belangrijkste vraag echter bestaan ​​over de mogelijkheid van overerving van afwijkingen van het gemiddelde kwantitatieve kenmerk van een eigenschap die bij individuele individuen wordt waargenomen. De betekenis van deze kwestie werd vooral duidelijk nadat Darwin de theorie van natuurlijke selectie creëerde. Voor puur praktische doeleinden was het noodzakelijk om uit te zoeken of en in welke mate de individuele veranderingen die in de veredelingspraktijk vaak bij individuele planten worden waargenomen, zouden worden geërfd, en of ze in het nageslacht konden worden vastgelegd.

Verschillende onderzoekers zijn begonnen dit probleem op te helderen. Het werk van Galton, die gegevens verzamelde over de overerving van lengte bij mensen, viel op qua betekenis. Hij analyseerde de lengtes van 204 getrouwde stellen en 928 van hun volwassen kinderen. Galton bestudeerde vervolgens de overerving van de bloemkroongrootte bij zoete erwten en kwam tot de conclusie dat slechts een klein deel van de waargenomen afwijkingen bij de ouders wordt overgedragen op het nageslacht. Galton probeerde zijn waarneming een wiskundige uitdrukking te geven en legde daarmee de basis voor een grote reeks werken over de wiskundige en statistische grondslagen van overerving.

Galtons volgeling K. Pearson zette dit werk op grotere schaal voort. Al snel vormde zich een groep onderzoekers rond Pearson en richtte het tijdschrift Biometrics op (1902).

De redenering van Engelse biometristen over de aard van de vermenging van kenmerken van ouders tijdens kruisingen, ondersteund door wiskundige berekeningen, maar die in de regel geen rekening hielden met de biologische essentie van de verschijnselen van erfelijkheid, kreeg een klap van de secundaire ontdekking van de wetten van Mendel. De meest serieuze en klassieke studie van de kwesties die Galton, Pearson en hun volgelingen aan de orde stelden, werd uitgevoerd in 1903-1909. V. Johannsen, die vooral aandacht besteedde aan de studie van genetisch homogeen materiaal (nakomelingen uit inteelt, door Johannsen pure lijn genoemd). Johannsens analyse stelde hem in staat een goed begrip te krijgen van de rol van erfelijke (genotypische) en niet-erfelijke componenten in individuele variatie. Op basis van de verkregen resultaten gaf Johannsen een nauwkeurige definitie van genotype en fenotype en legde hij de basis voor een modern begrip van de rol van individuele variabiliteit. De conclusies van Johannsen, verkregen tijdens experimenten met planten, werden al snel bevestigd met behulp van zoölogisch materiaal.

Cytologische grondslagen van de genetica

Mendels voorspellingen werden ook op een heel ander niveau van onderzoek bevestigd. In de jaren 70 - 80 van de 19e eeuw. Mitose en het gedrag van chromosomen tijdens celdeling werden beschreven, wat leidde tot het idee. dat deze structuren verantwoordelijk zijn voor de overdracht van erfelijke vermogens van de moedercel naar de dochtercellen. De verdeling van het chromosoommateriaal in twee gelijke delen was het beste bewijs ten gunste van de hypothese dat het genetische geheugen in de chromosomen geconcentreerd is. Dit standpunt werd verder versterkt door de beschrijving van de processen die voorafgingen aan de rijping van kiemcellen en de bevruchting (zie hoofdstuk 26). De studie van chromosomen bij dieren en planten leidde tot de conclusie dat elke soort levende wezens wordt gekenmerkt door een strikt gedefinieerd aantal chromosomen. Dit getal is een betrouwbaar systematisch teken geworden.

Het door E. van Beneden (1883) ontdekte feit dat het aantal chromosomen in lichaamscellen (somatische cellen) twee keer zo groot is als in geslachtscellen, kon eenvoudig worden verklaard door een eenvoudige redenering: omdat tijdens de bevruchting de kernen van geslachtscellen samensmelten (en (dus in één zijn de chromosomen van deze kernen verenigd in de kern) en aangezien het aantal chromosomen in lichaamscellen constant blijft, moet de constante verdubbeling van het aantal chromosomen tijdens opeenvolgende bevruchtingen worden tegengegaan door een proces dat leidt tot een vermindering van het aantal chromosomen. hun aantal in gameten met precies de helft. Een nauwkeurige beschrijving van het proces van reductiedeling (meiose), uitgevoerd in de jaren 90 van de 19e eeuw, maakte het al aan het begin van de 20e eeuw mogelijk. de door Mendel vastgestelde erfelijkheidspatronen goed kunnen evalueren.

In 1900 ontdekten drie botanici, onafhankelijk van elkaar - K. Correns in Duitsland, G. de Vries in Nederland en E. Cermak in Oostenrijk, in hun experimenten de patronen die eerder door Mendel waren ontdekt en nadat ze zijn werk waren tegengekomen, publiceerden ze het opnieuw in 1901 Deze publicatie wekte een diepe belangstelling voor de kwantitatieve wetten van erfelijkheid. Cytologen ontdekten materiële structuren waarvan de rol en het gedrag duidelijk verband konden houden met Mendeliaanse patronen. Een dergelijk verband werd in 1903 gezien door V. Setton, een jonge medewerker van de beroemde Amerikaanse cytoloog E. Wilson. Mendels hypothetische ideeën over erfelijke factoren, de aanwezigheid van een enkele set factoren in gameten en een dubbele set in zygoten, werden onderbouwd in onderzoek naar chromosomen. T. Boveri (1902) presenteerde bewijsmateriaal ten gunste van de deelname van chromosomen aan de processen van erfelijke overdracht, waaruit blijkt dat de normale ontwikkeling van een zee-egel alleen mogelijk is als alle chromosomen aanwezig zijn.

Door vast te stellen dat het de chromosomen zijn die erfelijke informatie bevatten, legden Satton en Boveri de basis voor een nieuwe richting in de genetica: de chromosomale theorie van erfelijkheid.

Reden voor de chromosomale theorie van erfelijkheid

Volgens de wetten van Mendel is de manifestatie van elke erfelijke factor niet afhankelijk van andere factoren. Zijn analyse van mono-, di- en tri-hybride kruisingen bevestigde deze conclusie experimenteel.

Na de herontdekking van Mendeliaanse patronen begon de studie van deze patronen bij allerlei dier- en plantensoorten. Een van de schijnbare mislukkingen overkwam W. Bateson en R. Punnett, die in 1906 de overerving van bloemkroonkleur en stuifmeelvorm bij zoete erwten bestudeerden. Volgens Mendel moet de verdeling van fenotypes in een dihybride kruising voldoen aan de verhouding 9:3:3:1. In plaats daarvan registreerden Batson en Punnett een split-ratio van 35:3:3:10. Het leek erop dat de factoren paarse kleur en gerimpeld stuifmeel de neiging hadden bij elkaar te blijven tijdens recombinaties van neigingen. De auteurs noemden dit fenomeen ‘wederzijdse aantrekkingskracht van factoren’, maar ze konden de aard ervan niet achterhalen.

In 1909 begon T.G. Morgan een gedetailleerde studie van deze kwestie. Allereerst formuleerde hij duidelijk de initiële hypothese. Nu het al bekend was dat erfelijke neigingen zich in chromosomen bevinden, lag het voor de hand om de vraag te beantwoorden: zullen de door Mendel vastgestelde numerieke patronen altijd worden vervuld? Mendel geloofde terecht dat dergelijke patronen waar zouden zijn als en alleen als de factoren die werden bestudeerd, werden gecombineerd om onafhankelijk van elkaar zygoten te vormen. Nu moet op basis van de chromosomale erfelijkheidstheorie worden erkend dat dit alleen mogelijk is als de genen zich op verschillende chromosomen bevinden. Maar aangezien het aantal van deze laatste klein is vergeleken met het aantal genen, zou men verwachten dat genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, samen van gameten naar zygoten zouden overgaan. Bijgevolg zullen de overeenkomstige kenmerken in groepen worden overgeërfd.

Deze veronderstelling werd getest door Morgan en zijn medewerkers K. Bridges en A. Sturtevant in onderzoeken met de fruitvlieg Drosophila melanogaster. De keuze voor dit object kan om vele redenen als een groot succes worden beschouwd. Ten eerste heeft Drosophila een zeer korte ontwikkelingsperiode (slechts 10 - 12 dagen); ten tweede maakt het het, vanwege de hoge vruchtbaarheid, mogelijk om met enorme populaties te werken; ten derde kan het gemakkelijk worden gekweekt onder laboratoriumomstandigheden; ten slotte heeft ze slechts vier paar chromosomen.

Al snel werd bij Drosophila een groot aantal verschillende mutaties ontdekt, dat wil zeggen vormen die worden gekenmerkt door verschillende erfelijke kenmerken. Bij normale of, zoals genetici zeggen, wildtype fruitvliegjes, is de lichaamskleur grijsachtig geelachtig, de vleugels zijn grijs, de ogen zijn donker steenrood, de borstelharen die het lichaam bedekken en de aderen op de vleugels hebben een zeer specifieke kenmerken. regeling. Bij gemuteerde vliegen die van tijd tot tijd werden ontdekt, waren deze kenmerken veranderd: het lichaam was bijvoorbeeld zwart, de ogen waren wit of anderszins gekleurd, de vleugels waren rudimentair, enz. Sommige individuen droegen niet één, maar meerdere mutaties tegelijk; Een vlieg met een zwart lichaam kan bijvoorbeeld bovendien rudimentaire vleugels hebben. Door de verscheidenheid aan mutaties kon Morgan met genetische experimenten beginnen. Allereerst bewees hij dat genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, tijdens kruisingen gezamenlijk worden overgedragen, dat wil zeggen dat ze aan elkaar zijn gekoppeld. Eén koppelingsgroep van genen bevindt zich op één chromosoom. Morgan kreeg ook een sterke bevestiging van de hypothese over de koppeling van genen in chromosomen bij het bestuderen van de zogenaamde geslachtsgebonden overerving.

Dankzij cytologische genetische experimenten (A, Sturtevant, K. Bridges, G.J. Möller, 1910) was het mogelijk om de deelname van sommige chromosomen aan de geslachtsbepaling vast te stellen. In Drosophila werd bijvoorbeeld naast drie paar chromosomen (autosomen) die geen verband houden met geslachtsbepaling, een paar geslachtschromosomen ontdekt. Geslachtschromosomen bleken op hun beurt uit twee typen te bestaan: lange staafvormige X-chromosomen en kleine gebogen Y-chromosomen. Hun combinaties bepalen het geslacht van de vlieg. Verdere experimenten toonden aan dat bij Drosophila, net als bij de meeste zoogdieren (inclusief mensen), amfibieën, vissen en de meeste planten, het binnendringen van twee X-chromosomen in de zygote leidt tot de vorming van een vrouwelijk individu, terwijl de vereniging van één X-chromosoom en één Uit het Y-chromosoom ontstaat een mannelijk individu *. Bijgevolg zijn alle vrouwelijke gameten hetzelfde: ze dragen één X-chromosoom; mannetjes produceren twee soorten gameten: de helft bevat een X-chromosoom, de andere helft bevat een Y-chromosoom. Daarom ontvangt de helft van de zygoten tijdens de bevruchting een set chromosomen XX en de helft - XY, en de geslachtsverhouding is 1:1.

* (Bij de meeste vogels, insecten en sommige planten vindt geslachtsbepaling op een andere manier plaats: mannelijk geslacht wordt verkregen door de combinatie van twee X-chromosomen; het vrouwelijk geslacht wordt gekenmerkt door een combinatie van X- en Y-chromosomen)

Door vast te stellen dat het gen voor de oogkleur van Drosophila gelokaliseerd is op het X-chromosoom, en door het gedrag van de genen bij de nakomelingen van bepaalde mannen en vrouwen te volgen, kregen Morgan en zijn medewerkers overtuigende bevestiging van de aanname van genkoppeling.

Er zijn dus twee belangrijke fasen in de ontwikkeling van genetica. De eerste, gebaseerd op hybridologisch onderzoek, houdt verband met de ontdekking van Mendel: bewijs van de aanwezigheid van elementaire erfelijke factoren, het vaststellen van de aard van de interactie van deze factoren (de regel van dominantie - recessiviteit) en het ophelderen van kwantitatieve patronen in de splitsing van eigenschappen tijdens kruisen. De tweede fase, die verband hield met het succes van cytologisch onderzoek, eindigde met het bewijs dat chromosomen dragers zijn van erfelijke factoren. Morgan formuleerde en experimenteerde het concept van de koppeling van genen in chromosomen. In het bijzonder werden vier koppelingsgroepen ontdekt door genetische methoden in Drosophila melanogaster, die samenvielen met de gegevens van cytologische onderzoeken. Het volgende in de rij was de kwestie van de volgorde van genen in chromosomen.

Het probleem van intrachromosomale genlokalisatie

Een grondige analyse van het voorkomen van mutaties bij Drosophila maakte het mogelijk een groot aantal uiteenlopende erfelijke veranderingen op te sporen, en het bleek dat elk gen aanleiding kan geven tot een aanzienlijk aantal mutaties. Er zijn bijvoorbeeld mutanten ontdekt met rode, witte, paarse, eosine-, granaat-, ivoor-, rode, melkachtige en cinnaber-ogen. Andere genen worden gekenmerkt door vergelijkbare variabiliteit.

Naarmate er steeds meer nieuwe mutaties werden ontdekt, nam de hoeveelheid informatie toe. lokalisatie van individuele genen op het ene of het andere chromosoom. De sleutel tot het oplossen van de kwestie van de locatie van genen langs de lengte van een chromosoom was Morgan's studie van de verschijnselen van verstoring van de genkoppeling als resultaat van de uitwisseling van secties tussen chromosomen (van één tot meerdere genen in lengte), die hij genaamd crossover (in het Engels: crossover).

Een essentiële fase in het onderzoek naar cross-over was de vaststelling van het feit dat bepaalde genen van chromosoom naar chromosoom bewegen met een bepaalde frequentie die specifiek voor hen is. Morgan suggereerde dat hoe verder de genen zich langs de lengte van het chromosoom uit elkaar bevinden, des te gemakkelijker de kruising tussen de genen kan plaatsvinden, omdat om dicht bij elkaar liggende genen te scheiden er een opening tussen de genen moet komen. De kans op een dergelijke kloof is uiteraard klein. En als dit zo is, dan kan het percentage individuen waarbij kruising heeft plaatsgevonden van het totaal aantal onderzochte individuen dienen als maatstaf voor de afstand tussen genen op een chromosoom. Voor zijn uitmuntende werk op het gebied van de genetica ontving Morgan in 1933 de Nobelprijs.

In 1913 stelde Sturtevant de eerste kaart samen van het geslacht X-chromosoom van Drosophila, gebaseerd op numerieke gegevens over koppeling en kruising waargenomen in zes geslachtsgebonden genen. In 1916 was de chromosomale lokalisatie van honderden genen in Drosophila al bestudeerd en werden ze op alle vier de chromosomen in kaart gebracht. De methode voor het samenstellen van genetische kaarten, ontwikkeld in Drosophila, werd overgebracht naar planten (maïs, leeuwebek) en dieren (muizen).

Het samenstellen van genetische kaarten is een zeer arbeidsintensieve procedure. De genstructuren van chromosomen kunnen gemakkelijk worden ontcijferd in organismen die zich snel voortplanten. Deze laatste omstandigheid is de belangrijkste reden dat de meest gedetailleerde kaarten bestaan ​​voor Drosophila, een aantal bacteriën en bacteriofagen, en de minst gedetailleerde voor planten. Het samenstellen van kaarten voor langlevende organismen (dieren, vaste planten) is een zaak van de toekomst.

