If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

მემკვიდრეობითობის ქრომოსომული საფუძველი

თომას ჰანტ მორგანის ცდები. ხილის ბუზი დროზოფილა (Drosophila melanogaster), როგორც სამოდელო სისტემა.

საკვანძო საკითხები:

  • ბოვერისა და სუტონის მემკვიდრეობითობის ქრომოსომული თეორიის თანახმად, გენები ქრომოსომებზე, განსაზღვრული თანიმდევრობითაა განლაგებული და დამემკვიდრების მენდელისეული კანონებიც ქრომოსომათა განაწილებით აიხსნება მეიოზის დროს.
  • ქრომოსომული თეორიის პირველი სარწმუნო მტკიცებულება ეკუთვნის თომას ჰანტ მორგანს, რომელიც ხილის ბუზებს სწავლობდა.
  • მორგანმა აღმოაჩინა მუტაცია, რომელიც ბუზების თვალის ფერს ცვლიდა. მან შენიშნა, რომ ეს მუტაცია განსხვავებულად გადაეცემოდა მემკვიდრეობით მდედრ და მამრ ბუზებს.
  • დამემკვიდრების თავისებურებებზე დაყრდნობით, მორგანმა დაასკვნა, რომ ბუზებში თვალის ფენის განმსაზღვრელი გენი X ქრომოსომაზე უნდა ყოფილიყო მოთავსებული.

შესავალი

სად მდებარეობენ გენები უჯრედში? ალბათ უკვე გაგონილი გექნებათ, რომ ისინი ქრომოსომებზეა განთავსებული. შესაძლოა, ის განსაზღვრებაც იცით, თანამედროვე გენეტიკას რომ უდევს საფუძვლად: გენები დნმ-ის მონაკვეთებია, რომლებშიც კოდირებულია ინფორმაცია ცილების სტრუქტურის შესახებ.
თუმცა იყო დრო, როცა ამ ყველაფერს ხანის აკადემიიდან ვერ გაიგებდით! 1843 წელს, გრეგორ მენდელმა რომ მემკვიდრეობითობის შესწავლა დაიწყო, ქრომოსომები ჯერ არავის ენახა მიკროსკოპით. მე-19 საუკუნის ბოლოს უკეთესი მიკროსკოპებითა და ტექნიკითღა მოხერხდა უჯრედშიდა სტრუქტურების შეღებვა და დათვალიერება, იმის ნახვა, თუ რა მოსდიოდათ მათ უჯრედის გაყოფისას (მიტოზში და მეიოზში).
ბოლოს რამდენიმე მეცნიერი ისევ მიუბრუნდა მენდელის ნაშრომებს, რომლებიც დიდი ხნის მანძილზე მნიშვნელოვნად არავის ჩაუთვლია და ხელახლა შეაფასა მისი მოდელი ახლა უკვე ქრომოსომული თვალთახედვით. მე-20 საუკუნისთვის ბიოლოგთა საზოგადოებამ ნელ-ნელა დაიწყო კავშირის გავლება ქრომოსომებს, მეიოზსა და გენების დამემკვიდრებას შორის1.

