Полная версия

Главная arrow География arrow ГЕНЕТИКА В 2 Ч. ЧАСТЬ 1

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

МЕХАНИЗМЫ РЕКОМБИНАЦИИ

Рекомбинация генов осуществляется различными способами. Этот процесс может быть связан с перераспределением целых хромосом. Такой механизм в соответствии с третьим законом Г. Менделя обеспечивает независимое наследование несцепленных генов и признаков. Чаще всего рекомбинацию в узком смысле слова связывают с кроссинговером, т. е. с пе- рекомбинацией генов, локализованных в гомологичных хромосомах. Этот тип рекомбинации рассматривается в настоящей главе.

Цитологическая демонстрация кроссинговера

В профазе I мейоза на стадии диплотены у многих организмов хорошо различимы характерные фигуры, образуемые гомологичными хромосомами, - хиазмы. В 1909 г. Ф. Янссене предположил, чгго образование хиазм связано с обменами гомологичными участками гомологичных хромосом. Позднее Т.Х. Морган связывай хиазмы с кроссинговером, происходящим согласно гипотезе К. Бриджеса (1915) по механизму разрыв-воссоединение.

С. Дарлингтон, исходя из числа хиазм в пахитене, определил общую длину каждой из хромосом кукурузы. При этом он принял, что одна хиазма образуется на участке в 50 сМ. Полученный на основании цитологических данных результат хорошо согласовался с длинами групп сцепления, вычисленными обычным способом исходя из частот кроссинговера при гибридологическом анализе. Параллелизм событий, регистрируемых генетически и цитологически при рекомбинации сцепленных генов, был продемонстрирован в 1931 г. для двух объектов: кукурузы и дрозофилы. В обоих случаях был использован принцип: сопоставление результатов кроссинговера с физическими обменами гомологичных участков гомологичных хромосом. Очевидно, для такой работы скрещиваемые формы должны быть дигетеро- зиготны как по генетическим, так и по цитологическим маркерам одной пары хромосом.

Харриет Крейтон и Барбара МакКлинток решили эту проблему относительно кукурузы. Была исследована форма, дигетерозиготная по генам: с (colorless) - бесцветный алероновый слой эндосперма, рецессив; с+ - окрашенный, доминант; wx (yvaxy) - эндосперм, а также пыльцевые зерна, которые содержат амилопектин, вследствие чего окрашиваются йодом в красный цвет, рецессив; wx - эндосперм и пыльцевые зерна, содержащие амилозу, окрашиваемую йодом в синий цвет, доминант.

Кроме того, исследованная форма на одном конце хромосомы несла блок (участок) гетерохроматина, а на другом - транспонированный участок другой хромосомы. Второй гомолог этих морфологических отличий не имел.

В потомстве отбирали два реципрокных класса, рекомбинантных по с и wx.

Растения, выращенные из семян этих рекомбинантов, исследовали цитологически и убедились в том, что у всех рекомбинантов по генетическим маркерам произошел физический обмен участками гомологичных хромосом.

Сходным образом решил ту же проблему К. Штерн для дрозофилы. Он исследовал расщепление в потомстве от скрещивания самок, дигетеро- зиготных по генам Л'-хромосомы: cr (carnation) - глаза красные, рецессив; сг - нормальная темно-красная окраска глаз, доминант; В {Ваг) - полосковидные глаза, доминант: В* - круглые глаза, рецессив (рис. 6.1).

Схема эксперимента К. Штерна, демонстрирующего соответствие между рекомбинацией генов и физическими обменами участками Л'-хромосомы у дрозофилы

Рис. 6.1. Схема эксперимента К. Штерна, демонстрирующего соответствие между рекомбинацией генов и физическими обменами участками Л'-хромосомы у дрозофилы

Эти же самки несли гетероморфные Х-хромосомы: одну сильно укороченную вследствие транслокации ее бесцентромерного участка на четвертую микрохромосому, другую - Г-образную вследствие транслокации на нее фрагмента У-хромосомы. Таких самок скрещивали с самцами, несущими рецессивные аллели исследуемых генов (сг, В+) в Х-хромосоме обычной формы и имевшими обычную У-хромосому.

Результат кроссинговера у самок в таком скрещивании - рекомбинантные классы - изучали цитологически. Для этой цели брали только самок, поскольку самцы имеют субметацентрическую, т. е. разноплечую У-хромосому, которую можно спутать с Г-образной ^-хромосомой.

Все четыре класса самок-потомков отличались друг от друга по фенотипу:

1) нерекомбинантные:

2) рекомбинантные:

а также по структуре своих X-хромосом.

Исследовав 374 самки, К. Штерн показал, что кроссинговер между генами сг и В сопровождался физическим обменом между Л'-хромосомами.

Эксперименты X. Крейтон и Б. МакКлинток с кукурузой, К. Штерна с дрозофилой доказали, что в основе кроссинговера лежит реальный обмен участками гомологичных хромосом, однако механизм этого обмена остался неясным. Наряду с гипотезой К. Бриджеса (механизм разрыв-слияние) рассматривался и другой механизм, предложенный Дж. Беллингом (1933), изучавшим мейоз у растений. Согласно этой гипотезе, разрывов и перевоссоединения хромосом не происходит, а кроссинговер приурочен к стадии воспроизведения хромосом. При этом, как считал Дж. Беллинг, сначала воспроизводятся хромомеры, затем их соединяют хромонемы. Такое соединение может привести к рекомбинантным сочетаниям хромомеров. В 1930 г. X. Винклером была предложена еще одна гипотеза, согласно которой в потомстве дигетерозиготы рекомбинантные классы могут появляться вследствие направленных изменений аллелей под влиянием друг друга - гипотеза конверсии:

Тетрадный анализ у грибов показал, что подобные изменения как правило не происходят. Не согласовывались с этой гипотезой и данные цитологического изучения результатов кроссинговера. Однако окончательно выяснен механизм реципрокных обменов и доказан физический обмен участками родительских молекул ДНК при рекомбинации значительно позже - в 1961 г. в эксперименте М. Мезельсона и Дж. Уэйгла, изучавших рекомбинацию у бактериофага X.

В эксперименте использовали биологические (генетические) и физические (изотопы ,4С и 1SN) маркеры, по которым контролировали физические обмены участками генетического материала при рекомбинации.

Доказательство справедливости гипотезы разрыв-воссоединение было получено также Дж. Тэйлором в 1967 г. для кузнечика.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>