Opgemerkt moet worden dat puur genetische methoden voor het bepalen van de lokalisatie van genen op chromosomen op de een of andere manier slechts indirect bewijs leverden van de chromosomale theorie van erfelijkheid, en deze laatste werd nog steeds uitgedaagd door sommige genetici (bijvoorbeeld R. Goldschmidt, 1917 ). Direct bewijs van deze theorie was het fenomeen van niet-disjunctie van geslachtschromosomen (1913, 1916) en verlies van het vierde chromosoom (1921), ontdekt door K. Bridges in Drosophila. In deze gevallen werden genetische voorspellingen op basis van kruisen bevestigd toen karyotypes onder een microscoop werden onderzocht.

Tenslotte werd direct cytologisch bewijs verkregen voor het bestaan ​​van kruising bij Drosophila. In 1909 kwam de Belgische onderzoeker F. Janssens een interessant feit tegen. In de profase van de eerste meiotische deling naderden gepaarde chromosomen elkaar, parallel opgesteld en vervolgens, terwijl ze hun uiteinden raakten, snel gesloten.

Ondanks het volledige contact tussen de chromosomen van de salamanders waarmee Janssens werkte, waren de contouren van elk van de chromosomen vrij duidelijk zichtbaar. Dankzij dit was het mogelijk om op te merken dat tijdens het draaien van chromosomen op de plaats van hun verwevenheid, die hij het chiasma noemde, een uitwisseling van stukjes chromosomen plaatsvond.

Het was echter niet mogelijk om de aanwezigheid van uitwisseling op betrouwbare wijze te bevestigen met behulp van cytologische methoden totdat de Duitse onderzoeker K. Stern (1931) het zogenaamde fenomeen van translocatie gebruikte, dat wil zeggen de overdracht van een gebroken stuk van het ene chromosoom naar een ander chromosoom. Via translocatie slaagde hij erin een stukje van het Drosophila Y-chromosoom over te brengen naar het X-chromosoom, waarna dit laatste eenvoudig kon worden gedetecteerd op cytologische preparaten. Bovendien droeg de resulterende lijn vliegen twee genetische verschillen (hun X-chromosoom had twee gemakkelijk detecteerbare fenotypisch zogenaamde recessieve markergenen).

De tweede fase van het werk was de selectie van een lijn van twee vliegen met een andere soort translocatie. In dit geval werd waargenomen dat een X-chromosoom in tweeën werd gescheurd, waarna een van de helften werd vastgehecht aan een klein Y-chromosoom. Het resterende stuk van het X-chromosoom was zowel cytologisch als genetisch opnieuw duidelijk te onderscheiden - de markerende genen waren dominant.

Stern had dus twee lijnen Drosophila, duidelijk van elkaar onderscheiden door X-chromosomen. Nadat hij beide gemarkeerde X-chromosomen in de zygote van één vrouwtje had verbonden, wachtte hij op de oversteek, waarbij hij dit herkende aan de aard van de expressie van genen. Door cytologisch de cellen van de nakomelingen van de crossover-vlieg te analyseren, kon hij het resultaat van de kruising visueel onder de microscoop waarnemen: het lange X-chromosoom had zijn grote deel verwisseld met een klein stukje van het korte X-chromosoom , met als resultaat dat beide chromosomen nu ongeveer even lang waren. Later werd een soortgelijk experiment met maïs uitgevoerd door B. McClintock (1944).

Kunstmatige mutaties

De grootste prestatie van de experimentele genetica was de ontdekking van het vermogen om kunstmatig mutaties te induceren met behulp van een verscheidenheid aan fysische en chemische middelen. G.A. Nadson en G.S. Filippov (1925) verkregen mutaties in gist onder invloed van radium en röntgenstraling; G. Möller * (1927) - met behulp van röntgenstralen bij Drosophila, en L. Stadler (1928) - door blootstelling aan dezelfde stralen in maïs.

* (Voor de studie van de verschijnselen van koppeling en kruising, evenals de ontdekking van kunstmatige mutagenese, ontving G. Möller in 1946 de Nobelprijs.)

Een nieuwe, uitzonderlijk vruchtbare periode is aangebroken in de studie van het probleem van de variabiliteit. In korte tijd werd bij veel objecten de mutagene werking van straling onderzocht. Er werd vastgesteld dat onder invloed van straling mutaties van welk type dan ook kunnen optreden. Tegelijkertijd was het, om het probleem van het effect van stralingsenergie op biologische systemen te bestuderen, van cruciaal belang om de mutagene activiteit van verschillende soorten straling op te helderen. Het bleek dat alle bekende soorten straling erfelijke veranderingen kunnen veroorzaken. Halverwege de jaren dertig werd een theorie geformuleerd die de kinetische afhankelijkheden van de inactiverende en mutagene effecten van ioniserende straling beschreef: de zogenaamde ‘doeltheorie’. De belangrijkste experimenten die de basis van deze theorie vormden, werden uitgevoerd in de periode 1931 - 1937. N.V. Timofeev-Resovsky, M. Delbrück, R. Zimmer en andere onderzoekers.

Een belangrijke prestatie op het pad naar de kunstmatige productie van mutaties was het werk van V.V. Sacharov (1932, 1938) en M.E. Lobashev (1934, 1935) op het gebied van chemische mutagenese. Sacharov toonde het mutagene effect van jodium en Lobashev - ammonium. Een nieuwe fase in het bestuderen van de rol van chemische factoren in het mutatieproces werd ingeluid door I.A. Rapoport (1943, 1946, 1947) en S. Auerbach (1943), die wezen op de krachtige mutagene werking van sommige chemicaliën.

Momenteel zijn er een groot aantal stoffen bekend die het mutatieproces versterken. Er is een theorie ontwikkeld over de werking van mutagene verbindingen op erfelijke structuren, en problemen met betrekking tot de specificiteit van de werking van mutagene stoffen worden intensief ontwikkeld.

Classificatie van mutaties

Een grote hoeveelheid materiaal die is verzameld op het gebied van het bestuderen van erfelijke variabiliteit heeft het mogelijk gemaakt een classificatie van soorten mutaties te creëren.

Het bestaan ​​van drie klassen mutaties werd vastgesteld: gen, chromosomaal en genomisch. De eerste klasse omvat veranderingen die slechts één gen beïnvloeden. In dit geval wordt ofwel het werk van het gen volledig verstoord en als gevolg daarvan verliest het lichaam een ​​van zijn functies, ofwel verandert de functie. Chromosomale mutaties, d.w.z. veranderingen in de structuur van chromosomen, zijn op hun beurt onderverdeeld in verschillende typen. Naast de hierboven besproken translocaties kan verdubbeling, verdrievoudiging, enz. van individuele delen van het chromosoom optreden. Dergelijke mutaties worden duplicaties genoemd. Soms blijft een afgebroken stukje van een chromosoom op hetzelfde chromosoom achter, maar komt het ondersteboven terecht; in dit geval verandert de volgorde van genen in het chromosoom. Dit type mutatie wordt een inversie genoemd. Als een deel van een chromosoom verloren gaat, wordt dit een deletie of tekort genoemd. Al deze soorten chromosomale herschikkingen worden gecombineerd onder de algemene term: chromosomale afwijkingen.

Ten slotte kunnen mutaties worden uitgedrukt in veranderingen in het aantal chromosomen. Dergelijke mutaties worden genomisch genoemd. Het bleek dat individuele chromosomen kunnen worden verdubbeld of verloren kunnen gaan, wat resulteert in de vorming van heteroploïden. Vaker neemt de set chromosomen meerdere keren toe en ontstaan ​​er polyploïden, dat wil zeggen cellen of hele organismen met overtollige sets chromosomen.

De studie van chromosoomsets (karyotypes) van verschillende soorten heeft het wijdverbreid voorkomen van polyploïdie in de natuur aan het licht gebracht, vooral onder planten, waarvan er vele een groot aantal polyploïde series zijn beschreven. Vertegenwoordigers van het geslacht Triticum zijn bijvoorbeeld in de volgende rij gerangschikt: Triticum toposossitis heeft 14 chromosomen (diploïden); Tr. turgidum, Tr. durum draagt ​​28 chromosomen (tetraploïde); bij Tr. vulgare en Tr. spelta, het aantal chromosomen is 42 (hexaploïden). In het geslacht Solanum zijn de volgende series teruggevonden: 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96, 108, 144 chromosomen (het haploïde aantal chromosomen in dit geslacht kan tot 24 keer worden vermenigvuldigd). Het geslacht Rosa wordt gekenmerkt door het volgende: 14, 21, 28, 35, 42, 56 chromosomen. Polyploïde reeksen bevatten niet noodzakelijkerwijs leden met dubbele, verviervoudigde, zesvoudige, enz. sets chromosomen. In het geslacht Crepis is er dus duidelijk gedefinieerde polyploïdie, maar het aantal chromosomen op een rij neemt als volgt toe: 6, 8, 10, 12, 16, 18, 24, 40, 42. Er zijn veel van dergelijke geslachten in de plant koninkrijk.

Kunstmatige productie van polyploïden

Na de ontdekking van natuurlijke polyploïden was het mogelijk om polyploïden van verschillende organismen kunstmatig te verkrijgen. Deze ontdekking was de belangrijkste prestatie van de experimentele genetica.

Een van de eerste kunstmatige polyploïden waren tomaten en nachtschade met viervoudige sets chromosomen, verkregen door G. Winkler in 1916. Met de ontdekking van polyploïdogene stoffen (de alkaloïde colchicine, een aardolie-sublimatieproduct - acetanafteen, enz.), werd het mogelijk om versnellen ongebruikelijk de productie van polyploïden en beginnen op basis daarvan met de selectie van nieuwe, hoogproductieve plantenvariëteiten.

In 1927 creëerde G.D. Karpechenko, met behulp van de polyploïdiemethode, voor het eerst ter wereld een nieuw organisme dat niet in de natuur voorkomt, genaamd Raphanobrassica, waarin de chromosomen van radijs (Raphanus) werden gecombineerd met de chromosomen van kool (Brassica) . Afhankelijk van het gehalte aan chromosomen van een of andere soort in de cellen van de nieuwe plant, veranderde de vorm van de vrucht. Dus met een gelijk aantal van beide chromosomen was de vrucht half zeldzaam, half kool; met een combinatie van 9 zeldzame en 18 koolchromosomen was het tweederde kool en een derde zeldzaam, enz. Bij het beoordelen van zijn werk merkte Karpechenko op dat het kan worden beschouwd als een experimentele onderbouwing van de theorie van de hybride oorsprong van polyploïde soorten. . De Zweedse geneticus A. Müntzing (1930) slaagde er met behulp van de kruismethode in om een ​​derde - 32-chromosoom - G. tetrahit (1932) te verkrijgen uit twee 16-chromosomale soorten pickleweed (Galeopsis speciosa, G. pubescens).

Later werd ontdekt dat polyploïdie niet beperkt is tot de plantenwereld. Met behulp van dezelfde polyploïdisatiemethode bereikte B.L. Astaurov in de jaren 40 de productie van vruchtbare hybriden door zijderupsen van twee soorten, Bombuch mori en B. mandarina, te kruisen.

Het bestuderen van de genetische basis van evolutie

Het bewijs van de stelling dat recessieve eigenschappen niet te onderscheiden zijn bij het kruisen van organismen, naar voren gebracht door Mendel, bleek erg belangrijk te zijn voor de ontwikkeling van evolutionaire leerstellingen. Dit standpunt maakte het mogelijk om het bezwaar van de Engelse wiskundige F. Jenkin te overwinnen dat nieuw opkomende erfelijke veranderingen in de natuur zich niet in de natuur kunnen verspreiden als gevolg van ‘ontbinding’ onder de omringende massa van normale, onveranderde individuen. Na de herontdekking van de wetten van Mendel en het bewijs dat de factoren die de ontwikkeling van erfelijke kenmerken bepalen, zonder fragmentatie aan nakomelingen worden doorgegeven, werd de 'Jenkip-nachtmerrie' verdreven. Het werd duidelijk dat alle mutaties die van nature voorkomen niet verdwijnen, maar overgaan in een recessieve toestand of dominant blijven (zie ook hoofdstuk 17).

In 1904 onderbouwde K. Pearson de zogenaamde wet van het stabiliseren van kruising, volgens welke, onder omstandigheden van vrije kruising, bij elke initiële verhouding van het aantal homozygote en heterozygote oudervormen, als resultaat van de eerste kruising, een staat ontstaat Er ontstaat een evenwicht binnen de gemeenschap. In 1908 kwam de Engelse wiskundige G. Hardy tot de conclusie dat in onbeperkt grote populaties, bij aanwezigheid van vrije kruising, bij afwezigheid van mutatiedruk, migratie en selectie, het relatieve aantal homozygoot (zowel dominant als recessief) en heterozygoot individuen zullen constant blijven, op voorwaarde dat het product van het aantal homozygote (dominant op recessieve) individuen gelijk is aan het kwadraat van de helft van het aantal heterozygote vormen. Volgens de wet van Hardy (vaak ook de wet van Hardy-Weiberg genoemd) zou er dus in een populatie in de aanwezigheid van vrije kruising een volledig bepaalde en evenwichtshandhaafde verdeling van mutante vormen moeten zijn. Benadrukt moet worden dat hoewel de wiskundig strikte vorm van deze patronen een heel duidelijk idee gaf van de genetische basis van het evolutionaire proces, deze patronen lange tijd niet door evolutiebiologen werden herkend. Er was een kloof tussen het darwinisme en de genetica, en het werk op het ene gebied werd volledig geïsoleerd uitgevoerd van het werk op het andere gebied.

Pas in 1926 publiceerde S.S. Chetverikov een groot werk dat voor het eerst de aandacht vestigde op de algemene biologische betekenis van de berekeningen van Pearson, Hardy e.a. Chetverikov onderzocht in detail de biologische en genetische grondslagen van de evolutie (de rol van mutaties, of genovariaties (in zijn terminologie, de verspreiding van mutaties in omstandigheden van vrije kruising, de rol van natuurlijke selectie en isolatie, de rol van de genotypische omgeving) en legden de basis voor een nieuwe wetenschappelijke discipline: populatiegenetica. De verdere ontwikkeling van populatiegenetica werd geassocieerd met de werken van S. Wright, R. Fisher, N.P. Dubinin, F.G. Dobzhansky en anderen.

Chetverikov en zijn studenten N.K. Belyaev, S.M. Gershenzon, P.F. Rokitsky en D.D. Romashov waren de eersten die een experimentele genetische analyse uitvoerden van natuurlijke populaties van Drosophila, die hun verzadiging met recessieve mutaties volledig bevestigden. Soortgelijke resultaten werden verkregen door E.A. en N.V. Timofeev-Resovsky bij het bestuderen van Drosophila-populaties (1927 - 1931), evenals door andere onderzoekers.

Chetverikovs ideeën dienden als basis voor verder onderzoek naar populatiegenetica. De door Pearson en Hardy afgeleide patronen waren alleen geldig voor ‘ideale’ populaties. Daaropvolgende analyse van de conclusies van deze auteurs toonde aan dat ze alleen van toepassing zijn op een abstracte, onbeperkte populatie; in echte populaties wijkt de werkelijke frequentie van mutatieretentie af van de verwachte frequentie. Dit proces wordt uitgevoerd volgens probabilistische wetten en leidt tot een scherpe herstructurering van de genetische structuur van de bevolking. Aangezien van alle nakomelingen van welk ouderpaar dan ook, slechts twee individuen geslachtsrijp worden en gemiddeld nakomelingen krijgen, hangt de mogelijkheid om een ​​nieuw opgekomen mutatie in de populatie in stand te houden van vele redenen af ​​(de waarschijnlijkheid van de dood; de frequentie van hernieuwde mutaties). - het voorkomen van dezelfde mutatie; verschillen in het aantal nakomelingen dat overblijft van verschillende ouders, mate van isolatie in de populatie, enz.).