მემკვიდრეობითობის ქრომოსომული თეორია

საბოლოოდ ვინ მიხვდა, რომ გენები ქრომოსომებზეა მოთავსებული? ითვლება, რომ ეს ვოლტერ სუტონსა და თეოდორ ბოვერის დამსახურებაა. ამერიკელი სუტონი ქრომოსომებსა და მეიოზს კალიებში შეისწავლიდა, გერმანელი ბოვერი კი - ზღვის ზღარბებში.
1902 და 1903 წელს სუტონმა და ბოვერიმ დამოუკიდებლად გამოაქვეყნეს ნაშრომები და წამოაყენეს მოსაზრება, რომელსაც დღეს მემკვიდრეობის ქრომოსომულ თეორიას ვუწოდებთ. მის თანახმად, ინდივიდუალური გენები ქრომოსომებზეა სპეციფიკური თანმიმდევრობით განლაგებული და გენების მენდელისეული კანონებით დამემკვიდრებაც სწორედ ქრომოსომების განაწილებით აიხსნება მეიოზისას2,3.
ვოლტერ სუტონის, თეოდორ ბოვერისა და თომას ჰანტ მორგანის ფოტოები.
_მოდიფიცირებული სურათების წყაროებია: „მემკვიდრეობითობის ქრომოსომული თეორია: სურათი 1," მფლობელი ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია (CC BY 3,0) და „თომას ჰანტ მორგანი," (საჯარო დომენი)._
მემკვიდრეობითობის რომოსომული თეორიის მხარდამჭერი მტკიცებულებებია4:
  • ქრომოსომები, მენდელის გენების მსგავსად, წყვილ-წყვილად (ჰომოლოგიურ წყვილებად) არსებობს ორგანიზმში. ორივე, გენებისა და ქრომოსომების შემთხვევაში, წყვილიდან ერთი დედისეულია, მეორე - მამისეული.
  • ჰომოლოგიური წყვილი ერთმანეთს მეიოზში შორდება და თითოეული სპერმატოზოიდი ან კვერცხუჯრედი მხოლოდ ერთს იღებს მათგან. ეს პროცესი ალელთა სეგრეგაციასა და გამეტებში განაწილებას ასახავს, რასაც მენდელის სეგრეგაციის კანონს უწოდებენ.
  • ქრომოსომათა სხვადასხვა წყვილების ჰომოლოგები გამეტებში ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად ნაწილდება მეიოზში, ისევე, როგორც გენების სხვადასხვა ალელები, რაც მენდელის გენთა დამოუკიდებლად განაწილების კანონშია ასახული.
მემკვიდრეობითობის ქრომოსომული თეორია მანამ შეიქმნა, სანამ რაიმე პირდაპირ მტკიცებულებას აღმოაჩენდნენ ნიშან-თვისებების ქრომოსომებში კოდირებისა და ის თავიდან სადავო თემა იყო მეცნიერებში. საბოლოოდ, გენეტიკოსი თომას ჰანტ მორგანისა და მისი სტუდენტების წყალობით, რომლებიც ხილის ბუზების გენეტიკას სწავლობდნენ, ეს თეორია დადასტურდა5.

თ.ჰ. მორგანი: გართობა ხილის ბუზებით

მორგანმა ხილის ბუზი დროზოფილა, Drosophila melanogaster, შეარჩია გენეტიკის შესწავლისთვის. ხილის ბუზები მაინცდამაინც დიდი ქარიზმით ვერ დაიკვეხნიან (გააჩნია მწერებში თქვენს გვემოვნებას), მაგრამ ისინი საკმაოდ გამოსადეგია შესასწავლად: სწრაფად, იაფად და იოლად იზრდებიან. პატარა, შაქრიან ბოთლში ასობით ბუზი შეგიძლიათ გაზარდოთ და ბევრი გენეტიკოსი ამას დღემდე აკეთებს!
ხილის ბუზის ზედხედი.
სურათის წყარო: „დროზოფილა - ზემოდან," ავტორი André Karwath (CC BY-SA 2,5).
მორგანის უმნიშვნელოვანესი, ქრომოსომული თეორიის დამადასტურებელი ცდები მაშინ დაიწყო, როცა მან ბუზის თვალის ფერის განმსაზღვრელი გენის მუტაცია აღმოაჩინა. მუტანტ ბუზებს თვალები თეთრი ჰქონდათ, წითლის ნაცვლად.
მოულოდნელად მორგანმა შეამჩნია, რომ თვალის ფერის გენი სხვადასხვანაირად გადაეცემა მამრ და მდედრ ბუზებს მემკვიდრეობით6. მამრ ბუზებს X დ Y ქრომოსომები აქვთ (XY), მდედრებს კი - ორი X (XX). მორგანი მალევე მიხვდა, რომ თვალის ფერის გენი ისევე გადაეცემოდა მემკვიდრეობით, როგორც X ქრომოსომა.
ეს, ალბათ, გასაკვირი იყო მორგანისთვის, რომელიც აქამდე მემკვიდრეობითობის ქრომოსომულ თეორიას აკრიტიკებდა7!

