Warum sehen Kinder aus wie ihre Eltern? Warum kommen bestimmte Krankheiten in manchen Familien häufig vor, wie Farbenblindheit, Polydaktylie, Gelenkhypermobilität, Mukoviszidose? Warum gibt es eine Reihe von Krankheiten, an denen nur Frauen leiden, und andere - nur Männer? Heute wissen wir alle, dass die Antworten auf diese Fragen in der Vererbung zu suchen sind, also in den Chromosomen, die ein Kind von jedem Elternteil erhält. Und die moderne Wissenschaft verdankt dieses Wissen dem amerikanischen Genetiker Thomas Hunt Morgan. Er beschrieb den Vorgang der Übertragung genetischer Informationen und entwickelte zusammen mit Kollegen die Chromosomentheorie der Vererbung (oft als Morgan-Chromosomentheorie bezeichnet), die zum Eckpfeiler der modernen Genetik wurde.
Discovery-Verlauf
Es wäre falsch zu sagen, dass Thomas Morgan der erste war, der sich für die Übertragung genetischer Informationen interessierte. Die ersten Forscher, die versuchten, die Rolle der Chromosomen zu verstehenIn der Erbschaft kann man die Werke von Chistyakov, Beneden, Rabl in den 70-80er Jahren des 19. Jahrhunderts betrachten.
Dann gab es keine Mikroskope, die stark genug waren, um Chromosomenstrukturen zu sehen. Und den Begriff „Chromosom“selbst gab es damals auch noch nicht. Es wurde 1888 von dem deutschen Wissenschaftler Heinrich Waldeyr eingeführt.
Der deutsche Biologe Theodor Boveri hat durch seine Experimente bewiesen, dass ein Organismus für die normale Entwicklung eine für seine Art normale Anzahl von Chromosomen benötigt und deren Überschuss oder Mangel zu schweren Missbildungen führt. Im Laufe der Zeit wurde seine Theorie glänzend bestätigt. Wir können sagen, dass die Chromosomentheorie von T. Morgan ihren Ausgangspunkt genau dank Boveris Forschungen erhielt.
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Thomas Morgan gelang es, das vorhandene Wissen über die Vererbungstheorie zu verallgemeinern, zu ergänzen und weiterzuentwickeln. Als Objekt für seine Experimente wählte er die Fruchtfliege, und das nicht zufällig. Es war ein ideales Objekt für die Erforschung der Erbinformationsübertragung - nur vier Chromosomen, Fruchtbarkeit, geringe Lebenserwartung. Morgan begann Forschungen mit sauberen Fliegenlinien durchzuführen. Bald entdeckte er, dass es in Keimzellen einen einzigen Chromosomensatz gibt, also 2 statt 4. Es war Morgan, der das weibliche Geschlechtschromosom als X und das männliche als Y bezeichnete.
Geschlechtsgebundene Erbschaft
Morgans Chromosomentheorie zeigte, dass es bestimmte geschlechtsgebundene Merkmale gibt. Die Fliege, mit der der Wissenschaftler seine Experimente durchführte, hat normalerweise rote Augen, aber als Folge einer Mutation dieses Gens in der PopulationEs tauchten weißäugige Individuen auf, und unter ihnen waren viel mehr Männer. Das für die Augenfarbe der Fliege verantwortliche Gen ist auf dem X-Chromosom lokalisiert, nicht auf dem Y-Chromosom. Das heißt, wenn eine Frau gekreuzt wird, auf deren einem X-Chromosom sich ein mutiertes Gen befindet, und ein weißäugiger Mann, wird die Wahrscheinlichkeit, dieses Merkmal bei den Nachkommen zu haben, mit dem Geschlecht in Verbindung gebracht. Am einfachsten lässt sich dies im Diagramm darstellen:
- P: XX' x X'Y;
- F1: XX', XY, X'X', X'Y.
X - das Geschlechtschromosom einer Frau oder eines Mannes ohne das Gen für weiße Augen; X'-Chromosom mit dem Gen für weiße Augen.
Kreuzungsergebnisse entziffern:
- ХХ' - rotäugige Frau, Trägerin des Gens für alte Augen. Aufgrund des Vorhandenseins des zweiten X-Chromosoms wird dieses mutierte Gen von dem gesunden "überlappt", und das Merkmal erscheint nicht im Phänotyp.
- X'Y ist ein weißäugiger Mann, der von seiner Mutter ein X-Chromosom mit einem mutierten Gen erh alten hat. Aufgrund des Vorhandenseins von nur einem X-Chromosom gibt es nichts, was das mutierte Merkmal abdeckt, und es erscheint im Phänotyp.