Er werd vastgesteld dat het behoud en de verspreiding van mutaties in een populatie wordt bepaald door genetisch-automatische processen. Een gedetailleerde analyse van deze processen werd uitgevoerd door Romashov (1931), Dubinin (1931) en Wright (1921, 1931). Laatstgenoemde noemde ze ‘het fenomeen van genetische drift in een populatie’, en Chetverikov noemde ze ‘genetisch-stochastisch’, waarmee hij hun probabilistisch-statistische aard benadrukte. Statistische analyse, ondersteund door experimenten in echte populaties, toonde aan dat van de 104 verschillende gelijktijdig voorkomende mutaties er na 100 generaties gemiddeld ongeveer 150 mutaties overblijven, en na 500 generaties slechts 40 *. Als gevolg van genetisch-automatische processen worden dus veel opkomende mutaties vernietigd en slechts enkele worden op het niveau van merkbare concentraties gebracht. Omdat selectie in een populatie sterk afhangt van de gemiddelde concentraties van allelen, zou een toename van het aantal individuele mutaties als gevolg van genetisch-automatische processen moeten leiden tot een sterke toename van de selectiesnelheid in de populatie. Vanwege de probabilistische aard van genetisch-automatische processen kunnen ze individuele mutaties elimineren of hun aantal vergroten, waardoor selectie het ‘trial and error’-mechanisme kan uitvoeren. Genetisch-automatische processen brengen zeldzame mutaties voortdurend op het niveau van selectie en helpen deze laatste daardoor snel nieuwe varianten van mutanten te ‘heroverwegen’. Als selectie mutaties afwijst, verplaatsen ze zich snel naar een zone met lage concentraties of verdwijnen ze volledig uit de populatie; als ze door selectie worden opgepikt, verspreiden ze zich snel door de bevolking, waarbij ze de lange fase van het blijven in lage concentratie, ontoegankelijk voor selectie, omzeilen. Genetisch-automatische processen versnellen dus de evolutie van nieuwe mutaties door de vroege stadia van reproductie van nieuw opgekomen mutaties te verminderen.

* (I.P. Dubinin. Evolutie van populaties en straling. M., Atomizdat, 1966.)

Een gedetailleerde studie van de genetische structuur van natuurlijke populaties en de snelheid van verspreiding van mutaties in de natuur is nu een vakgebied van de biologie geworden, actief ontwikkeld op basis van wiskundige methoden. Van groot belang voor de ontwikkeling van dit vakgebied zijn modelexperimenten waarin het lot van experimenteel gecreëerde populaties wordt bestudeerd en de rol van verschillende vormen van isolatie en selectie wordt bepaald.

Het probleem van genfragmentatie

Aan het begin van de jaren dertig van de twintigste eeuw. De fundamenten van de gentheorie werden gevormd. Reeds bij de eerste resultaten van de hybridologische analyse werd het probleem van de discretie van erfelijk materiaal aan de orde gesteld. In de experimenten van Mendel kreeg dit idee betrouwbare experimentele bevestiging. Men geloofde dat het gen verantwoordelijk was voor de ontwikkeling van één eigenschap en tijdens kruisingen als een ondeelbaar geheel werd overgedragen. De ontdekking van mutaties en het oversteken bevestigde aanvankelijk ook de ondeelbaarheid van genen. Zo verkreeg A. Katell andere mutanten van gemuteerde (gele) fruitvliegjes, maar elke nieuwe mutatie veroverde het hele gen. N.V. Timofeev-Resovsky (1925-1929), G. Möller (1928) en M. Demerets (1928), nadat ze zogenaamde omgekeerde mutaties hadden ontvangen (dat wil zeggen, gemuteerde vliegen in normale vliegen veranderden), zorgden ervoor dat één toestand van het gen volledig vervangen door een nieuwe. Bij het bestuderen van cross-over bleek ook dat tijdens dit proces stukjes chromosomen van verschillende lengte kunnen worden overgedragen, maar dat het minimaal overgedragen gebied overeenkomt met één gen. Er zijn nooit hiaten in het gen waargenomen. Als resultaat van het generaliseren van al deze gegevens kreeg de definitie van een gen de volgende formulering: een gen is een elementaire eenheid van erfelijkheid, gekenmerkt door een zeer specifieke functie, die muteert tijdens het oversteken als geheel. Met andere woorden, een gen is een eenheid van genetische functie, mutatie en kruising.

In 1928 onderging deze schijnbaar gevestigde theorie over de ondeelbaarheid van het gen zijn eerste beperking. Onmiddellijk na de ontdekking van de mutagene werking van röntgenstraling werden ze in veel laboratoria over de hele wereld gebruikt om mutaties te veroorzaken. Dergelijk werk werd ook uitgevoerd in het laboratorium van A. S. Serebrovsky van het Biologisch Instituut. K.A. Timiryazeva. In 1928 begon N.P. Dubinin in hetzelfde laboratorium het effect van röntgenstralen op fruitvliegjes te bestuderen en ontdekte een ongebruikelijke mutatie. De vorming van borstelharen op het lichaam van vliegen wordt gecontroleerd door een speciaal scute-gen. De mutatie van het scute-gen, voor het eerst ontdekt door de Amerikaanse geneticus Paine (1920), verscheen meer dan eens in experimenten, en toen het verscheen, werd de ontwikkeling van negen setae onderdrukt. De door Dubinin geïdentificeerde scute-mutatie onderdrukte de ontwikkeling van slechts vier borstelharen. Sinds het algemeen aanvaarde concept van een volledige mutatie van een gen, leek het verschijnen van een dergelijke mutatie volkomen onbegrijpelijk. In het volgende experiment werd een mutatie gevonden die niet 4 of 9, maar 18 borstelharen op het lichaam van de vlieg aantastte. Met andere woorden, het was alsof twee genen tegelijk beschadigd raakten. Dubinin duidde deze mutaties aan met de symbolen scute-1, scute-2 en scute-Z. Het werd duidelijk dat een gen geen ondeelbare genetische structuur is, maar een gebied van een chromosoom waarvan de afzonderlijke delen onafhankelijk van elkaar kunnen muteren. Dit fenomeen werd Serebrovsky-stap-allelomorfisme genoemd.

Na N.P. Dubinin vond II Agol een vierde mutatie - scute-4, die niet samenviel met de eerste drie; A. E. Gaisinovich - scute-5; toen ontdekte AS Serebrovsky de scute-b-mutatie; SG Levit - scute-7; B. N. Sidorov - scute-8; N. P. Dubinin - mutaties scute-9, scute-10, scute-11, scute-13, scute-15, scute-16, scute-17; HI Shapiro - scute-12; LV Ferry - scute-14. Zo werd het fenomeen genfragmentatie eindelijk bewezen.

Een van de belangrijkste voordelen van het werk aan de studie van stapsgewijze allelomorfen was de kwantitatieve methode om rekening te houden met mutanten. Nadat ze een systeem hadden ontwikkeld dat het mogelijk maakte om het resultaat van elke mutatie kwantitatief te evalueren, ontdekten Serebrovsky, Dubinin en andere auteurs vervolgens het fenomeen van het complementeren van het ene mutante gen met het andere. In dit geval werd de verminderde functie van één gen gecorrigeerd door de normale functie van een ander gen. Het tweede gen kan op zijn beurt defect zijn in een ander gebied dat normaal was in het eerste gen. Dit fenomeen werd vervolgens herontdekt in micro-organismen en werd complementatie genoemd. Voor een reeks werken over de chromosomale theorie van erfelijkheid en de theorie van mutaties ontving Dubinin in 1966 de Leninprijs.

Nadat Serebrovsky en de staf van zijn laboratorium de mutatiefragmentatie van het gen hadden aangetoond, konden ze de fragmentatie van het gen echter lange tijd niet bevestigen door middel van kruising. Feit is dat de resolutie van oversteken in relatie tot de chromosomen van hogere organismen zeer beperkt is. Om een ​​genbreuk op te sporen, was het nodig om een ​​groot aantal vliegen te testen. Een dergelijk experiment kon pas in 1938 worden georganiseerd, toen N.P. Dubinin, N.N. Sokolov en G.G. Tinyakov het scute-gen konden doorbreken en hun resultaat cytologisch konden controleren op de gigantische chromosomen van de speekselklieren van Drosophila. De uiteindelijke oplossing voor de vraag of een gen niet alleen mutatief maar ook mechanisch deelbaar is, werd gevonden in de werken van M. Green (1949), E. Lewis (1951) en G. Pontecorvo (1952). Uiteindelijk werd vastgesteld dat het onjuist is om het gen als een ongewoon stabiele, verder ondeelbare structuur te beschouwen. De tijd is gekomen om een ​​nieuwe gentheorie te ontwikkelen, om specifieke fysieke structuren te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de implementatie van verschillende genetische functies. Het was vanwege puur technische problemen niet mogelijk om deze problemen in complexe meercellige organismen op te lossen, omdat het hiervoor nodig was om tien- en honderdduizenden vliegen te bestuderen. Micro-organismen kwamen te hulp.

De overstap naar genetisch onderzoek op micro-organismen was de grootste stap voorwaarts in het onderzoek naar genetische problemen. De nieuwe onderzoeksobjecten hadden het voordeel dat ze enorme populaties voortbrachten, extreem snel vermenigvuldigden, over een uiterst eenvoudig genetisch apparaat beschikten (hun chromosomen bestaan ​​uit één enkel DNA-molecuul) en over duidelijke, goed selecteerbare mutanten beschikten. Met de ontwikkeling van experimenten met micro-organismen verschoof de genetica naar het moleculaire niveau van onderzoek, wat antwoorden opleverde voor veel mysteries van de organisatie van levende wezens.

De chromosomale theorie van erfelijkheid is gebaseerd op de kennis van wetenschappers over de structuur van genen en hun overdracht naar volgende generaties. Dit maakt het mogelijk om enkele vragen te beantwoorden die verband houden met onze afkomst, externe gegevens, gedrag, ziekten, enz. De chromosomale theorie van erfelijkheid bestaat uit de volgorde van overdracht van ouders op kinderen van informatie gevonden in genen, die samen aanleiding geven tot een nieuwe persoon.

Erfelijkheid

Informatie wordt geërfd via duizenden genen die zich in de kernen van de eicel en het sperma bevinden, waardoor een nieuw organisme ontstaat. Elk gen heeft een code die één specifiek type eiwit synthetiseert. Dit proces verloopt ordelijk, waardoor het mogelijk is de kenmerken van de toekomstige generatie te voorspellen. Dit wordt verklaard door het feit dat genen (overervingseenheden) in een bepaalde volgorde worden gecombineerd. Een interessant feit blijft dat elke cel een paar chromosomen bevat die verantwoordelijk zijn voor één eiwit. Elk gen is dus gepaard (allelisch). Eén van hen domineert, de ander bevindt zich in een “slapende” staat. Dit is inherent aan alle cellen van het lichaam, behalve de geslachtscellen (die hebben slechts één DNA-streng om tijdens de fusie tot een zygoot een volwaardige kern te vormen met een volledige set chromosomen). Deze eenvoudige waarheden worden de ‘chromosomale theorie van erfelijkheid’ of Mendeliaanse genetica genoemd.

Nakomelingen

Tijdens de vorming van gameten scheiden paren genen, maar tijdens de bevruchting gebeurt er iets anders: de genen van de eicel en het sperma worden gecombineerd. De nieuwe combinatie maakt het mogelijk om de ontwikkeling van bepaalde kenmerken bij nakomelingen in kaart te brengen. Omdat elke ouder allelische genen heeft, kunnen ze niet voorspellen welke genen aan het kind zullen worden doorgegeven. Volgens een van de wetten van Mendel zijn dominante genen natuurlijk sterker, en daarom is de kans groot dat ze zich bij een kind zullen manifesteren, maar het hangt allemaal af van het geval.

Ziekten

Menselijke chromosomen bestaan ​​uit 23 paren. Soms kan de set onjuist zijn als gevolg van de aanhechting van een extra gen. Er kunnen dan verschillende soorten mutaties ontstaan. Dit wordt ook wel "chromosomaal syndroom" genoemd - een verandering in de structuur van de DNA-keten: inversie van een chromosoom, het verlies ervan, duplicatie, herschikking in een bepaald gebied. Het is ook mogelijk om delen van ongelijksoortige chromosomen uit te wisselen, een bepaald deel te herschikken of een gen van het ene chromosoom naar het andere over te brengen. De volgende ziekten zijn opvallende voorbeelden van dergelijke manifestaties.

1. Cry of the cat-syndroom

De chromosomale theorie van erfelijkheid bevestigt dat een dergelijke aandoening wordt veroorzaakt door het verlies van de korte arm van het vijfde chromosoom. Deze ziekte manifesteert zich in de eerste minuten van het leven in de vorm van huilen, vergelijkbaar met het ‘miauw’ van een kat. Na enkele weken verdwijnt dit symptoom. Hoe ouder het kind, hoe abnormaler de ontwikkeling zichtbaar is: aanvankelijk onderscheidt hij zich door een laag gewicht, daarna wordt de asymmetrie van het gezicht steeds duidelijker merkbaar, verschijnt microcefalie, schuine ogen, de neusbrug is breed, abnormale oren met een uitwendige gehoorgang en een mogelijk hartafwijking. Fysieke en mentale retardatie is een integraal onderdeel van de ziekte.

• Aneuploïdie(het aantal chromosomen is geen veelvoud van de haploïde set). Een sprekend voorbeeld is het Edwards-syndroom. De foetus manifesteert zich bij een vroege geboorte en heeft hypoplasie van de skeletspieren, een laag gewicht en microcefalie. De aanwezigheid van een gespleten lip, de afwezigheid van een grote teen, defecten aan inwendige organen en hun abnormale ontwikkeling worden bepaald. Slechts enkelen overleven en blijven hun hele leven geestelijk gehandicapt.
• Polyploïdie(meerdere aantallen chromosomen). Patau-syndroom manifesteert zich door externe en mentale afwijkingen. Kinderen worden doof geboren en hebben een verstandelijke beperking. De chromosomale erfelijkheidstheorie wordt altijd bevestigd, waardoor het mogelijk is de ontwikkeling van de foetus in de baarmoeder te voorspellen en, indien nodig, de zwangerschap af te breken.

Onderwerp 32. Chromosomale theorie van erfelijkheid. Morgan's wet

Invoering
1. T.G. Morgan - de grootste geneticus van de 20e eeuw.
2. Aantrekking en afstoting
3. Chromosomale theorie van erfelijkheid
4. Onderlinge rangschikking van genen
5. Kaarten van koppelingsgroepen, lokalisatie van genen in chromosomen
6. Cytologische kaarten van chromosomen
7. Conclusie
Bibliografie

1. INLEIDING

De derde wet van Mendel – de regel van onafhankelijke overerving van karakters – kent aanzienlijke beperkingen.
In Mendels eigen experimenten en in de eerste experimenten die werden uitgevoerd na de tweede ontdekking van de wetten van Mendel, werden genen op verschillende chromosomen bij het onderzoek betrokken, en als resultaat werden er geen discrepanties met de derde wet van Mendel gevonden. Iets later werden feiten gevonden die deze wet tegenspreken. De geleidelijke accumulatie en studie ervan leidde tot de vaststelling van de vierde erfelijkheidswet, de wet van Morgan genaamd (ter ere van de Amerikaanse geneticus Thomas Gent Morgan, die deze als eerste formuleerde en onderbouwde), of de regel van koppeling.
In 1911 schreef Morgan in het artikel ‘Vrije segregatie in tegenstelling tot aantrekking in Mendeliaanse erfelijkheid’: ‘In plaats van vrije segregatie in Mendeliaanse zin vonden we een ‘associatie van factoren’ die dicht bij elkaar op de chromosomen waren gelokaliseerd. Cytologie leverde het mechanisme dat nodig was voor de experimentele gegevens.
Deze woorden formuleren in het kort de belangrijkste bepalingen van de chromosomale theorie van erfelijkheid, ontwikkeld door T.G. Morgan.

