12.18: Хромосомная теория наследственности

В 1866 году Грегор Мендель опубликовал результаты своих экспериментов по селекции растений гороха, предоставив доказательства предсказуемых закономерностей в наследовании физических характеристик. Не сразу осознали важность его результатов. Фактически в то время о существовании генов было неизвестно. Мендель называл наследственные единицы & ldquo; факторами & rdquo;

Механизмы, лежащие в основе наблюдений Менделя - основы его законов сегрегации и независимого ассортимента - оставались неуловимыми. В конце 1800-х годов достижения в области микроскопии и методов окрашивания позволили ученым впервые визуализировать митоз и мейоз.

В начале 1900-х годов Теодор Бовери, Уолтер Саттон и другие независимо друг от друга предположили, что хромосомы могут лежать в основе законов Менделя - хромосомной теории наследования. Исследуя морских ежей и кузнечиков соответственно, Бовери и Саттон отметили поразительное сходство между хромосомами во время мейоза и факторами Менделя.

Как и факторы Менделя, хромосомы попадают в пары. Напоминая закон сегрегации Менделя, эти пары разделяются во время мейоза, так что каждая гамета (например, сперматозоид или яйцеклетка) получает по одной хромосоме от каждой пары. Пары хромосом разделяются независимо друг от друга, что соответствует закону независимого распределения Менделя.

Первые конкретные доказательства хромосомной теории наследования были получены от одного из ее критиков Томаса Ханта Моргана. Морган обнаружил, что мутация, влияющая на цвет глаз дрозофилы, по-разному наследуется самцами и самками мух, и продемонстрировал, что этот признак определяется Х-хромосомой.

Теперь мы знаем, что факторы Менделя - это сегменты ДНК, называемые генами, в определенных хромосомных участках. Независимый набор генов на разных хромосомах является следствием случайного расположения хромосом на средней линии клетки во время метафазы I, которая определяет, какие гены сегрегируются в одни и те же дочерние клетки. Каждая гомологичная пара хромосом мигрирует независимо от других. Закон сегрегации соответствует движению хромосом во время анафазы I, что гарантирует при нормальных условиях, что каждая гамета получает только одну копию каждой хромосомы, распределенной случайным образом.

В конце 1800-х годов, после того, как Мендель провёл свои наблюдения за наследованием у растений гороха, улучшения в микроскопии позволили учёным впервые визуализировать суб-клеточные структуры в деталях. После того, как процессы митоза и мейоза были рассмотрены и описаны, было предложено, что хромосомы являлись наследуемыми частицами Менделя. Хромосомная теория наследования описывает, как физические поведение хромосом отвечает за Законы сегрегации и независимого ассортимента Менделя.

Организмы, размножающиеся сексуально, имеют по две копии каждой хромосомы в соматических, или не репродуктивных, клетках. Во время мейоза, гомологичные хромосомные пары, которые несут те же самые гены, разделены на части и сегрегированы в гаметы, так что каждая гамета получает одну копию каждой хромосомы, в точности, как описывал Мендель в своём Законе сегрегации. Разные или негомологичные, хромосомные пары не связаны друг с другом и сортируются в гаметы независимо, как описано в Законе Менделя Независимого ассортимента.

После оплодотворения гаметы объединяют их генетический материал для производства организма с двумя копиями каждой хромосомы и, таким образом, двумя копиями каждого гена, одним унаследованным от матери и одним от отца, как и предсказывал Мендель на основе моделей наследования, которые он наблюдал у растений гороха.