Bez ohľadu na zložitosť štruktúry biologického objektu, či už ide o baktériu, riasu, bezstavovce alebo človeka, celkový počet všetkých znakov akéhokoľvek organizmu je oveľa väčší ako jeho chromozómové zloženie. Od polovice 20. storočia veda vedela, že také vlastnosti rastliny, živočícha alebo mikroorganizmu ako farba a tvar tela, veľkosť končatín, vlastnosti látkovej premeny, sú zakódované v chromozómových oblastiach – génoch. Koľko génov má každý chromozóm, v akom poradí sa v ňom nachádzajú, ako sa dedia? Na tieto zásadne dôležité otázky odpovedal Morganov zákon, ktorý si preštudujeme v našom článku.
Prečo sa niektoré vlastnosti dedia spolu?
Vedci v oblasti pozorovania, ktorí vo svojom výskume použili klasické vzorce objavené v 19. storočí Mendelom, čelili neriešiteľným problémom. Takže, aplikovaním zákona o nezávislom dedičstve vlastností, vedci nedokázali vysvetliť skutočnosť, že rastlina má levhrdlo tmavočervená farba koruny takmer vždy sprevádza tmavozelenú farbu stonky. V prírode je vínová koruna a šalátová farba stonky tejto rastliny z čeľade labiaceae mimoriadne vzácne.
K správnemu vysvetleniu tohto javu pomohol zákon Morgana, amerického genetika, ktorý urobil prelom v chápaní mechanizmov dedičnosti génov.
Chromozomálna teória dedičnosti
Potom, čo väčšina vedcov uznala relatívnu povahu aplikácie mendelovských vzorov, vyvstala otázka, ako vysvetliť skutočnosť súčasného dedenia u potomkov dvoch alebo viacerých vlastností získaných od rodičov. Thomas Gent Morgan navrhol myšlienku lineárneho usporiadania dedičných sklonov v chromozóme. Dokázal, že susedné segmenty DNA v procese meiózy spolu prechádzajú do rovnakej gaméty a nerozchádzajú sa do rôznych zárodočných buniek. Vedci nazvali tento jav génovou väzbou a Morganov zákon sa odvtedy nazýva zákon prepojenej dedičnosti.
Genetik spojil početné experimentálne údaje zozbierané do koherentnej vedeckej teórie. Odráža výsledky experimentov, konkrétne: bolo dokázané, že gény sú v chromozóme umiestnené ako guľôčky, lineárne jeden po druhom. Vďaka Morganovmu zákonu získala biológia dôkaz, že každý nehomologický chromozóm obsahuje svoje jedinečné dedičné zloženie. Okrem toho myšlienka vedca, ženiekoľko génov umiestnených v susedných lokusoch sa dedí spolu a počet takýchto komplexov sa rovná haploidnej sade chromozómov. Takže v ľudskom karyotype existuje 23 skupín génových väzieb.
Príbeh objavenia Morganovho zákona
Biológia pozná mnoho príkladov toho, ako správne vybraný živý objekt na experimenty v budúcnosti úplne určil úspešný priebeh vedeckého výskumu. Rovnako ako Mendel, aj Morgan vykonal vo svojom laboratóriu tisíce experimentov. Pre nich si však nevybral rastlinu, ktorá vo svojom objemnom karyotype obsahuje stovky génov, ale hmyz – ovocnú mušku Drosophila.
Len štyri páry jej chromozómov boli dokonale viditeľné pod mikroskopom a ich jednoduché génové zloženie bolo ľahké študovať a študovať. Experimenty amerického genetika sú založené na krížení rodičovských organizmov Drosophila, ktoré sa navzájom odlišovali farbou tela a tvarom krídel. Všetci výslední potomkovia boli následne krížení iba s muchami, ktoré mali čiernu farbu a krátke, nedostatočne vyvinuté krídla, t. j. vykonal sa analyzačný kríž. Aké boli výsledky? Nezhodovali sa so žiadnym zo známych genetických postulátov, pretože niektoré z múch sa objavili u potomkov s kombináciami znakov: sivé brucho - nedostatočne vyvinuté krídla a čierne telo - normálne krídla. Vedec navrhol, že časti DNA, ktoré kontrolujú znaky farby a tvaru krídel, sa u hmyzu tohto druhu nachádzajú v blízkosti - sú spojené v rovnakom chromozóme. Táto myšlienka bola ďalej vyjadrená v Morganovom zákone.
Crossing Over
V profáze prvého delenia meiózy možno pozorovať nezvyčajný obraz: vnútorné chromatidy sesterských chromozómov si navzájom vymieňajú lokusy - rezy. Čím bližšie sú gény umiestnené, tým menej dochádza k výmene – prekríženiu. Preto jedno z ustanovení Morganovho zákona hovorí, že frekvencia výmeny medzi génmi je nepriamo úmerná vzdialenosti medzi nimi, meranej v morganidoch. Crossing over vysvetľuje taký dôležitý jav, akým je dedičná variabilita. Potomok žiadneho rodičovského páru totiž nevyzerá ako klon, ktorý úplne kopíruje vlastnosti otca alebo matky. Má svoje vlastné jedinečné vlastnosti, ktoré určujú jeho individualitu.
Význam diel Thomasa Morgana
Formulácia Morganovho zákona, ktorá zahŕňa základné postuláty, o ktorých sme uvažovali, je široko používaná v teoretickej genetike. Na ňom je založená všetka šľachtiteľská práca. Teraz je nemožné vyvinúť nové plemeno zvierat alebo rastlín bez toho, aby ste vopred predpovedali možné kombinácie ich očakávaných užitočných vlastností alebo vlastností.
Vytváranie chromozomálnych máp organizmov, berúc do úvahy ustanovenia teórie dedičnosti, pomáha lekárom pracujúcim v oblasti lekárskej genetiky vopred identifikovať defektné gény a s vysokou presnosťou vypočítať riziká patológií u nenarodeného dieťaťa.