1. T.G. MORGAN – DE GROOTSTE GENETICUS van de 20e eeuw.

Thomas Gent Morgan werd geboren op 25 september 1866 in Kentucky (VS). In 1886 studeerde hij af aan de universiteit van deze staat. In 1890 behaalde T. Morgan zijn doctoraat in de wijsbegeerte en het jaar daarop werd hij professor aan een vrouwencollege in Pennsylvania. De belangrijkste periode van zijn leven was verbonden aan Columbia University, waar hij vanaf 1904 25 jaar lang hoofd was van de afdeling experimentele zoölogie. In 1928 werd hij uitgenodigd om leiding te geven aan een biologisch laboratorium dat speciaal voor hem was gebouwd aan het California Institute of Technology, in een stad in de buurt van Los Angeles, waar hij tot aan zijn dood werkte.
De eerste studies van T. Morgan waren gewijd aan kwesties van experimentele embryologie.
In 1902 suggereerde de jonge Amerikaanse cytoloog Walter Setton (1877-1916), die in het laboratorium van E. Wilson (1856-1939) werkte, dat de eigenaardige verschijnselen die het gedrag van chromosomen tijdens de bevruchting kenmerken, naar alle waarschijnlijkheid een mechanisme waren van Mendeliaanse patronen. T. Morgan was goed op de hoogte van E. Wilson zelf en van het werk van zijn laboratorium, en daarom, toen hij in 1908 bij mannelijke phylloxera de aanwezigheid van twee soorten sperma vaststelde, waarvan er één een extra chromosoom had, werd aangenomen dat er een verbinding ontstond onmiddellijk met de introductie van geschikte chromosomen. Dus ging T. Morgan verder met de problemen van de genetica. Hij kwam op het idee dat niet alleen geslacht geassocieerd is met chromosomen, maar dat er misschien ook andere erfelijke neigingen in gelokaliseerd zijn.
Het bescheiden budget van het universitaire laboratorium dwong T. Morgan op zoek te gaan naar een geschikter object voor experimenten in de studie van erfelijkheid. Van muizen en ratten gaat hij over naar de fruitvlieg Drosophila, waarvan de keuze uiterst succesvol bleek te zijn. Het werk van de school van T. Morgan, en vervolgens van de meeste andere genetische onderzoeksinstellingen, concentreerde zich op dit object. Belangrijke ontdekkingen in de genetica van de jaren 20-30. XX eeuw geassocieerd met Drosophila.
In 1910 werd het eerste genetische werk van T. Morgan, ‘Sex-Limited Heredity in Drosophila’, gepubliceerd, waarin de mutatie met witte ogen werd beschreven. Het daaropvolgende, werkelijk gigantische werk van T. Morgan en zijn collega's maakte het mogelijk om de gegevens van cytologie en genetica tot één geheel te verbinden en culmineerde in de creatie van de chromosomale theorie van erfelijkheid. De belangrijkste werken van T. Morgan, ‘Structurele basis van erfelijkheid’, ‘Gentheorie’, ‘Experimentele grondslagen van evolutie’ en andere markeren de voortschrijdende ontwikkeling van de genetische wetenschap.
Onder biologen van de twintigste eeuw. T. Morgan onderscheidt zich als briljant experimenteel geneticus en als onderzoeker van een breed scala aan onderwerpen.
In 1931 werd T. Morgan verkozen tot erelid van de USSR Academy of Sciences, en in 1933 ontving hij de Nobelprijs.

2. AANTREKKING EN AFWEER

Voor het eerst werd een afwijking van de regel van onafhankelijke overerving van karakters opgemerkt door Bateson en Punnett in 1906 toen ze de aard van de overerving van bloemkleur en stuifmeelvorm bij siererwten bestudeerden. Bij de zoete erwt is de paarse bloemkleur (gecontroleerd door het B-gen) dominant over rood (afhankelijk van gen B), en de langwerpige vorm van volwassen stuifmeel (“lang stuifmeel”), geassocieerd met de aanwezigheid van 3 poriën, die gecontroleerd wordt door het L-gen, domineert “rond” stuifmeel met 2 poriën, waarvan de vorming wordt gecontroleerd door het l-gen.
Bij het kruisen van paarse siererwten met lang stuifmeel en rode siererwten met rond stuifmeel hebben alle planten van de eerste generatie paarse bloemen en lang stuifmeel.
In de tweede generatie werden onder de 6.952 onderzochte planten 4.831 planten met paarse bloemen en lang stuifmeel, 390 met paarse bloemen en rond stuifmeel, 393 met rode bloemen en lang stuifmeel, en 1.338 met rode bloemen en rond stuifmeel gevonden.
Deze verhouding komt goed overeen met de splitsing die verwacht wordt als tijdens de vorming van gameten van de eerste generatie de genen B en L 7 keer vaker voorkomen in de combinaties waarin ze werden aangetroffen in de oudervormen (BL en bl) dan in nieuwe combinaties (Bl en bL) (Tabel 1).
Het lijkt erop dat de genen B en L, maar ook b en l, tot elkaar aangetrokken worden en slechts met moeite van elkaar gescheiden kunnen worden. Dit gedrag van genen werd genaantrekking genoemd. De veronderstelling dat gameten met de B- en L-genen in de combinaties waarin ze in de oudervormen werden gepresenteerd 7 keer vaker worden aangetroffen dan gameten met een nieuwe combinatie (in dit geval Bl en bL) werd direct bevestigd in de resultaten, de zogenaamde kruisen analyseren.
Bij het kruisen van eerste generatie (F1) hybriden (genotype BbLl) met een recessieve ouder (bbll) werd de volgende verdeling verkregen: 50 planten met paarse bloemen en lang stuifmeel, 7 planten met paarse bloemen en rond stuifmeel, 8 planten met rode bloemen en lang stuifmeel, en 47 planten met rode bloemen en rond stuifmeel, wat zeer goed overeenkomt met de verwachte verhouding: 7 gameten met oude genencombinaties en 1 gameet met nieuwe combinaties.
Bij die kruisingen waarbij één van de ouders het BBll-genotype had en de ander het bbLL-genotype, had de segregatie bij de tweede generatie een heel ander karakter. In één van deze F2-kruisingen waren er 226 planten met paarse bloemen en lang stuifmeel, 95 met paarse bloemen en rond stuifmeel, 97 met rode bloemen en lang stuifmeel, en één plant met rode bloemen en rond stuifmeel. In dit geval lijkt het erop dat de B- en L-genen elkaar afstoten. Dit gedrag van erfelijke factoren werd genafstoting genoemd.
Omdat het aantrekken en afstoten van genen zeer zeldzaam was, werd het beschouwd als een soort anomalie en een soort genetische nieuwsgierigheid.
Iets later werden nog een aantal gevallen van aantrekking en afstoting ontdekt bij siererwten (bloemvorm en bladokselkleur, bloemkleur en bloemzeilvorm, en enkele andere paren karakters), maar dit veranderde niets aan de algemene beoordeling van het fenomeen aantrekking en afstoting als een anomalie.
De beoordeling van dit fenomeen veranderde echter dramatisch na 1910-1911. T. Morgan en zijn studenten ontdekten talloze gevallen van aantrekking en afstoting bij de fruitvlieg Drosophila, een zeer gunstig object voor genetisch onderzoek: de teelt ervan is goedkoop en kan op zeer grote schaal in laboratoriumomstandigheden worden uitgevoerd, de levensduur is kort en in een jaar kun je enkele tientallen generaties krijgen, gecontroleerde kruisingen zijn eenvoudig te implementeren; er zijn slechts 4 paar chromosomen, waaronder een paar seksuele chromosomen die duidelijk van elkaar te onderscheiden zijn.
Dankzij dit ontdekten Morgan en zijn collega's snel een groot aantal mutaties in erfelijke factoren die eigenschappen bepalen die duidelijk zichtbaar en gemakkelijk te bestuderen zijn, en konden ze talloze kruisen uitvoeren om de aard van de overerving van deze eigenschappen te bestuderen. Het bleek dat veel genen in de Drosophila-vlieg niet onafhankelijk van elkaar worden overgeërfd, maar wederzijds worden aangetrokken of afgestoten, en dat genen die een dergelijke interactie vertonen in verschillende groepen kunnen worden verdeeld, waarbinnen alle genen een min of meer sterk tot uitdrukking gebrachte wederzijdse aantrekking of afstoting vertonen. afstoting.
Op basis van een analyse van de resultaten van deze onderzoeken suggereerde T.G. Morgan dat aantrekking plaatsvindt tussen niet-allelomorfe genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden en blijft bestaan ​​totdat deze genen van elkaar worden gescheiden als gevolg van chromosoombreuk tijdens reductiedeling, en afstoting optreedt. in gevallen waarin de onderzochte genen zich op verschillende chromosomen van hetzelfde paar homologe chromosomen bevinden
Hieruit volgt dat het aantrekken en afstoten van genen verschillende aspecten zijn van hetzelfde proces, waarvan de materiële basis de verschillende rangschikking van genen in de chromosomen is. Daarom stelde Morgan voor om de twee afzonderlijke concepten van ‘aantrekking’ en ‘afstoting’ van genen op te geven en te vervangen door één algemeen concept van ‘genenkoppeling’, in de overtuiging dat dit afhangt van hun locatie binnen één chromosoom in een lineaire volgorde.

3. CHROMOSOMALE THEORIE VAN ERFGOED

Bij verder onderzoek naar genkoppeling werd al snel vastgesteld dat het aantal koppelingsgroepen in Drosophila (4 groepen) overeenkomt met het haploïde aantal chromosomen in deze vlieg, en alle genen die voldoende gedetailleerd waren bestudeerd, werden verdeeld over deze 4 koppelingsgroepen. Aanvankelijk bleef de relatieve locatie van genen binnen een chromosoom onbekend, maar later werd een techniek ontwikkeld om de volgorde van de locatie van genen in dezelfde koppelingsgroep te bepalen, op basis van de kwantitatieve bepaling van de sterkte van de koppeling daartussen.
De kwantitatieve bepaling van de sterkte van de genkoppeling is gebaseerd op de volgende theoretische uitgangspunten. Als twee genen A en B in een diploïde organisme zich op één chromosoom bevinden, en recessieve allelomorfen van deze genen a en b bevinden zich op een ander chromosoom dat daar homoloog aan is, dan kunnen de genen A en B van elkaar scheiden en nieuwe combinaties aangaan met hun recessieve allelomorfen alleen in het geval dat het chromosoom waarin ze zich bevinden in het gebied tussen deze genen wordt verbroken en op de plaats van de breuk een verbinding ontstaat tussen delen van dit chromosoom en zijn homoloog.
Dergelijke breuken en nieuwe combinaties van chromosoomgebieden komen feitelijk voor tijdens de conjugatie van homologe chromosomen tijdens reductiedeling. Maar in dit geval vindt uitwisseling van secties meestal niet plaats tussen alle vier de chromatiden waaruit de chromosomen van bivalenten bestaan, maar alleen tussen twee van deze vier chromatiden. Daarom bestaan ​​de chromosomen gevormd als gevolg van de eerste deling van de meiose, tijdens dergelijke uitwisselingen, uit twee ongelijke chromatiden - onveranderd en gereconstrueerd als resultaat van de uitwisseling. Bij de II-deling van de meiose divergeren deze ongelijke chromatiden naar tegengestelde polen, en dankzij dit ontvangen haploïde cellen die het gevolg zijn van reductiedeling (sporen of gameten) chromosomen die uit identieke chromatiden bestaan, maar slechts de helft van de haploïde cellen ontvangt gereconstrueerde chromosomen, en de tweede helft ontvangt onveranderd.
Deze uitwisseling van chromosoomsecties wordt cross-over genoemd. Als alle andere factoren gelijk blijven, komt het oversteken tussen twee genen op hetzelfde chromosoom minder vaak voor naarmate ze dichter bij elkaar liggen. De frequentie van kruising tussen genen is evenredig met de afstand ertussen.
Het bepalen van de frequentie van oversteken gebeurt doorgaans aan de hand van zogenaamde analytische kruisingen (het kruisen van F1-hybriden met een recessieve ouder), al kan hiervoor ook F2 verkregen uit zelfbestuiving van F1-hybriden of het kruisen van F1-hybriden met elkaar worden gebruikt.
We kunnen deze bepaling van de frequentie van oversteken overwegen aan de hand van het voorbeeld van de sterkte van de adhesie tussen de C- en S-genen in maïs. Het C-gen bepaalt de vorming van gekleurd endosperm (gekleurde zaden), en het recessieve allel c veroorzaakt ongekleurd endosperm. Het S-gen veroorzaakt de vorming van glad endosperm, en zijn recessieve allel s bepaalt de vorming van gerimpeld endosperm. Genen C en S bevinden zich op hetzelfde chromosoom en zijn vrij sterk met elkaar verbonden. In een van de experimenten die werden uitgevoerd om de adhesiesterkte van deze genen te kwantificeren, werden de volgende resultaten verkregen.
Een plant met gekleurde gladde zaden, homozygoot voor de C- en S-genen en met het CCSS-genotype (dominante ouder), werd gekruist met een plant met ongekleurde gerimpelde zaden met het CCSS-genotype (recessieve ouder). F1-hybriden van de eerste generatie werden opnieuw gekruist met de recessieve ouder (testkruising). Op deze manier werden 8368 F2-zaden verkregen, waarbij de volgende splitsing werd gevonden op basis van kleur en rimpels: 4032 gekleurde gladde zaden; 149 gekreukeld geschilderd; 152 ongeverfd glad; 4035 ongeverfd gerimpeld.
Als tijdens de vorming van macro- en microsporen in F1-hybriden de C- en S-genen onafhankelijk van elkaar werden verdeeld, dan zouden bij de testkruising al deze vier groepen zaden in gelijke aantallen vertegenwoordigd moeten zijn. Maar dit is niet het geval, omdat de C- en S-genen zich op hetzelfde chromosoom bevinden en aan elkaar zijn gekoppeld, en als gevolg daarvan worden geschillen met gerecombineerde chromosomen die de Cs- en cS-genen bevatten alleen gevormd in de aanwezigheid van kruising tussen de C- en S-genen, wat relatief zeldzaam voorkomt.
Het percentage kruising tussen genen C en S kan worden berekend met behulp van de formule:

X = a + b / n x 100%,

Waarbij a het aantal kruisingskorrels van één klasse is (korrels met het Cscs-genotype, afgeleid van de combinatie van gameten Cs van de F1-hybride met gameten cs van de recessieve ouder); c is het aantal gekruiste korrels van de tweede klasse (cScs); n is het totale aantal korrels verkregen als resultaat van het analyseren van kruisingen.
Diagram dat de overerving toont van chromosomen die gekoppelde genen bevatten in maïs (volgens Hutchinson). Het erfelijke gedrag van de genen voor gekleurd (C) en kleurloos (c) aleuron, volledig (S) en gerimpeld (s) endosperm, evenals de chromosomen die deze genen dragen bij het kruisen van twee zuivere typen met elkaar en bij het terugkruisen van F1 met een dubbel recessief is aangegeven.
Door het aantal korrels van verschillende klassen verkregen in dit experiment in de formule te vervangen, verkrijgen we:

X = a + b / n x 100% = 149 + 152 / 8368 x 100% = 3,6%

De afstand tussen genen in koppelingsgroepen wordt gewoonlijk uitgedrukt als een percentage van oversteken, of bij morganiden (een morganid is een eenheid die de sterkte van de koppeling uitdrukt, genoemd naar de suggestie van A. S. Serebrovsky ter ere van T. G. Morgan, gelijk aan 1% kruising over). In dit geval kunnen we zeggen dat het C-gen zich op een afstand van 3,6 morganiden van het S-gen bevindt.
Nu kun je deze formule gebruiken om de afstand tussen B en L in zoete erwten te bepalen. Door de getallen verkregen uit analytische kruisingen en hierboven gegeven in de formule te vervangen, krijgen we:

X = a + b / n x 100% = 7 + 8 / 112 x 100% = 11,6%

Bij zoete erwten bevinden de genen B en L zich op hetzelfde chromosoom op een afstand van 11,6 morganiden van elkaar.
Op dezelfde manier bepaalden T.G. Morgan en zijn studenten het percentage kruisingen tussen vele genen die deel uitmaakten van dezelfde koppelingsgroep voor alle vier de Drosophila-koppelingsgroepen. Het bleek dat het percentage kruisingen (of de afstand bij morganiden) tussen verschillende genen die deel uitmaken van dezelfde koppelingsgroep sterk verschillend bleek te zijn. Naast genen waartussen kruising zeer zelden voorkwam (ongeveer 0,1%), waren er ook genen waartussen helemaal geen koppeling werd gedetecteerd, wat erop wees dat sommige genen heel dicht bij elkaar liggen, terwijl andere heel dicht bij elkaar liggen. . ver.

