Bez ohledu na složitost struktury biologického objektu, ať už je to bakterie, řasa, bezobratlé zvíře nebo člověk, je celkový počet všech znaků jakéhokoli organismu mnohem větší než jeho chromozomové složení. Od poloviny 20. století věda ví, že takové vlastnosti rostliny, živočicha nebo mikroorganismu, jako je barva a tvar těla, velikost končetin, vlastnosti metabolismu, jsou zakódovány v oblastech chromozomů – genech. Kolik genů má každý chromozom, v jaké sekvenci se v něm nachází, jak se dědí? Na tyto zásadně důležité otázky odpověděl Morganův zákon, kterému se budeme věnovat v našem článku.
Proč se některé vlastnosti dědí společně?
Pozorovací genetickí vědci, kteří ve svém výzkumu používali klasické vzorce objevené v 19. století Mendelem, čelili neřešitelným problémům. Při použití zákona o nezávislém dědění vlastností tedy vědci nedokázali vysvětlit skutečnost, že rostlina má lvíhrdlo tmavě červená barva koruny téměř vždy doprovází tmavě zelenou barvu stonku. V přírodě je vínová koruna a salátová barva stonku této rostliny z čeledi labiaceae extrémně vzácné.
Získat správné vysvětlení tohoto jevu pomohl zákon Morgana, amerického genetika, který učinil průlom v pochopení mechanismů dědičnosti genů.
Chromozomální teorie dědičnosti
Poté, co většina vědců uznala relativní povahu aplikace mendelovských vzorů, vyvstala otázka, jak vysvětlit skutečnost současného dědění u potomků dvou nebo více vlastností získaných od rodičů. Thomas Gent Morgan navrhl myšlenku lineárního uspořádání dědičných sklonů v chromozomu. Dokázal, že sousední segmenty DNA v procesu meiózy přecházejí společně do stejné gamety a nerozcházejí se do různých zárodečných buněk. Vědci tento jev nazvali genové propojení a Morganův zákon se od té doby nazývá zákonem spojené dědičnosti.
Genetik spojil četná experimentální data shromážděná do koherentní vědecké teorie. Odráží výsledky experimentů, konkrétně: bylo prokázáno, že geny jsou umístěny v chromozomu jako kuličky, lineárně jeden po druhém. Díky Morganovu zákonu získala biologie důkazy, že každý nehomologní chromozom obsahuje své jedinečné dědičné složení. Navíc myšlenka vědce, ženěkolik genů umístěných v sousedních lokusech se dědí společně a počet takových komplexů se rovná haploidní sadě chromozomů. Takže v lidském karyotypu existuje 23 skupin genových vazeb.
Příběh objevu Morganova zákona
Biologie zná mnoho příkladů toho, jak správně vybraný živý objekt pro budoucí experimenty zcela určil úspěšný průběh vědeckého výzkumu. Stejně jako Mendel prováděl Morgan ve své laboratoři tisíce experimentů. Pro ně však nevybral rostlinu, která ve svém objemném karyotypu obsahuje stovky genů, ale hmyz - ovocnou mušku Drosophila.
Pouze čtyři páry jejích chromozomů byly dokonale viditelné pod mikroskopem a jejich jednoduché genové složení bylo snadné studovat a studovat. Pokusy amerického genetika jsou založeny na křížení mateřských organismů Drosophila, které se od sebe lišily barvou těla a tvarem křídel. Všichni výslední potomci byli následně kříženi pouze s mouchami, které měly černou barvu a krátká, nedostatečně vyvinutá křídla, tedy bylo provedeno analyzační křížení. jaké byly výsledky? Neshodovaly se s žádným ze známých genetických postulátů, protože některé mouchy se u potomků objevily s kombinacemi znaků: šedé břicho - nedostatečně vyvinutá křídla a černé tělo - normální křídla. Vědec navrhl, že části DNA, které kontrolují známky barvy a tvaru křídel, se u hmyzu tohoto druhu nacházejí poblíž - jsou spojeny ve stejném chromozomu. Tato myšlenka byla dále vyjádřena v Morganově zákoně.
Crossing Over
V profázi prvního dělení meiózy lze pozorovat neobvyklý obraz: vnitřní chromatidy sesterských chromozomů si navzájem vyměňují lokusy - úseky. Čím blíže jsou geny umístěny, tím méně dochází k výměně – křížení. Proto jedno z ustanovení Morganova zákona říká, že frekvence výměny mezi geny je nepřímo úměrná vzdálenosti mezi nimi, měřené v morganidech. Crossing over vysvětluje tak důležitý fenomén, jakým je dědičná variabilita. Potomek žádného rodičovského páru totiž nevypadá jako klon, který zcela kopíruje vlastnosti otce nebo matky. Má své vlastní jedinečné vlastnosti, které určují jeho individualitu.
Význam děl Thomase Morgana
Formulace Morganova zákona, která zahrnuje základní postuláty, o kterých jsme uvažovali, je široce používána v teoretické genetice. Na něm je založena veškerá šlechtitelská práce. Nyní je nemožné vyvinout nové plemeno zvířat nebo rostlin, aniž bychom předem předpověděli možné kombinace jejich očekávaných užitečných vlastností nebo vlastností.
Vytváření chromozomálních map organismů, s přihlédnutím k ustanovením teorie dědičnosti, pomáhá lékařům pracujícím v oboru lékařské genetiky předem identifikovat defektní geny a s vysokou přesností vypočítat rizika patologií u nenarozeného dítěte.