- X'X' ist eine weißäugige Frau, die von ihrer Mutter und ihrem Vater ein Chromosom mit einem mutierten Gen geerbt hat. Bei einer Frau erscheint das Gen für weiße Augen nur dann im Phänotyp, wenn beide X-Chromosomen das Gen für weiße Augen tragen.
Chromosomale Vererbungstheorie von Thomas Morgan erklärte den Vererbungsmechanismus vieler genetischer Krankheiten. Da es auf dem X-Chromosom viel mehr Gene gibt als auf dem Y-Chromosom, ist klar, dass es für die meisten Eigenschaften eines Organismus verantwortlich ist. Das X-Chromosom wird von der Mutter an Söhne und Töchter weitergegeben, zusammen mit Genen, die für die Eigenschaften des Körpers, äußere Zeichen und Krankheiten verantwortlich sind. Eine langebei X-chromosomaler Vererbung gibt es Y-chromosomale Vererbung. Aber nur Männer haben ein Y-Chromosom, wenn also eine Mutation darin auftritt, kann sie nur an einen männlichen Nachkommen weitergegeben werden.
Morgans chromosomale Vererbungstheorie hat geholfen, die Übertragungsmuster genetischer Krankheiten zu verstehen, aber die mit ihrer Behandlung verbundenen Schwierigkeiten sind noch nicht gelöst.
Kreuzung
Während der Forschung von Thomas Morgans Schüler Alfred Sturtevant wurde das Phänomen des Crossing Over entdeckt. Wie weitere Experimente zeigten, tauchen dank Crossing Over neue Kombinationen von Genen auf. Er ist es, der gegen den Prozess der verknüpften Vererbung verstößt.
Daher erhielt die Chromosomentheorie von T. Morgan eine weitere wichtige Position - Crossing-Over tritt zwischen homologen Chromosomen auf, und seine Häufigkeit wird durch den Abstand zwischen Genen bestimmt.
Grundlagen
Um die Ergebnisse der Experimente des Wissenschaftlers zu systematisieren, präsentieren wir die wichtigsten Bestimmungen von Morgans Chromosomentheorie:
- Die Zeichen eines Organismus hängen von den Genen ab, die in den Chromosomen eingebettet sind.
- Gene auf demselben Chromosom werden an die verknüpften Nachkommen weitergegeben. Die Stärke einer solchen Verknüpfung ist umso größer, je geringer der Abstand zwischen den Genen ist.
- Crossing Over tritt in homologen Chromosomen auf.
- Wenn wir die Häufigkeit der Kreuzung eines bestimmten Chromosoms kennen, können wir den Abstand zwischen Genen berechnen.
Die zweite Position von Morgans Chromosomentheorie ist ebenfallsheißt Morgansche Regel.
Anerkennung
Die Ergebnisse der Recherche wurden hervorragend aufgenommen. Morgans Chromosomentheorie war ein Durchbruch in der Biologie des zwanzigsten Jahrhunderts. 1933 erhielt der Wissenschaftler für die Entdeckung der Rolle der Chromosomen bei der Vererbung den Nobelpreis.
Ein paar Jahre später erhielt Thomas Morgan die Copley-Medaille für hervorragende Genetik.
Jetzt wird Morgans Chromosomentheorie der Vererbung in Schulen studiert. Viele Artikel und Bücher sind ihr gewidmet.
Beispiele für geschlechtsgebundene Vererbung
Morgans Chromosomentheorie zeigte, dass die Eigenschaften eines Organismus durch seine Gene bestimmt werden. Die von Thomas Morgan gewonnenen grundlegenden Ergebnisse beantworteten die Frage nach der Übertragung von Krankheiten wie Hämophilie, Lowe-Syndrom, Farbenblindheit, Morbus Brutton.
Es stellte sich heraus, dass die Gene für all diese Krankheiten auf dem X-Chromosom liegen, und bei Frauen treten diese Krankheiten viel seltener auf, da ein gesundes Chromosom das Chromosom mit dem Krankheitsgen überlappen kann. Frauen können, ohne es zu wissen, Träger genetischer Krankheiten sein, die sich dann in Kindern manifestieren.
Bei Männern treten X-chromosomale Krankheiten oder phänotypische Merkmale auf, weil kein gesundes X-Chromosom vorhanden ist.
T. Morgans Chromosomentheorie der Vererbung wird bei der Analyse von Familiengeschichten auf genetische Krankheiten verwendet.