4. RELATIEVE LOCATIE VAN GENEN

Om de locatie van genen te achterhalen, werd aangenomen dat ze in een lineaire volgorde op chromosomen waren gerangschikt en dat de werkelijke afstand tussen twee genen evenredig was aan de frequentie van kruising tussen hen. Deze aannames openden de mogelijkheid om de relatieve positie van genen binnen koppelingsgroepen te bepalen.
Stel dat de afstanden (% kruising) tussen drie genen A, B en C bekend zijn en dat deze 5% bedragen tussen de genen A en B, 3% tussen B en C en 8% tussen de genen A en C.
Laten we aannemen dat gen B zich rechts van gen A bevindt. In welke richting van gen B moet gen C zich bevinden?
Als we aannemen dat gen C zich links van gen B bevindt, dan moet in dit geval de afstand tussen gen A en C gelijk zijn aan het verschil in de afstanden tussen de genen A - B en B - C, namelijk 5% - 3 % = 2%. Maar in werkelijkheid is de afstand tussen genen A en C compleet anders en bedraagt ​​deze 8%. Daarom is de veronderstelling onjuist.
Als we nu aannemen dat gen C zich rechts van gen B bevindt, dan zou in dit geval de afstand tussen de genen A en C gelijk moeten zijn aan de som van de afstanden tussen de genen A - B en de genen B - C, dus 5% + 3% = 8%, wat volledig overeenkomt met de experimenteel vastgestelde afstand. Daarom is deze veronderstelling juist en kan de locatie van de genen A, B en C op het chromosoom als volgt schematisch worden weergegeven: A - 5%, B - 3%, C - 8%.
Zodra de relatieve posities van de drie genen zijn vastgesteld, kan de locatie van het vierde gen ten opzichte van deze drie worden bepaald door de afstand tot slechts twee van deze genen te kennen. We kunnen aannemen dat de afstand van gen D tot twee genen - B en C van de 3 hierboven besproken genen A, B en C bekend is en dat deze tussen de genen C en D gelijk is aan 2% en tussen B en D 5%. Een poging om gen D links van gen C te plaatsen is niet succesvol vanwege de duidelijke discrepantie tussen het verschil in afstanden tussen genen B - C en C - D (3% - 2% = 1%) en de gegeven afstand tussen genen B en D (5%). En integendeel, het plaatsen van gen D rechts van gen C geeft een volledige overeenkomst tussen de som van de afstanden tussen de genen B - C en de genen C - D (3% + 2% = 5%) en de gegeven afstand tussen de genen B en D (5%). Zodra we de locatie van gen D ten opzichte van de genen B en C hebben vastgesteld, kunnen we zonder aanvullende experimenten de afstand tussen de genen A en D berekenen, aangezien deze gelijk moet zijn aan de som van de afstanden tussen de genen A - B en B - D (5% + 5% = 10%).
Bij het bestuderen van de koppeling tussen genen die tot dezelfde koppelingsgroep behoorden, werd herhaaldelijk een experimentele controle van de afstanden daartussen uitgevoerd, eerder berekend op dezelfde manier als hierboven gedaan voor de genen A en D, en in alle gevallen werd een zeer goede beoordeling uitgevoerd. overeenstemming werd verkregen.
Als de locatie van vier genen bekend is, bijvoorbeeld A, B, C, D, dan kan het vijfde gen hieraan worden “gekoppeld” als de afstanden tussen gen E en ongeveer twee van deze vier genen bekend zijn, en de afstanden tussen de genen E en het verviervoudigen van de andere twee genen kunnen worden berekend zoals werd gedaan voor de genen A en D in het vorige voorbeeld.

5. KAARTEN VAN LINKAGEGROEPEN, LOCALISATIE VAN GENEN IN CHROMOSOMEEN

Door geleidelijk steeds meer genen te koppelen aan de oorspronkelijke drie of vier gekoppelde genen, waarvoor hun relatieve posities eerder waren vastgesteld, werden kaarten van koppelingsgroepen samengesteld.
Bij het samenstellen van koppelingsgroepkaarten is het belangrijk om met een aantal kenmerken rekening te houden. Een bivalent kan niet één, maar twee, drie en zelfs meer chiasmata en chiasmata-gerelateerde cross-overs ervaren. Als genen zich heel dicht bij elkaar bevinden, is de kans dat er twee chiasmata op het chromosoom tussen dergelijke genen ontstaan ​​en er twee draaduitwisselingen (twee cross-overs) plaatsvinden, verwaarloosbaar. Als genen zich relatief ver van elkaar bevinden, neemt de kans op dubbele kruising in het chromosoomgebied tussen deze genen in hetzelfde paar chromatiden aanzienlijk toe. Ondertussen annuleert de tweede cross-over in hetzelfde paar chromatiden tussen de genen die worden bestudeerd in feite de eerste cross-over en elimineert de uitwisseling van deze genen tussen homologe chromosomen. Daarom neemt het aantal crossover-gameten af ​​en lijkt het erop dat deze genen dichter bij elkaar liggen dan ze in werkelijkheid zijn.
Schema van dubbele kruising in één paar chromatiden tussen genen A en B en genen B en C. I - moment van kruising; II - gerecombineerde chromatiden AcB en aCb.
Bovendien geldt dat hoe verder de onderzochte genen zich van elkaar bevinden, hoe vaker dubbele kruising tussen hen voorkomt en hoe groter de vervorming van de werkelijke afstand tussen deze genen, veroorzaakt door dubbele kruising.
Als de afstand tussen de onderzochte genen groter is dan 50 morganiden, is het over het algemeen onmogelijk om de koppeling daartussen te detecteren door rechtstreeks het aantal crossover-gameten te bepalen. Daarin, net als in genen in homologe chromosomen die niet aan elkaar zijn gekoppeld, bevat tijdens analytische kruising slechts 50% van de gameten een combinatie van genen die verschillen van die welke aanwezig waren in de eerste generatie hybriden.
Daarom worden bij het samenstellen van kaarten van koppelingsgroepen de afstanden tussen op afstand gelegen genen niet bepaald door het direct bepalen van het aantal crossover-gameten in testkruisingen waarbij deze genen betrokken zijn, maar door het optellen van de afstanden tussen vele dicht bij elkaar gelegen genen die zich daartussen bevinden.
Deze methode voor het samenstellen van kaarten van koppelingsgroepen maakt het mogelijk om de afstand tussen relatief verafgelegen (niet meer dan 50 morganiden) gelegen genen nauwkeuriger te bepalen en de koppeling daartussen te identificeren als de afstand meer dan 50 morganiden bedraagt. In dit geval werd de koppeling tussen op afstand gelegen genen tot stand gebracht vanwege het feit dat ze gekoppeld zijn aan tussenliggende genen, die op hun beurt met elkaar verbonden zijn.
Voor genen die zich aan tegenovergestelde uiteinden van de II- en III-chromosomen van Drosophila bevinden - op een afstand van meer dan 100 morganiden van elkaar, was het dus mogelijk om het feit van hun locatie in dezelfde koppelingsgroep vast te stellen door hun koppeling met tussenliggende genen te identificeren. genen en de koppeling van deze tussenliggende genen onderling.
Afstanden tussen op afstand gelegen genen worden bepaald door de afstanden tussen veel tussenliggende genen op te tellen, en alleen hierdoor worden ze relatief nauwkeurig vastgesteld.
In organismen waarvan het geslacht wordt gecontroleerd door geslachtschromosomen, vindt kruising alleen plaats bij het homogametische geslacht en is afwezig bij het heterogametische geslacht. Bij Drosophila komt oversteken dus alleen voor bij vrouwen en is afwezig (meer precies, het komt duizend keer minder vaak voor) bij mannen. In dit opzicht vertonen de genen van de mannetjes van deze vlieg, die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, een volledige koppeling, ongeacht hun afstand tot elkaar, wat het gemakkelijker maakt om hun locatie in dezelfde koppelingsgroep te identificeren, maar het onmogelijk maakt om te bepalen de afstand tussen hen.
Drosophila heeft 4 koppelingsgroepen. Eén van deze groepen is ongeveer 70 morganiden lang, en de genen in deze koppelingsgroep zijn duidelijk geassocieerd met de overerving van geslacht. Daarom kan het als zeker worden beschouwd dat de genen in deze koppelingsgroep zich op het geslacht X-chromosoom bevinden (in 1 paar chromosomen).
De andere koppelingsgroep is erg klein en bedraagt ​​slechts drie morganiden. Er bestaat geen twijfel dat de genen in deze koppelingsgroep zich in microchromosomen bevinden (IX-paar chromosomen). Maar de andere twee koppelingsgroepen hebben ongeveer dezelfde grootte (107,5 morganiden en 106,2 morganiden) en het is vrij moeilijk om te beslissen met welke van de paren autosomen (II- en III-chromosoomparen) elk van deze koppelingsgroepen overeenkomt.
Om het probleem van de locatie van koppelingsgroepen in grote chromosomen op te lossen, was het noodzakelijk om een ​​cytogenetisch onderzoek naar een aantal chromosoomherschikkingen te gebruiken. Op deze manier was het mogelijk om vast te stellen dat een iets grotere koppelingsgroep (107,5 morganiden) overeenkomt met het II-paar chromosomen, en dat een iets kleinere koppelingsgroep (106,2 morganiden) zich in het III-chromosoompaar bevindt.
Hierdoor werd vastgesteld welke chromosomen overeenkomen met elk van de koppelingsgroepen in Drosophila. Maar zelfs daarna bleef het onbekend hoe genkoppelingsgroepen zich in hun overeenkomstige chromosomen bevinden. Bevindt het rechteruiteinde van de eerste koppelingsgroep in Drosophila zich bijvoorbeeld nabij de kinetische vernauwing van het X-chromosoom of aan het andere uiteinde van dit chromosoom? Hetzelfde geldt voor alle andere koppelingsgroepen.
De vraag in hoeverre de afstanden tussen genen uitgedrukt in morganiden (in% kruising) overeenkwamen met de werkelijke fysieke afstanden daartussen in chromosomen bleef ook open.
Om dit allemaal te achterhalen was het, althans voor sommige genen, noodzakelijk om niet alleen hun relatieve positie in koppelingsgroepen vast te stellen, maar ook hun fysieke positie in de overeenkomstige chromosomen.
Dit bleek pas mogelijk nadat, als resultaat van gezamenlijk onderzoek van geneticus G. Meller en cytoloog G. Paynter, was vastgesteld dat onder invloed van röntgenstraling bij Drosophila (zoals bij alle levende organismen) sprake is van een overdracht ( translocatie) van delen van het ene chromosoom naar het andere. Wanneer een bepaald deel van het ene chromosoom naar een ander wordt overgebracht, verliezen alle genen die zich in dit deel bevinden de koppeling met genen die zich in de rest van het donorchromosoom bevinden en krijgen ze een koppeling met genen in het ontvangende chromosoom. (Later bleek dat er bij dergelijke chromosoomherschikkingen niet alleen sprake is van een overdracht van een deel van het ene chromosoom naar het andere, maar van een wederzijdse overdracht van een deel van het eerste chromosoom naar het tweede, en van daaruit een deel van het tweede chromosoom. wordt overgebracht naar de plaats van het gescheiden gedeelte in de eerste).
In gevallen waarin een chromosoombreuk optreedt bij het scheiden van een gebied dat naar een ander chromosoom is overgebracht, tussen twee genen die zich dicht bij elkaar bevinden, kan de locatie van deze breuk vrij nauwkeurig worden bepaald, zowel op de koppelingsgroepkaart als op het chromosoom. Op een koppelingskaart bevindt het breekpunt zich in het gebied tussen de extreme genen, waarvan er één in de vorige koppelingsgroep blijft en de andere in de nieuwe is opgenomen. Op een chromosoom wordt de locatie van de breuk bepaald door cytologische waarnemingen van een afname van de grootte van het donorchromosoom en een toename van de grootte van het ontvangende chromosoom.
Translocatie van secties van chromosoom 2 naar chromosoom 4 (volgens Morgan). Het bovenste deel van de figuur toont de koppelingsgroepen, het middelste gedeelte toont de chromosomen die overeenkomen met deze koppelingsgroepen, en de onderkant toont de metafaseplaten van somatische mitose. De cijfers geven het aantal koppelingsgroepen en chromosomen aan. A en B - het "onderste" deel van het chromosoom is verplaatst naar chromosoom 4; B - het “bovenste” deel van chromosoom 2 is verplaatst naar chromosoom 4. Genetische kaarten en chromosoomplaten zijn heterozygoot voor translocaties.
Als resultaat van de studie van een groot aantal verschillende translocaties, uitgevoerd door veel genetici, werden zogenaamde cytologische kaarten van chromosomen samengesteld. De locaties van alle bestudeerde breuken zijn gemarkeerd op de chromosomen, en dankzij dit wordt voor elke breuk de locatie van twee naburige genen rechts en links ervan vastgesteld.
Cytologische kaarten van chromosomen maakten het in de eerste plaats mogelijk om vast te stellen welke uiteinden van de chromosomen overeenkomen met de "rechter" en "linker" uiteinden van de overeenkomstige koppelingsgroepen.
Vergelijking van “cytologische” kaarten van chromosomen met “genetische” (koppelingsgroepen) levert essentieel materiaal op voor het ophelderen van de relatie tussen de afstanden tussen naburige genen uitgedrukt in morganiden en de fysieke afstanden tussen dezelfde genen in chromosomen bij het bestuderen van deze chromosomen onder een microscoop.
Vergelijking van “genetische kaarten” van chromosomen I, II en III van Drosophila melanogaster met “cytologische kaarten” van deze chromosomen in metafase op basis van translocatiegegevens (volgens Levitsky). Sp is de bevestigingsplaats van de spildraden. De rest duidt op verschillende genen.
Iets later werd een drievoudige vergelijking uitgevoerd van de locatie van genen op ‘genetische kaarten’ van koppeling, ‘cytologische kaarten’ van gewone somatische chromosomen en ‘cytologische kaarten’ van gigantische speekselklieren.
Naast Drosophila zijn er tamelijk gedetailleerde ‘genetische kaarten’ van verbindingsgroepen samengesteld voor enkele andere soorten van het geslacht Drosophila. Het bleek dat bij alle soorten die voldoende gedetailleerd zijn bestudeerd, het aantal koppelingsgroepen gelijk is aan het haploïde aantal chromosomen. Zo werden in Drosophila, die drie paar chromosomen heeft, 3 koppelingsgroepen gevonden, in Drosophila met vijf paar chromosomen - 5, en in Drosophila met zes paar chromosomen - 6 koppelingsgroepen.
Onder de gewervelde dieren is de huismuis het best onderzocht, waarbij al 18 koppelingsgroepen zijn vastgesteld, terwijl er 20 paar chromosomen zijn. Bij mensen, die 23 paar chromosomen hebben, zijn er 10 koppelingsgroepen bekend. Een kip met 39 paar chromosomen heeft slechts 8 koppelingsgroepen. Er bestaat geen twijfel dat bij verder genetisch onderzoek van deze objecten het aantal geïdentificeerde koppelingsgroepen erin zal toenemen en waarschijnlijk zal overeenkomen met het aantal chromosomenparen.
Van de hogere planten is maïs het meest genetisch bestudeerd. Het heeft 10 paar chromosomen en er zijn 10 vrij grote koppelingsgroepen gevonden. Met behulp van experimenteel verkregen translocaties en enkele andere chromosomale herschikkingen zijn al deze koppelingsgroepen beperkt tot strikt gedefinieerde chromosomen.
Bij sommige hogere planten, die voldoende gedetailleerd werden bestudeerd, werd ook een volledige overeenkomst vastgesteld tussen het aantal koppelingsgroepen en het aantal paren chromosomen. Gerst heeft dus 7 paar chromosomen en 7 koppelingsgroepen, tomaat heeft 12 paar chromosomen en 12 koppelingsgroepen, leeuwebek heeft een haploïde chromosoomaantal van 8 en er zijn 8 koppelingsgroepen vastgesteld.
Van de lagere planten is de buideldierschimmel genetisch tot in de kleinste details bestudeerd. Het heeft een haploïde chromosoomgetal van 7 en er zijn 7 koppelingsgroepen vastgesteld.
Het wordt nu algemeen aanvaard dat het aantal koppelingsgroepen in alle organismen gelijk is aan hun haploïde aantal chromosomen, en als bij veel dieren en planten het aantal bekende koppelingsgroepen kleiner is dan hun haploïde aantal chromosomen, dan hangt dit alleen af ​​van het feit dat ze genetisch onvoldoende zijn bestudeerd en als gevolg daarvan slechts een deel van de beschikbare koppelingsgroepen is geïdentificeerd.

