Что такое сцепленное наследование? Исходя из законов Менделя, при половом размножении наследственные признаки передаются при помощи генов — участков ДНК. При этом наблюдается расщепление во втором поколении, которое соответствует формуле 3:1.
В 1906 году У. Бэтсон и Р. Пеннет экспериментировали с цветами душистого горошка, результаты их исследований не подчинялись закону Менделя. У некоторых гибридов всегда наблюдались признаки родителей.
Закон сцепленного наследования
Хромосомная теория передачи наследственной информации основана на том, что все передающиеся от родителей признаки закодированы в генах хромосом – структурных единицах наследственности. В каждом заложена информация об определенном признаке: последовательности полипептида, синтезе белков, ферментов и других веществ в клетке.
Гены объедены в спирали длинных молекул – ДНК, являющихся основной структурной единицей хромосом, у организмов с клеточными ядрами – единственной.
В обычных клетках хромосомы имеют пару, соответствующие участки которой отвечают за наследование одних и тех же признаков. При образовании гамет (половых клеток) в процессе полового размножения гены копируются в случайном порядке, образуя гаплоидный (непарный) хромосомный набор.
От любой из родительских хромосом признаки передаются новой цепочке ДНК в случайном порядке. Это и дает менделевское расщепление 3:1.
Некоторые гены, локализованные в одном наборе хромосом, при делении наследуются совместно. Они сцеплены друг с другом. Но полное сцепление группы наблюдается не всегда.
Когда хромосомы одной пары сближаются на первой профазе полового деления, они начинают обмениваться генами друг с другом. Это явление называется – кроссинго́вер, а хромосомы, обменявшиеся генами – кроссоверными. Если возможен кроссинговер – то сцепление неполное.
Надежность связи зависит от удаленности генов в цепочке ДНК: чем ближе они расположены, тем сложнее им оторваться друг от друга. Некоторые находятся почти вплотную, поэтому они никогда не обмениваются при кроссинговере – это полное сцепление.
Не стоит путать сцепленное наследование и наследование, сцепленное с полом. Половое размножение не всегда связано с наличием половых хромосом. Половая клетка – это клетка с гаплоидным набором.
У некоторых насекомых передача пола определяется не так, как у людей. Например, пчелы. У матки и рабочих особей полный (диплоидный) набор, а у пчелиного трутня – гаплоидный. Сцепленная с полом наследственность появляется тогда, когда некоторые признаки содержат только Х и Y хромосомы.
Примеры сцепленного наследования
Примеров сцепленного наследования в природе много:
-
у людей резус-фактор связан с овальной формой эритроцитов;
-
у томатов — рост и строение эндосперма. Высокие кусты – гладкий эндосперм;
-
у бабочек-парусников окраска тела, выступ на крыле;
-
у кроликов — белая пятнистость и длинный волосяной покров.
Некоторые признаки кодируются в разных парах генов, поэтому определить все варианты сцепленного наследования достаточно сложно.
Эксперимент Моргана, его цели и выводы
Основой для положений хромосомной теории о сцепленном наследовании стал эксперимент Томаса Моргана. Ученый исследовал расщепление наследственных характеристик мушек дрозофил.
Он отобрал две фенотипические группы насекомых: с серым панцирем и нормально развитыми крыльями и черных с зачаточными крылышками. После первого скрещивания у всех мушек был серый панцирь и обычные крылья (доминантные признаки).
Во втором скрещивании участвовали самки с доминантными генами и самцы с рецессивными. В результате должно было появиться четыре комбинации характеристик в пропорции 1:1:1:1. Однако количество мушек с серым панцирем и обычными крыльями и темных с зачаточными крыльями было одинаковым и составляло 41,5% каждое.
Недостающие 17% — это организмы с разными характеристиками, причиной неполного сцепленного наследования которых стали кроссоверные хромосомы.
Эксперимент Моргана заложил основные положения хромосомной теории. Позднее его выводы были подтверждены генными исследованиями.
