Порівняння генетичних і цитологічних карт хромосом

Після встановлення груп зчеплення генів і складання генетичних карт на основі врахування перехрещення хромосом виникла необхідність складання цитологічних карт з метою їх зіставлення з генетичними. Це було здійснено спочатку на мітотичних, а потім на гігантських хромосомах.

Один з методів грунтувався на використанні явища хромосомних перебудов, зокрема транслокаций. Сутність хромосомних перебудов типу транслокаций полягає в наступному: якщо в двох негомологічних хромосомах одночасно відбувається розрив, то фрагменти цих хромосом можуть обмінятися місцями. Оскільки кожен фрагмент з генами приєднується до нової для нього групі зчеплення, то можна встановити в обох хромосомах точки розлому і приєднання фрагментів до негомологічної хромосоми, а також виміряти величину фрагментів. Встановлюється це генетично, за допомогою кросинговеру, і цитологічних, в світловому мікроскопі шляхом безпосереднього вимірювання перемістилися фрагментів на пахітене стадії мейозу.

Маркіруючи хромосому різними генами і знаючи місце їх знаходження на генетичній карті, можна за місцем розриву, що стався поблизу відомого гена, визначити відносне відстань між генами в самій хромосомі. Таким методом Ф. Г. Добржанську вдалося скласти перші цитологічні карти хромосом і зіставити їх з генетичними.

Порівняння відносних розмірів відповідних ділянок на цитологічних (1) і генетичних (2) картах хромосом (I, II, III) Drosophila.

Ці цитологічні карти повністю підтвердили ту послідовність розташування генів, яка була встановлена ​​на основі чисто генетичних методів. Розбіжностей між генетичними і цитологическими картами виявлялося лише у величині відстаней між генами, причому в одних ділянках хромосом ці відстані виявилися меншими, в інших - більше. Це пояснюється тим, що в різних районах хромосом ймовірність здійснення перехрещення неоднакова, а частота перехрещення залежить не тільки від відстані між генами, а й від місцезнаходження району хромосоми, в якому він знаходиться.

Цитогенетичне вивчення гігантських хромосом в слинних залозах личинок дрозофіли дозволило уточнити місце цілого ряду генів в хромосомі. Так наприклад, на малюнку дана цитологічна карта однієї з чотирьох гігантських хромосом дрозофіли, а саме четвертої, найменшої, хромосоми із зазначенням районів, в яких локалізовані гени.

Цитологічна і генетична карти IV хромосоми клітин слинних залоз Drosophila

Локалізація генів у певних ділянках хромосоми проводиться за методом Т. С. Пайнтер за допомогою різних хромосомних перебудов: подвоєння, перехватка окремих дисків і ін.

Зіставлення генетичних і цитологічних карт дозволило приховати ще одне явище, а саме нерівномірність частоти ПЕРЕКРЕСТОВ по довжині хромосом. Це було показано на хромосомах слинних залоз наступним чином. Генетичні карти всіх чотирьох хромосом дрозофіли, складені на основі частоти перехрещення, мають певну довжину, відображену в одиницях перехрещення. Загальна довжина Х-хромосоми і трьох аутосом за генетичними картами складає 279 морганід перехрещення. К. Бріджес змінював довжину кожної з чотирьох хромосом слинних залоз в мікронах. Загальна фізична довжина хромосом слинних залоз, виміряних під мікроскопом, становила 1180 мк.

Щоб зіставити цитологічні карти гігантських хромосом з генетичними картами для кожної хромосоми, К. Бріджес запропонував скористатися коефіцієнтом кросинговеру. Для цього він розділив загальну довжину всіх хромосом слинних залоз (1180 мк) на загальну довжину генетичних картах (279 одиниць). В середньому цей показник дорівнювала 4,2. Отже, кожній одиниці перехрещення на генетичній карті відповідає 4,2 мк на цитологічної карті (для хромосом слинних залоз). Знаючи відстань між двома генами за генетичною карткою, наприклад геном рх (з локусом 100,5) і sp (з локусом 107,0) в правому плечі другий хромосоми, можна порівняти частоту перехрещення в різних районах хромосоми.

В силу нерівномірного здійснення обмінів по довжині хромосом гени при локалізації, що ведеться по частоті рекомбинантов, розподіляються на генетичній карті з різною щільністю. Отже, розподіл генів на генетичних картах можна розглядати як функцію розподілу можливості здійснення перехрещення по довжині хромосоми.

Таким чином, визначення місця розташування генів на генетичних і цитологічних картах на прикладі дрозофіли та інших об'єктів проводилося:

  1. цитологічних - на хромосомах в мейозі з використанням хромосомних перебудов;
  2. цитологічних - на хромосомах слинних залоз (у дрозофіли);
  3. генетично - при обліку мейотического кросинговеру по відсотку рекомбінантних особин (зигот) у диплоїдних організмів і гамет (або суперечка) у гаплоїдних організмів;
  4. генетично - з урахуванням соматичного (митотического) кросинговеру.

Зіставлення генетичних і цитологічних карт дало можливість підтвердити наступні положення хромосомної теорії спадковості:

  1. хромосоми по своїй довжині спадково дискретні;
  2. кожен ген приурочений до певного місця - локусу в хромосомі;
  3. гени розподілені в хромосомі в певній лінійній послідовності;
  4. частота кросинговеру між генами є функцією цитологічного відстані між генами.

Поділіться посиланням з друзями