CONCLUSIE

Als gevolg hiervan kunnen we fragmenten uit de werken van T. Morgan citeren:
"... Omdat er koppeling plaatsvindt, lijkt het erop dat de verdeling van de erfelijke substantie tot op zekere hoogte beperkt is. Er zijn bijvoorbeeld ongeveer 400 nieuwe soorten mutanten bekend in de fruitvlieg Drosophila, waarvan de kenmerken slechts vier koppelingsgroepen zijn...
... Leden van een koppelingsgroep zijn soms niet zo volledig met elkaar verbonden, ... sommige recessieve karakters van de ene serie kunnen worden vervangen door wildtype karakters uit een andere serie. Maar zelfs in dit geval worden ze nog steeds als gekoppeld beschouwd, omdat ze vaker met elkaar verbonden blijven dan een dergelijke uitwisseling tussen series wordt waargenomen. Deze uitwisseling heet CROSS-ING-OVER – oversteken. Deze term betekent dat tussen twee overeenkomstige koppelingsreeksen een correcte uitwisseling van hun onderdelen kan plaatsvinden, waarbij een groot aantal genen betrokken zijn...
De genentheorie stelt vast dat de kenmerken of eigenschappen van een individu een functie zijn van gepaarde elementen (genen) ingebed in de erfelijke substantie in de vorm van een bepaald aantal koppelingsgroepen; Vervolgens wordt vastgesteld dat de leden van elk paar genen, wanneer de geslachtscellen volwassen worden, worden verdeeld in overeenstemming met de eerste wet van Mendel en dat daarom elke volwassen geslachtscel slechts één assortiment ervan bevat; het stelt ook vast dat leden die tot verschillende koppelingsgroepen behoren, onafhankelijk worden verdeeld tijdens de overerving, in overeenstemming met de tweede wet van Mendel; op dezelfde manier stelt het vast dat er soms een natuurlijke uitwisseling – kruising – bestaat tussen de overeenkomstige elementen van twee verbindingsgroepen; ten slotte stelt het vast dat de frequentie van het kruis gegevens oplevert die de lineaire opstelling van de elementen ten opzichte van elkaar bewijzen ... "

BIBLIOGRAFIE

1. Algemene genetica. M.: Hogere school, 1985.
2. Lezer over genetica. Uitgeverij van de Kazan Universiteit, 1988.
3. Petrov D.F. Genetica met de basisprincipes van selectie, M.: Hogere school, 1971.
4. Biologie. M.: Mir, 1974.

Chromosomale theorie van erfelijkheid - een theorie volgens welke de overdracht van erfelijke informatie over een aantal generaties samenhangt met de overdracht van chromosomen, waarbij genen zich in een bepaalde en lineaire volgorde bevinden. Deze theorie werd geformuleerd aan het begin van de 20e eeuw en de belangrijkste bijdragen aan de totstandkoming ervan werden geleverd door de Amerikaanse cytoloog W. Setton, de Duitse embryoloog T. Boveri en de Amerikaanse geneticus T. Morgan.

In 1902-1903 identificeerden W. Setton en T. Boveri zich onafhankelijk parallellisme in het gedrag van Mendeliaanse erfelijkheidsfactoren (genen) en chromosomen. Deze waarnemingen vormden de basis voor de veronderstelling dat genen zich op chromosomen bevinden. Experimenteel bewijs van de lokalisatie van genen op chromosomen werd later verkregen door T. Morgan en zijn collega's, die werkten met de fruitvlieg Drosophila melanogaster. Sinds 1911 heeft deze groep experimenteel bewezen:

• dat genen lineair op chromosomen zijn gerangschikt;
• dat genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, erfelijk verbonden zijn;
• dat aaneengeschakelde overerving kan worden verstoord als gevolg van het oversteken.

De eerste fase van het creëren van de chromosoomtheorie erfelijkheid kan worden beschouwd als de eerste beschrijvingen van chromosomen tijdens de deling van somatische cellen, gemaakt in de tweede helft van de 19e eeuw in de werken van I.D. Chistyakov (1873), E. Strasburger (1875) en O. Büchli (1876). De term ‘chromosoom’ bestond nog niet, en in plaats daarvan spraken ze van ‘segmenten’ waarin de chromatine-wirwar uiteenvalt, of van ‘chromatine-elementen’. De term ‘chromosoom’ werd later voorgesteld door G. Waldeyer.

Parallel aan de studie van somatische mitosen was er ook een studie van het bevruchtingsproces, zowel in het dierenrijk als in het plantenrijk. De versmelting van de zaadkern met de eikern werd voor het eerst waargenomen bij stekelhuidigen door O. Hertwig (1876), en bij planten in lelies door Strasburger (1884). Het was op basis van deze observaties dat ze beiden in 1884 tot de conclusie kwamen dat de celkern is de drager van de erfelijke eigenschappen van het organisme.

De aandacht van de kern als geheel naar de individuele chromosomen werd pas verplaatst nadat het voor die tijd uiterst belangrijke werk van E. van Beneden (1883) verscheen. Terwijl hij het bevruchtingsproces bestudeerde bij de rondworm, die een zeer klein aantal chromosomen heeft (slechts 4 in somatische cellen), merkte hij op dat de chromosomen in de eerste deling van een bevruchte eicel voor de helft uit de kern van het sperma komen en de helft van de kern van het ei. Dus:

• ten eerste werd het feit ontdekt dat geslachtscellen de helft van het aantal chromosomen hebben vergeleken met somatische cellen,
• en ten tweede werd voor het eerst de kwestie van chromosomen als speciale permanente entiteiten in de cel aan de orde gesteld.

De volgende fase houdt verband met de ontwikkeling van het concept van chromosoomindividualiteit. Een van de eerste stappen was het vaststellen dat somatische cellen van verschillende weefsels van hetzelfde organisme hetzelfde aantal chromosomen hebben. De grondlegger van de theorie, Thomas Gent Morgan, een Amerikaanse geneticus en Nobelprijswinnaar, bracht deze naar voren hypothese over de beperking van de wetten van Mendel.

In zijn experimenten gebruikte hij de fruitvlieg Drosophila, die eigenschappen heeft die belangrijk zijn voor genetische experimenten: pretentieloosheid, vruchtbaarheid, een klein aantal chromosomen (vier paren) en veel duidelijk gedefinieerde alternatieve kenmerken.

Morgan en zijn studenten ontdekten het volgende:

• Genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, worden gezamenlijk overgeërfd of gekoppeld.
• Groepen genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, vormen koppelingsgroepen. Het aantal koppelingsgroepen is gelijk aan de haploïde set chromosomen bij homogametische individuen en n+1 bij heterogametische individuen.
• Uitwisseling van secties (oversteken) kan plaatsvinden tussen homologe chromosomen; Als gevolg van het oversteken ontstaan ​​gameten waarvan de chromosomen nieuwe combinaties van genen bevatten.
• De frequentie van kruising tussen homologe chromosomen hangt af van de afstand tussen genen die op hetzelfde chromosoom zijn gelokaliseerd. Hoe groter deze afstand, hoe hoger de oversteekfrequentie. De eenheid van afstand tussen genen wordt genomen als 1 morganide (1% kruising) of het percentage van het voorkomen van crossover-individuen. Als deze waarde 10 morganiden is, kan worden gesteld dat de frequentie van chromosoomcrossover op de locaties van deze genen 10% is en dat bij 10% van de nakomelingen nieuwe genetische combinaties zullen worden geïdentificeerd.

Om de aard van de locatie van genen op chromosomen te verduidelijken en de frequentie van kruising tussen hen te bepalen, construeert u genetische kaarten. De kaart weerspiegelt de volgorde van genen op een chromosoom en de afstand tussen genen op hetzelfde chromosoom. Deze conclusies van Morgan en zijn collega's werden de chromosomale theorie van erfelijkheid genoemd. De belangrijkste consequenties van deze theorie zijn moderne ideeën over het gen als een functionele eenheid van erfelijkheid, de deelbaarheid ervan en het vermogen om te interageren met andere genen.

Analyse van de verschijnselen van gekoppelde overerving, kruising, vergelijking van genetische en cytologische kaarten stelt ons in staat de belangrijkste bepalingen van de chromosomale theorie van erfelijkheid te formuleren:

• Genen bevinden zich op chromosomen.
• Genen bevinden zich op een chromosoom in een lineaire volgorde.
• Verschillende chromosomen bevatten verschillende aantallen genen. Bovendien is de reeks genen van elk van de niet-homologe chromosomen uniek.
• Allelische genen bezetten identieke loci op homologe chromosomen.
• Genen op één chromosoom vormen een koppelingsgroep, dat wil zeggen dat ze overwegend gekoppeld (samen) worden overgeërfd, waardoor gekoppelde overerving van sommige eigenschappen plaatsvindt. Het aantal koppelingsgroepen is gelijk aan het haploïde aantal chromosomen van een bepaalde soort (in het homogametische geslacht) of groter met 1 (in het heterogametische geslacht).
• De koppeling wordt verbroken door over te steken, waarvan de frequentie recht evenredig is met de afstand tussen genen op het chromosoom (daarom is de sterkte van de koppeling omgekeerd evenredig aan de afstand tussen genen).
• Elke biologische soort wordt gekenmerkt door een bepaald stel chromosomen: een karyotype.

Onderwerp 32. Chromosomale theorie van erfelijkheid. Morgan's wet

Invoering
1. T.G. Morgan - de grootste geneticus van de 20e eeuw.
2. Aantrekking en afstoting
3. Chromosomale theorie van erfelijkheid
4. Onderlinge rangschikking van genen
5. Kaarten van koppelingsgroepen, lokalisatie van genen in chromosomen
6. Cytologische kaarten van chromosomen
7. Conclusie
Bibliografie

1. INLEIDING

De derde wet van Mendel – de regel van onafhankelijke overerving van karakters – kent aanzienlijke beperkingen.
In Mendels eigen experimenten en in de eerste experimenten die werden uitgevoerd na de tweede ontdekking van de wetten van Mendel, werden genen op verschillende chromosomen bij het onderzoek betrokken, en als resultaat werden er geen discrepanties met de derde wet van Mendel gevonden. Iets later werden feiten gevonden die deze wet tegenspreken. De geleidelijke accumulatie en studie ervan leidde tot de vaststelling van de vierde erfelijkheidswet, de wet van Morgan genaamd (ter ere van de Amerikaanse geneticus Thomas Gent Morgan, die deze als eerste formuleerde en onderbouwde), of de regel van koppeling.
In 1911 schreef Morgan in het artikel ‘Vrije segregatie in tegenstelling tot aantrekking in Mendeliaanse erfelijkheid’: ‘In plaats van vrije segregatie in Mendeliaanse zin vonden we een ‘associatie van factoren’ die dicht bij elkaar op de chromosomen waren gelokaliseerd. Cytologie leverde het mechanisme dat nodig was voor de experimentele gegevens.
Deze woorden formuleren in het kort de belangrijkste bepalingen van de chromosomale theorie van erfelijkheid, ontwikkeld door T.G. Morgan.

1. T.G. MORGAN – DE GROOTSTE GENETICUS van de 20e eeuw.

Thomas Gent Morgan werd geboren op 25 september 1866 in Kentucky (VS). In 1886 studeerde hij af aan de universiteit van deze staat. In 1890 behaalde T. Morgan zijn doctoraat in de wijsbegeerte en het jaar daarop werd hij professor aan een vrouwencollege in Pennsylvania. De belangrijkste periode van zijn leven was verbonden aan Columbia University, waar hij vanaf 1904 25 jaar lang hoofd was van de afdeling experimentele zoölogie. In 1928 werd hij uitgenodigd om leiding te geven aan een biologisch laboratorium dat speciaal voor hem was gebouwd aan het California Institute of Technology, in een stad in de buurt van Los Angeles, waar hij tot aan zijn dood werkte.
De eerste studies van T. Morgan waren gewijd aan kwesties van experimentele embryologie.
In 1902 suggereerde de jonge Amerikaanse cytoloog Walter Setton (1877-1916), die in het laboratorium van E. Wilson (1856-1939) werkte, dat de eigenaardige verschijnselen die het gedrag van chromosomen tijdens de bevruchting kenmerken, naar alle waarschijnlijkheid een mechanisme waren van Mendeliaanse patronen. T. Morgan was goed op de hoogte van E. Wilson zelf en van het werk van zijn laboratorium, en daarom, toen hij in 1908 bij mannelijke phylloxera de aanwezigheid van twee soorten sperma vaststelde, waarvan er één een extra chromosoom had, werd aangenomen dat er een verbinding ontstond onmiddellijk met de introductie van geschikte chromosomen. Dus ging T. Morgan verder met de problemen van de genetica. Hij kwam op het idee dat niet alleen geslacht geassocieerd is met chromosomen, maar dat er misschien ook andere erfelijke neigingen in gelokaliseerd zijn.
Het bescheiden budget van het universitaire laboratorium dwong T. Morgan op zoek te gaan naar een geschikter object voor experimenten in de studie van erfelijkheid. Van muizen en ratten gaat hij over naar de fruitvlieg Drosophila, waarvan de keuze uiterst succesvol bleek te zijn. Het werk van de school van T. Morgan, en vervolgens van de meeste andere genetische onderzoeksinstellingen, concentreerde zich op dit object. Belangrijke ontdekkingen in de genetica van de jaren 20-30. XX eeuw geassocieerd met Drosophila.
In 1910 werd het eerste genetische werk van T. Morgan, ‘Sex-Limited Heredity in Drosophila’, gepubliceerd, waarin de mutatie met witte ogen werd beschreven. Het daaropvolgende, werkelijk gigantische werk van T. Morgan en zijn collega's maakte het mogelijk om de gegevens van cytologie en genetica tot één geheel te verbinden en culmineerde in de creatie van de chromosomale theorie van erfelijkheid. De belangrijkste werken van T. Morgan, ‘Structurele basis van erfelijkheid’, ‘Gentheorie’, ‘Experimentele grondslagen van evolutie’ en andere markeren de voortschrijdende ontwikkeling van de genetische wetenschap.
Onder biologen van de twintigste eeuw. T. Morgan onderscheidt zich als briljant experimenteel geneticus en als onderzoeker van een breed scala aan onderwerpen.
In 1931 werd T. Morgan verkozen tot erelid van de USSR Academy of Sciences, en in 1933 ontving hij de Nobelprijs.

