The Chromosome Theory of Sutton and Morgan

Teoria chromosomalna Sutton i Morgan zamierza zintegrować obserwacje biologii komórki z dziedzicznymi zasadami zaproponowanymi przez Gregora Mendla, stwierdzając, że geny znajdują się w chromosomach i że są one rozmieszczone niezależnie w mejozie.

Teoria ta zaczęła powstawać między 1902 a 1905 r. Dzięki niezależnym ideom Waltera Suttona, Thomasa Hunta Morgana, Theodora Boveriego i innych badaczy tamtych czasów. Potrzeba było ponad dwóch dekad, aby móc zbudować dojrzałą ideę tej teorii.

Teorię chromosomową można podsumować w następujący sposób: fizyczna lokalizacja genów znajduje się w chromosomach i są one ułożone liniowo. Ponadto istnieje zjawisko wymiany materiału genetycznego między parami chromosomów, znane jako rekombinacja, które zależy od bliskości genów.

Historia

W czasie, gdy Mendel wypowiadał swoje prawa, nie było dowodów na mechanizm dystrybucji chromosomów w procesach mejozy i mitozy.

Jednak Mendel podejrzewał istnienie pewnych „czynników” lub „cząstek”, które były rozmieszczone w cyklach seksualnych organizmów, ale nie wiedział o prawdziwej tożsamości tych istot (obecnie znanych jako geny).

Ze względu na te teoretyczne luki, prace Mendla nie zostały docenione przez społeczność naukową tamtych czasów.

Autor: Walter Sutton

W roku 1903 amerykański biolog Walter Sutton podkreślił znaczenie pary chromosomów o podobnej morfologii. Podczas mejozy ta para homologiczna jest rozdzielana i każda gameta otrzymuje pojedynczy chromosom.

W rzeczywistości Sutton był pierwszą osobą, która zauważyła, że ​​chromosomy przestrzegają praw Mendla, a to stwierdzenie jest uważane za pierwszy ważny argument na poparcie chromosomowej teorii dziedziczenia.

Projekt eksperymentalny Sutton polegał na badaniu chromosomów w spermatogenezie konika polnego Brachystola magna, demonstrując, jak te struktury segregują w mejozie. Ponadto był w stanie określić, że chromosomy zostały pogrupowane w pary.

Pamiętając o tej zasadzie, Sutton zaproponował, że wyniki Mendla można zintegrować z istnieniem chromosomów, zakładając, że geny są ich częścią.

Autor: Thomas Hunt Morgan

W roku 1909 Morganowi udało się ustalić jasny związek między genem a chromosomem. Osiągnięto to dzięki jego eksperymentom z Drosophila, wykazując, że gen odpowiedzialny za białe oczy był zlokalizowany na chromosomie X tego gatunku.

W swoich badaniach Morgan odkrył, że muszka owocowa posiadała cztery pary chromosomów, z których trzy były homologiczne lub autosomalne chromosomy, a pozostała para była płciowa. To odkrycie zostało nagrodzone Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

Podobnie jak u ssaków, samice mają dwa identyczne chromosomy, oznaczone jako XX, podczas gdy samce są XY.

Morgan poczynił również kolejną istotną obserwację: w znacznej liczbie przypadków pewne geny zostały odziedziczone razem; Nazywam to zjawiskiem połączonymi genami. Jednak w niektórych przypadkach możliwe było „przerwanie” tego powiązania dzięki rekombinacji genetycznej.

Wreszcie Morgan zauważył, że geny zostały ułożone liniowo wzdłuż chromosomu, a każdy z nich znajdował się w obszarze fizycznym: locus (liczba mnoga to loci ).

Wnioski Morgana osiągnęły pełną akceptację teorii dziedziczenia chromosomalnego, uzupełniając i potwierdzając obserwacje jego kolegów.

Zasady teorii

Dowody przedstawione przez tych naukowców pozwoliły sformułować zasady chromosomalnej teorii dziedziczenia:

Geny zlokalizowane w chromosomach

Geny znajdują się w chromosomach i są zorganizowane w sposób liniowy. Aby potwierdzić tę zasadę, istnieją bezpośrednie dowody i dowody pośrednie.

Jako pośredni dowód musimy uznać chromosomy za nośniki genów. Chromosomy są zdolne do przekazywania informacji poprzez semikonserwatywny proces replikacji, który potwierdza tożsamość molekularną chromatyd siostrzanych.

Ponadto chromosomy mają osobliwość przekazywania informacji genetycznej w taki sam sposób, w jaki przewidują prawa Mendla.

Sutton postulował, że geny związane z kolorem nasion - zielonym i żółtym - były transportowane w określonej parze chromosomów, podczas gdy geny związane z teksturą - gładkie i szorstkie - były transportowane w innej parze.

Chromosomy mają specyficzne pozycje zwane loci, w których zlokalizowane są geny. Podobnie, chromosomy są dystrybuowane niezależnie.

Podążając za tym pomysłem, proporcje 9: 3: 3: 1 znalezione przez Mendla są łatwe do wyjaśnienia, ponieważ teraz fizyczne cząstki dziedzictwa były znane.

Chromosomy wymieniają informacje

W gatunkach diploidalnych proces mejozy pozwala zmniejszyć o połowę liczbę chromosomów, które będą miały gamety. W ten sposób, gdy nastąpi zapłodnienie, przywraca się stan diploidalny nowego osobnika.

Gdyby nie było procesów mejozy, liczba chromosomów podwoiłaby się wraz z postępem pokoleń.

Chromosomy są w stanie wymieniać regiony ze sobą; Zjawisko to znane jest jako rekombinacja genetyczna i występuje w procesach mejozy. Częstotliwość występowania rekombinacji zależy od odległości, w której zlokalizowane są geny zlokalizowane na chromosomach.

Są powiązane geny

Im bliżej są geny, tym większe prawdopodobieństwo, że odziedziczą je razem. Gdy tak się dzieje, geny są „wiązane” i przechodzą do następnego pokolenia jako pojedynczy blok.

Istnieje sposób kwantyfikacji bliskości genów w jednostkach centymorganu, w skrócie cM. Ta jednostka jest używana do konstruowania genetycznych map powiązań i odpowiada 1% częstotliwości rekombinacji; odpowiada około milionowi par zasad w DNA.

Maksymalna częstotliwość rekombinacji - to znaczy w oddzielnych chromosomach - występuje ponad 50%, a ten scenariusz jest „bez powiązania”.

Zauważ, że gdy dwa geny są połączone, nie są zgodne z prawem transmisji znaków zaproponowanych przez Mendla, ponieważ prawa te były oparte na znakach, które znajdowały się na oddzielnych chromosomach.