2. AANTREKKING EN AFWEER

Voor het eerst werd een afwijking van de regel van onafhankelijke overerving van karakters opgemerkt door Bateson en Punnett in 1906 toen ze de aard van de overerving van bloemkleur en stuifmeelvorm bij siererwten bestudeerden. Bij de zoete erwt is de paarse bloemkleur (gecontroleerd door het B-gen) dominant over rood (afhankelijk van gen B), en de langwerpige vorm van volwassen stuifmeel (“lang stuifmeel”), geassocieerd met de aanwezigheid van 3 poriën, die gecontroleerd wordt door het L-gen, domineert “rond” stuifmeel met 2 poriën, waarvan de vorming wordt gecontroleerd door het l-gen.
Bij het kruisen van paarse siererwten met lang stuifmeel en rode siererwten met rond stuifmeel hebben alle planten van de eerste generatie paarse bloemen en lang stuifmeel.
In de tweede generatie werden onder de 6.952 onderzochte planten 4.831 planten met paarse bloemen en lang stuifmeel, 390 met paarse bloemen en rond stuifmeel, 393 met rode bloemen en lang stuifmeel, en 1.338 met rode bloemen en rond stuifmeel gevonden.
Deze verhouding komt goed overeen met de splitsing die verwacht wordt als tijdens de vorming van gameten van de eerste generatie de genen B en L 7 keer vaker voorkomen in de combinaties waarin ze werden aangetroffen in de oudervormen (BL en bl) dan in nieuwe combinaties (Bl en bL) (Tabel 1).
Het lijkt erop dat de genen B en L, maar ook b en l, tot elkaar aangetrokken worden en slechts met moeite van elkaar gescheiden kunnen worden. Dit gedrag van genen werd genaantrekking genoemd. De veronderstelling dat gameten met de B- en L-genen in de combinaties waarin ze in de oudervormen werden gepresenteerd 7 keer vaker worden aangetroffen dan gameten met een nieuwe combinatie (in dit geval Bl en bL) werd direct bevestigd in de resultaten, de zogenaamde kruisen analyseren.
Bij het kruisen van eerste generatie (F1) hybriden (genotype BbLl) met een recessieve ouder (bbll) werd de volgende verdeling verkregen: 50 planten met paarse bloemen en lang stuifmeel, 7 planten met paarse bloemen en rond stuifmeel, 8 planten met rode bloemen en lang stuifmeel, en 47 planten met rode bloemen en rond stuifmeel, wat zeer goed overeenkomt met de verwachte verhouding: 7 gameten met oude genencombinaties en 1 gameet met nieuwe combinaties.
Bij die kruisingen waarbij één van de ouders het BBll-genotype had en de ander het bbLL-genotype, had de segregatie bij de tweede generatie een heel ander karakter. In één van deze F2-kruisingen waren er 226 planten met paarse bloemen en lang stuifmeel, 95 met paarse bloemen en rond stuifmeel, 97 met rode bloemen en lang stuifmeel, en één plant met rode bloemen en rond stuifmeel. In dit geval lijkt het erop dat de B- en L-genen elkaar afstoten. Dit gedrag van erfelijke factoren werd genafstoting genoemd.
Omdat het aantrekken en afstoten van genen zeer zeldzaam was, werd het beschouwd als een soort anomalie en een soort genetische nieuwsgierigheid.
Iets later werden nog een aantal gevallen van aantrekking en afstoting ontdekt bij siererwten (bloemvorm en bladokselkleur, bloemkleur en bloemzeilvorm, en enkele andere paren karakters), maar dit veranderde niets aan de algemene beoordeling van het fenomeen aantrekking en afstoting als een anomalie.
De beoordeling van dit fenomeen veranderde echter dramatisch na 1910-1911. T. Morgan en zijn studenten ontdekten talloze gevallen van aantrekking en afstoting bij de fruitvlieg Drosophila, een zeer gunstig object voor genetisch onderzoek: de teelt ervan is goedkoop en kan op zeer grote schaal in laboratoriumomstandigheden worden uitgevoerd, de levensduur is kort en in een jaar kun je enkele tientallen generaties krijgen, gecontroleerde kruisingen zijn eenvoudig te implementeren; er zijn slechts 4 paar chromosomen, waaronder een paar seksuele chromosomen die duidelijk van elkaar te onderscheiden zijn.
Dankzij dit ontdekten Morgan en zijn collega's snel een groot aantal mutaties in erfelijke factoren die eigenschappen bepalen die duidelijk zichtbaar en gemakkelijk te bestuderen zijn, en konden ze talloze kruisen uitvoeren om de aard van de overerving van deze eigenschappen te bestuderen. Het bleek dat veel genen in de Drosophila-vlieg niet onafhankelijk van elkaar worden overgeërfd, maar wederzijds worden aangetrokken of afgestoten, en dat genen die een dergelijke interactie vertonen in verschillende groepen kunnen worden verdeeld, waarbinnen alle genen een min of meer sterk tot uitdrukking gebrachte wederzijdse aantrekking of afstoting vertonen. afstoting.
Op basis van een analyse van de resultaten van deze onderzoeken suggereerde T.G. Morgan dat aantrekking plaatsvindt tussen niet-allelomorfe genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden en blijft bestaan ​​totdat deze genen van elkaar worden gescheiden als gevolg van chromosoombreuk tijdens reductiedeling, en afstoting optreedt. in gevallen waarin de onderzochte genen zich op verschillende chromosomen van hetzelfde paar homologe chromosomen bevinden
Hieruit volgt dat het aantrekken en afstoten van genen verschillende aspecten zijn van hetzelfde proces, waarvan de materiële basis de verschillende rangschikking van genen in de chromosomen is. Daarom stelde Morgan voor om de twee afzonderlijke concepten van ‘aantrekking’ en ‘afstoting’ van genen op te geven en te vervangen door één algemeen concept van ‘genenkoppeling’, in de overtuiging dat dit afhangt van hun locatie binnen één chromosoom in een lineaire volgorde.

3. CHROMOSOMALE THEORIE VAN ERFGOED

Bij verder onderzoek naar genkoppeling werd al snel vastgesteld dat het aantal koppelingsgroepen in Drosophila (4 groepen) overeenkomt met het haploïde aantal chromosomen in deze vlieg, en alle genen die voldoende gedetailleerd waren bestudeerd, werden verdeeld over deze 4 koppelingsgroepen. Aanvankelijk bleef de relatieve locatie van genen binnen een chromosoom onbekend, maar later werd een techniek ontwikkeld om de volgorde van de locatie van genen in dezelfde koppelingsgroep te bepalen, op basis van de kwantitatieve bepaling van de sterkte van de koppeling daartussen.
De kwantitatieve bepaling van de sterkte van de genkoppeling is gebaseerd op de volgende theoretische uitgangspunten. Als twee genen A en B in een diploïde organisme zich op één chromosoom bevinden, en recessieve allelomorfen van deze genen a en b bevinden zich op een ander chromosoom dat daar homoloog aan is, dan kunnen de genen A en B van elkaar scheiden en nieuwe combinaties aangaan met hun recessieve allelomorfen alleen in het geval dat het chromosoom waarin ze zich bevinden in het gebied tussen deze genen wordt verbroken en op de plaats van de breuk een verbinding ontstaat tussen delen van dit chromosoom en zijn homoloog.
Dergelijke breuken en nieuwe combinaties van chromosoomgebieden komen feitelijk voor tijdens de conjugatie van homologe chromosomen tijdens reductiedeling. Maar in dit geval vindt uitwisseling van secties meestal niet plaats tussen alle vier de chromatiden waaruit de chromosomen van bivalenten bestaan, maar alleen tussen twee van deze vier chromatiden. Daarom bestaan ​​de chromosomen gevormd als gevolg van de eerste deling van de meiose, tijdens dergelijke uitwisselingen, uit twee ongelijke chromatiden - onveranderd en gereconstrueerd als resultaat van de uitwisseling. Bij de II-deling van de meiose divergeren deze ongelijke chromatiden naar tegengestelde polen, en dankzij dit ontvangen haploïde cellen die het gevolg zijn van reductiedeling (sporen of gameten) chromosomen die uit identieke chromatiden bestaan, maar slechts de helft van de haploïde cellen ontvangt gereconstrueerde chromosomen, en de tweede helft ontvangt onveranderd.
Deze uitwisseling van chromosoomsecties wordt cross-over genoemd. Als alle andere factoren gelijk blijven, komt het oversteken tussen twee genen op hetzelfde chromosoom minder vaak voor naarmate ze dichter bij elkaar liggen. De frequentie van kruising tussen genen is evenredig met de afstand ertussen.
Het bepalen van de frequentie van oversteken gebeurt doorgaans aan de hand van zogenaamde analytische kruisingen (het kruisen van F1-hybriden met een recessieve ouder), al kan hiervoor ook F2 verkregen uit zelfbestuiving van F1-hybriden of het kruisen van F1-hybriden met elkaar worden gebruikt.
We kunnen deze bepaling van de frequentie van oversteken overwegen aan de hand van het voorbeeld van de sterkte van de adhesie tussen de C- en S-genen in maïs. Het C-gen bepaalt de vorming van gekleurd endosperm (gekleurde zaden), en het recessieve allel c veroorzaakt ongekleurd endosperm. Het S-gen veroorzaakt de vorming van glad endosperm, en zijn recessieve allel s bepaalt de vorming van gerimpeld endosperm. Genen C en S bevinden zich op hetzelfde chromosoom en zijn vrij sterk met elkaar verbonden. In een van de experimenten die werden uitgevoerd om de adhesiesterkte van deze genen te kwantificeren, werden de volgende resultaten verkregen.
Een plant met gekleurde gladde zaden, homozygoot voor de C- en S-genen en met het CCSS-genotype (dominante ouder), werd gekruist met een plant met ongekleurde gerimpelde zaden met het CCSS-genotype (recessieve ouder). F1-hybriden van de eerste generatie werden opnieuw gekruist met de recessieve ouder (testkruising). Op deze manier werden 8368 F2-zaden verkregen, waarbij de volgende splitsing werd gevonden op basis van kleur en rimpels: 4032 gekleurde gladde zaden; 149 gekreukeld geschilderd; 152 ongeverfd glad; 4035 ongeverfd gerimpeld.
Als tijdens de vorming van macro- en microsporen in F1-hybriden de C- en S-genen onafhankelijk van elkaar werden verdeeld, dan zouden bij de testkruising al deze vier groepen zaden in gelijke aantallen vertegenwoordigd moeten zijn. Maar dit is niet het geval, omdat de C- en S-genen zich op hetzelfde chromosoom bevinden en aan elkaar zijn gekoppeld, en als gevolg daarvan worden geschillen met gerecombineerde chromosomen die de Cs- en cS-genen bevatten alleen gevormd in de aanwezigheid van kruising tussen de C- en S-genen, wat relatief zeldzaam voorkomt.
Het percentage kruising tussen genen C en S kan worden berekend met behulp van de formule:

X = a + b / n x 100%,

Waarbij a het aantal kruisingskorrels van één klasse is (korrels met het Cscs-genotype, afgeleid van de combinatie van gameten Cs van de F1-hybride met gameten cs van de recessieve ouder); c is het aantal gekruiste korrels van de tweede klasse (cScs); n is het totale aantal korrels verkregen als resultaat van het analyseren van kruisingen.
Diagram dat de overerving toont van chromosomen die gekoppelde genen bevatten in maïs (volgens Hutchinson). Het erfelijke gedrag van de genen voor gekleurd (C) en kleurloos (c) aleuron, volledig (S) en gerimpeld (s) endosperm, evenals de chromosomen die deze genen dragen bij het kruisen van twee zuivere typen met elkaar en bij het terugkruisen van F1 met een dubbel recessief is aangegeven.
Door het aantal korrels van verschillende klassen verkregen in dit experiment in de formule te vervangen, verkrijgen we:

X = a + b / n x 100% = 149 + 152 / 8368 x 100% = 3,6%

De afstand tussen genen in koppelingsgroepen wordt gewoonlijk uitgedrukt als een percentage van oversteken, of bij morganiden (een morganid is een eenheid die de sterkte van de koppeling uitdrukt, genoemd naar de suggestie van A. S. Serebrovsky ter ere van T. G. Morgan, gelijk aan 1% kruising over). In dit geval kunnen we zeggen dat het C-gen zich op een afstand van 3,6 morganiden van het S-gen bevindt.
Nu kun je deze formule gebruiken om de afstand tussen B en L in zoete erwten te bepalen. Door de getallen verkregen uit analytische kruisingen en hierboven gegeven in de formule te vervangen, krijgen we:

X = a + b / n x 100% = 7 + 8 / 112 x 100% = 11,6%

Bij zoete erwten bevinden de genen B en L zich op hetzelfde chromosoom op een afstand van 11,6 morganiden van elkaar.
Op dezelfde manier bepaalden T.G. Morgan en zijn studenten het percentage kruisingen tussen vele genen die deel uitmaakten van dezelfde koppelingsgroep voor alle vier de Drosophila-koppelingsgroepen. Het bleek dat het percentage kruisingen (of de afstand bij morganiden) tussen verschillende genen die deel uitmaken van dezelfde koppelingsgroep sterk verschillend bleek te zijn. Naast genen waartussen kruising zeer zelden voorkwam (ongeveer 0,1%), waren er ook genen waartussen helemaal geen koppeling werd gedetecteerd, wat erop wees dat sommige genen heel dicht bij elkaar liggen, terwijl andere heel dicht bij elkaar liggen. . ver.

4. RELATIEVE LOCATIE VAN GENEN

Om de locatie van genen te achterhalen, werd aangenomen dat ze in een lineaire volgorde op chromosomen waren gerangschikt en dat de werkelijke afstand tussen twee genen evenredig was aan de frequentie van kruising tussen hen. Deze aannames openden de mogelijkheid om de relatieve positie van genen binnen koppelingsgroepen te bepalen.
Stel dat de afstanden (% kruising) tussen drie genen A, B en C bekend zijn en dat deze 5% bedragen tussen de genen A en B, 3% tussen B en C en 8% tussen de genen A en C.
Laten we aannemen dat gen B zich rechts van gen A bevindt. In welke richting van gen B moet gen C zich bevinden?
Als we aannemen dat gen C zich links van gen B bevindt, dan moet in dit geval de afstand tussen gen A en C gelijk zijn aan het verschil in de afstanden tussen de genen A - B en B - C, namelijk 5% - 3 % = 2%. Maar in werkelijkheid is de afstand tussen genen A en C compleet anders en bedraagt ​​deze 8%. Daarom is de veronderstelling onjuist.
Als we nu aannemen dat gen C zich rechts van gen B bevindt, dan zou in dit geval de afstand tussen de genen A en C gelijk moeten zijn aan de som van de afstanden tussen de genen A - B en de genen B - C, dus 5% + 3% = 8%, wat volledig overeenkomt met de experimenteel vastgestelde afstand. Daarom is deze veronderstelling juist en kan de locatie van de genen A, B en C op het chromosoom als volgt schematisch worden weergegeven: A - 5%, B - 3%, C - 8%.
Zodra de relatieve posities van de drie genen zijn vastgesteld, kan de locatie van het vierde gen ten opzichte van deze drie worden bepaald door de afstand tot slechts twee van deze genen te kennen. We kunnen aannemen dat de afstand van gen D tot twee genen - B en C van de 3 hierboven besproken genen A, B en C bekend is en dat deze tussen de genen C en D gelijk is aan 2% en tussen B en D 5%. Een poging om gen D links van gen C te plaatsen is niet succesvol vanwege de duidelijke discrepantie tussen het verschil in afstanden tussen genen B - C en C - D (3% - 2% = 1%) en de gegeven afstand tussen genen B en D (5%). En integendeel, het plaatsen van gen D rechts van gen C geeft een volledige overeenkomst tussen de som van de afstanden tussen de genen B - C en de genen C - D (3% + 2% = 5%) en de gegeven afstand tussen de genen B en D (5%). Zodra we de locatie van gen D ten opzichte van de genen B en C hebben vastgesteld, kunnen we zonder aanvullende experimenten de afstand tussen de genen A en D berekenen, aangezien deze gelijk moet zijn aan de som van de afstanden tussen de genen A - B en B - D (5% + 5% = 10%).
Bij het bestuderen van de koppeling tussen genen die tot dezelfde koppelingsgroep behoorden, werd herhaaldelijk een experimentele controle van de afstanden daartussen uitgevoerd, eerder berekend op dezelfde manier als hierboven gedaan voor de genen A en D, en in alle gevallen werd een zeer goede beoordeling uitgevoerd. overeenstemming werd verkregen.
Als de locatie van vier genen bekend is, bijvoorbeeld A, B, C, D, dan kan het vijfde gen hieraan worden “gekoppeld” als de afstanden tussen gen E en ongeveer twee van deze vier genen bekend zijn, en de afstanden tussen de genen E en het verviervoudigen van de andere twee genen kunnen worden berekend zoals werd gedaan voor de genen A en D in het vorige voorbeeld.

5. KAARTEN VAN LINKAGEGROEPEN, LOCALISATIE VAN GENEN IN CHROMOSOMEEN

Door geleidelijk steeds meer genen te koppelen aan de oorspronkelijke drie of vier gekoppelde genen, waarvoor hun relatieve posities eerder waren vastgesteld, werden kaarten van koppelingsgroepen samengesteld.
Bij het samenstellen van koppelingsgroepkaarten is het belangrijk om met een aantal kenmerken rekening te houden. Een bivalent kan niet één, maar twee, drie en zelfs meer chiasmata en chiasmata-gerelateerde cross-overs ervaren. Als genen zich heel dicht bij elkaar bevinden, is de kans dat er twee chiasmata op het chromosoom tussen dergelijke genen ontstaan ​​en er twee draaduitwisselingen (twee cross-overs) plaatsvinden, verwaarloosbaar. Als genen zich relatief ver van elkaar bevinden, neemt de kans op dubbele kruising in het chromosoomgebied tussen deze genen in hetzelfde paar chromatiden aanzienlijk toe. Ondertussen annuleert de tweede cross-over in hetzelfde paar chromatiden tussen de genen die worden bestudeerd in feite de eerste cross-over en elimineert de uitwisseling van deze genen tussen homologe chromosomen. Daarom neemt het aantal crossover-gameten af ​​en lijkt het erop dat deze genen dichter bij elkaar liggen dan ze in werkelijkheid zijn.
Schema van dubbele kruising in één paar chromatiden tussen genen A en B en genen B en C. I - moment van kruising; II - gerecombineerde chromatiden AcB en aCb.
Bovendien geldt dat hoe verder de onderzochte genen zich van elkaar bevinden, hoe vaker dubbele kruising tussen hen voorkomt en hoe groter de vervorming van de werkelijke afstand tussen deze genen, veroorzaakt door dubbele kruising.
Als de afstand tussen de onderzochte genen groter is dan 50 morganiden, is het over het algemeen onmogelijk om de koppeling daartussen te detecteren door rechtstreeks het aantal crossover-gameten te bepalen. Daarin, net als in genen in homologe chromosomen die niet aan elkaar zijn gekoppeld, bevat tijdens analytische kruising slechts 50% van de gameten een combinatie van genen die verschillen van die welke aanwezig waren in de eerste generatie hybriden.
Daarom worden bij het samenstellen van kaarten van koppelingsgroepen de afstanden tussen op afstand gelegen genen niet bepaald door het direct bepalen van het aantal crossover-gameten in testkruisingen waarbij deze genen betrokken zijn, maar door het optellen van de afstanden tussen vele dicht bij elkaar gelegen genen die zich daartussen bevinden.
Deze methode voor het samenstellen van kaarten van koppelingsgroepen maakt het mogelijk om de afstand tussen relatief verafgelegen (niet meer dan 50 morganiden) gelegen genen nauwkeuriger te bepalen en de koppeling daartussen te identificeren als de afstand meer dan 50 morganiden bedraagt. In dit geval werd de koppeling tussen op afstand gelegen genen tot stand gebracht vanwege het feit dat ze gekoppeld zijn aan tussenliggende genen, die op hun beurt met elkaar verbonden zijn.
Voor genen die zich aan tegenovergestelde uiteinden van de II- en III-chromosomen van Drosophila bevinden - op een afstand van meer dan 100 morganiden van elkaar, was het dus mogelijk om het feit van hun locatie in dezelfde koppelingsgroep vast te stellen door hun koppeling met tussenliggende genen te identificeren. genen en de koppeling van deze tussenliggende genen onderling.
Afstanden tussen op afstand gelegen genen worden bepaald door de afstanden tussen veel tussenliggende genen op te tellen, en alleen hierdoor worden ze relatief nauwkeurig vastgesteld.
In organismen waarvan het geslacht wordt gecontroleerd door geslachtschromosomen, vindt kruising alleen plaats bij het homogametische geslacht en is afwezig bij het heterogametische geslacht. Bij Drosophila komt oversteken dus alleen voor bij vrouwen en is afwezig (meer precies, het komt duizend keer minder vaak voor) bij mannen. In dit opzicht vertonen de genen van de mannetjes van deze vlieg, die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, een volledige koppeling, ongeacht hun afstand tot elkaar, wat het gemakkelijker maakt om hun locatie in dezelfde koppelingsgroep te identificeren, maar het onmogelijk maakt om te bepalen de afstand tussen hen.
Drosophila heeft 4 koppelingsgroepen. Eén van deze groepen is ongeveer 70 morganiden lang, en de genen in deze koppelingsgroep zijn duidelijk geassocieerd met de overerving van geslacht. Daarom kan het als zeker worden beschouwd dat de genen in deze koppelingsgroep zich op het geslacht X-chromosoom bevinden (in 1 paar chromosomen).
De andere koppelingsgroep is erg klein en bedraagt ​​slechts drie morganiden. Er bestaat geen twijfel dat de genen in deze koppelingsgroep zich in microchromosomen bevinden (IX-paar chromosomen). Maar de andere twee koppelingsgroepen hebben ongeveer dezelfde grootte (107,5 morganiden en 106,2 morganiden) en het is vrij moeilijk om te beslissen met welke van de paren autosomen (II- en III-chromosoomparen) elk van deze koppelingsgroepen overeenkomt.
Om het probleem van de locatie van koppelingsgroepen in grote chromosomen op te lossen, was het noodzakelijk om een ​​cytogenetisch onderzoek naar een aantal chromosoomherschikkingen te gebruiken. Op deze manier was het mogelijk om vast te stellen dat een iets grotere koppelingsgroep (107,5 morganiden) overeenkomt met het II-paar chromosomen, en dat een iets kleinere koppelingsgroep (106,2 morganiden) zich in het III-chromosoompaar bevindt.
Hierdoor werd vastgesteld welke chromosomen overeenkomen met elk van de koppelingsgroepen in Drosophila. Maar zelfs daarna bleef het onbekend hoe genkoppelingsgroepen zich in hun overeenkomstige chromosomen bevinden. Bevindt het rechteruiteinde van de eerste koppelingsgroep in Drosophila zich bijvoorbeeld nabij de kinetische vernauwing van het X-chromosoom of aan het andere uiteinde van dit chromosoom? Hetzelfde geldt voor alle andere koppelingsgroepen.
De vraag in hoeverre de afstanden tussen genen uitgedrukt in morganiden (in% kruising) overeenkwamen met de werkelijke fysieke afstanden daartussen in chromosomen bleef ook open.
Om dit allemaal te achterhalen was het, althans voor sommige genen, noodzakelijk om niet alleen hun relatieve positie in koppelingsgroepen vast te stellen, maar ook hun fysieke positie in de overeenkomstige chromosomen.
Dit bleek pas mogelijk nadat, als resultaat van gezamenlijk onderzoek van geneticus G. Meller en cytoloog G. Paynter, was vastgesteld dat onder invloed van röntgenstraling bij Drosophila (zoals bij alle levende organismen) sprake is van een overdracht ( translocatie) van delen van het ene chromosoom naar het andere. Wanneer een bepaald deel van het ene chromosoom naar een ander wordt overgebracht, verliezen alle genen die zich in dit deel bevinden de koppeling met genen die zich in de rest van het donorchromosoom bevinden en krijgen ze een koppeling met genen in het ontvangende chromosoom. (Later bleek dat er bij dergelijke chromosoomherschikkingen niet alleen sprake is van een overdracht van een deel van het ene chromosoom naar het andere, maar van een wederzijdse overdracht van een deel van het eerste chromosoom naar het tweede, en van daaruit een deel van het tweede chromosoom. wordt overgebracht naar de plaats van het gescheiden gedeelte in de eerste).
In gevallen waarin een chromosoombreuk optreedt bij het scheiden van een gebied dat naar een ander chromosoom is overgebracht, tussen twee genen die zich dicht bij elkaar bevinden, kan de locatie van deze breuk vrij nauwkeurig worden bepaald, zowel op de koppelingsgroepkaart als op het chromosoom. Op een koppelingskaart bevindt het breekpunt zich in het gebied tussen de extreme genen, waarvan er één in de vorige koppelingsgroep blijft en de andere in de nieuwe is opgenomen. Op een chromosoom wordt de locatie van de breuk bepaald door cytologische waarnemingen van een afname van de grootte van het donorchromosoom en een toename van de grootte van het ontvangende chromosoom.
Translocatie van secties van chromosoom 2 naar chromosoom 4 (volgens Morgan). Het bovenste deel van de figuur toont de koppelingsgroepen, het middelste gedeelte toont de chromosomen die overeenkomen met deze koppelingsgroepen, en de onderkant toont de metafaseplaten van somatische mitose. De cijfers geven het aantal koppelingsgroepen en chromosomen aan. A en B - het "onderste" deel van het chromosoom is verplaatst naar chromosoom 4; B - het “bovenste” deel van chromosoom 2 is verplaatst naar chromosoom 4. Genetische kaarten en chromosoomplaten zijn heterozygoot voor translocaties.
Als resultaat van de studie van een groot aantal verschillende translocaties, uitgevoerd door veel genetici, werden zogenaamde cytologische kaarten van chromosomen samengesteld. De locaties van alle bestudeerde breuken zijn gemarkeerd op de chromosomen, en dankzij dit wordt voor elke breuk de locatie van twee naburige genen rechts en links ervan vastgesteld.
Cytologische kaarten van chromosomen maakten het in de eerste plaats mogelijk om vast te stellen welke uiteinden van de chromosomen overeenkomen met de "rechter" en "linker" uiteinden van de overeenkomstige koppelingsgroepen.
Vergelijking van “cytologische” kaarten van chromosomen met “genetische” (koppelingsgroepen) levert essentieel materiaal op voor het ophelderen van de relatie tussen de afstanden tussen naburige genen uitgedrukt in morganiden en de fysieke afstanden tussen dezelfde genen in chromosomen bij het bestuderen van deze chromosomen onder een microscoop.
Vergelijking van “genetische kaarten” van chromosomen I, II en III van Drosophila melanogaster met “cytologische kaarten” van deze chromosomen in metafase op basis van translocatiegegevens (volgens Levitsky). Sp is de bevestigingsplaats van de spildraden. De rest duidt op verschillende genen.
Iets later werd een drievoudige vergelijking uitgevoerd van de locatie van genen op ‘genetische kaarten’ van koppeling, ‘cytologische kaarten’ van gewone somatische chromosomen en ‘cytologische kaarten’ van gigantische speekselklieren.
Naast Drosophila zijn er tamelijk gedetailleerde ‘genetische kaarten’ van verbindingsgroepen samengesteld voor enkele andere soorten van het geslacht Drosophila. Het bleek dat bij alle soorten die voldoende gedetailleerd zijn bestudeerd, het aantal koppelingsgroepen gelijk is aan het haploïde aantal chromosomen. Zo werden in Drosophila, die drie paar chromosomen heeft, 3 koppelingsgroepen gevonden, in Drosophila met vijf paar chromosomen - 5, en in Drosophila met zes paar chromosomen - 6 koppelingsgroepen.
Onder de gewervelde dieren is de huismuis het best onderzocht, waarbij al 18 koppelingsgroepen zijn vastgesteld, terwijl er 20 paar chromosomen zijn. Bij mensen, die 23 paar chromosomen hebben, zijn er 10 koppelingsgroepen bekend. Een kip met 39 paar chromosomen heeft slechts 8 koppelingsgroepen. Er bestaat geen twijfel dat bij verder genetisch onderzoek van deze objecten het aantal geïdentificeerde koppelingsgroepen erin zal toenemen en waarschijnlijk zal overeenkomen met het aantal chromosomenparen.
Van de hogere planten is maïs het meest genetisch bestudeerd. Het heeft 10 paar chromosomen en er zijn 10 vrij grote koppelingsgroepen gevonden. Met behulp van experimenteel verkregen translocaties en enkele andere chromosomale herschikkingen zijn al deze koppelingsgroepen beperkt tot strikt gedefinieerde chromosomen.
Bij sommige hogere planten, die voldoende gedetailleerd werden bestudeerd, werd ook een volledige overeenkomst vastgesteld tussen het aantal koppelingsgroepen en het aantal paren chromosomen. Gerst heeft dus 7 paar chromosomen en 7 koppelingsgroepen, tomaat heeft 12 paar chromosomen en 12 koppelingsgroepen, leeuwebek heeft een haploïde chromosoomaantal van 8 en er zijn 8 koppelingsgroepen vastgesteld.
Van de lagere planten is de buideldierschimmel genetisch tot in de kleinste details bestudeerd. Het heeft een haploïde chromosoomgetal van 7 en er zijn 7 koppelingsgroepen vastgesteld.
Het wordt nu algemeen aanvaard dat het aantal koppelingsgroepen in alle organismen gelijk is aan hun haploïde aantal chromosomen, en als bij veel dieren en planten het aantal bekende koppelingsgroepen kleiner is dan hun haploïde aantal chromosomen, dan hangt dit alleen af ​​van het feit dat ze genetisch onvoldoende zijn bestudeerd en als gevolg daarvan slechts een deel van de beschikbare koppelingsgroepen is geïdentificeerd.

CONCLUSIE

Als gevolg hiervan kunnen we fragmenten uit de werken van T. Morgan citeren:
"...Aangezien koppeling plaatsvindt, lijkt het erop dat de verdeling van de erfelijke substantie tot op zekere hoogte beperkt is. Er zijn bijvoorbeeld ongeveer 400 nieuwe soorten mutanten bekend in de fruitvlieg Drosophila, waarvan de kenmerken slechts vier koppelingsgroepen zijn...
...Leden van een koppelingsgroep zijn soms niet zo volledig met elkaar verbonden, ...sommige recessieve karakters van de ene serie kunnen worden vervangen door wildtype karakters uit een andere serie. Maar zelfs in dit geval worden ze nog steeds als gekoppeld beschouwd, omdat ze vaker met elkaar verbonden blijven dan een dergelijke uitwisseling tussen series wordt waargenomen. Deze uitwisseling heet CROSS-ING-OVER – oversteken. Deze term betekent dat tussen twee overeenkomstige koppelingsreeksen een correcte uitwisseling van hun onderdelen kan plaatsvinden, waarbij een groot aantal genen betrokken zijn...
De genentheorie stelt vast dat de kenmerken of eigenschappen van een individu een functie zijn van gepaarde elementen (genen) ingebed in de erfelijke substantie in de vorm van een bepaald aantal koppelingsgroepen; Vervolgens wordt vastgesteld dat de leden van elk paar genen, wanneer de geslachtscellen volwassen worden, worden verdeeld in overeenstemming met de eerste wet van Mendel en dat daarom elke volwassen geslachtscel slechts één assortiment ervan bevat; het stelt ook vast dat leden die tot verschillende koppelingsgroepen behoren, onafhankelijk worden verdeeld tijdens de overerving, in overeenstemming met de tweede wet van Mendel; op dezelfde manier stelt het vast dat er soms een natuurlijke uitwisseling – kruising – bestaat tussen de overeenkomstige elementen van twee verbindingsgroepen; ten slotte stelt het vast dat de frequentie van het kruis gegevens oplevert die de lineaire opstelling van de elementen ten opzichte van elkaar bewijzen ... "

BIBLIOGRAFIE

1. Algemene genetica. M.: Hogere school, 1985.
2. Lezer over genetica. Uitgeverij van de Kazan Universiteit, 1988.
3. Petrov D.F. Genetica met de basisprincipes van selectie, M.: Hogere school, 1971.
4. Biologie. M.: Mir, 1974.