დამემკვიდრების „სქესით შეზღუდული" ტიპი6

რატომ გაუჩნდა მორგანს აზრი, რომ თვალის ფერის გენი X ქრომოსომაზე იყო მოთავსებული? მოდით, მისი მიღებული შედეგები შევისწავლოთ. პირველი თეთრთვალებიანი ბუზი, რომელიც მან აღმოაჩინა, მამრი იყო და მისი ნორმალურ, წითელთვალება მდედრ ბუზებთან შეჯვარებისას F1 თაობაში ყველა ინდივიდს წითელი თვალები ჰქონდა. ამან მორგანს უკარნახა, რომ თეთრი ალელი რეცესიული იყო. ჯერჯერობით მოულოდნელი და გასაკვირი არაფერი იყო.
P თაობა: წითელთვალება ველური ტიპის მდედრი შეჯვარდა თეთრთვალება მამრთან.
F1 თაობა: ყველა მდედრი და მამრი ინდივიდი წითელთვალებაა. მორგანმა შემდეგ F1 თაობის ინდივიდები შეაჯვარა ერთმანეთთან.
F2 თაობა: გამოვლინდა შემდეგნაირი დათიშვა: 2 წითელთვალება მდედრი : 1 წითელთვალება მამრი : 1 წითელთვალება მამრი.
_სურათის წყარო: „დროზოფილა," მფლობელი Madboy74 (CC0/საჯარო დომენი)._
მაგრამ როცა F1 თაობის ბუზები შეჯვარდნენ ერთმანეთთან, რაღაც უცნაური მოხდა: F2 თაობაში ყველა მდედრს წითელი თვალები ჰქონდა, F2 მამრთა დაახლოებით ნახევარს კი - თეთრი. მორგანი მიხვდა, რომ მდედრებსა და მამრებში ეს ნიშან-თვისება განსხვავებულად გადაეცემოდა მემკვიდრეობით და მეტიც - ზუსტად ისე, როგორც ერთ-ერთი, კერძოდ X ქრომოსომა.

და აქ დაისვა X

მოდით, ვნახოთ, როგორ აიხსნება მორგანის მიღებული შედეგები X ქრომოსომის დამემკვიდრების თავისებურებებიც. ზემოთ უკვე ვახსენეთ, რომ მდედრ ბუზებს XX გენოტიპი აქვთ, მამრებს კი - XY. თუ თვალის ფერის გენს X ქრომოსომაზე მოვათავსებთ (ამისთვის წითელი ფერის გენი w+-ით აღვნიშნოთ, თეთრი კი w-ით), შეგვიძლია, მორგანის პირველი შეჯვარება პენეტის ცხრილით წარმოვადგინოთ:
პენეტის ცხრილი, რომელიც ასახავს თეთრთვალება მამრის (XwY) შეჯვარებას წითელთვალება მდედრის ველურ ტიპთან (Xw+Xw+).
XwY
Xw+Xw+XwXw+Y
Xw+Xw+XwXw+Y
Xw+Xw - წითელთვალება F1 მდედრები Xw+Y - თეთრთვალება F1 მამრები
_სურათის წყარო: „დროზოფილა," მფლობელი Madboy74 (CC0/საჯარო დომენი)._
ცხრილში მიღებული შედეგები შეესაბამება F1 თაობის ფენოტიპებს, მაგრამ ზუსტად იგივე ფენოტიპები ისეთმა გენმაც შეიძლება მოგვცეს, რომელიც X ქრომოსომაზე არაა მოთავსებული (რადგანაც ყველა ბუზი, სქესის მიუხედავად, წითელთვალებაა). ნამდვილი ცდა მაშინ ტარდება, როცა F1 თაობის ბუზები ეჯვარებიან ერთმანეთს და F2 თაობას გვაძლევენ:
პენეტის ცხრილი, რომელიც ასახავს F1 თაობის წითელთვალება მამრის (Xw+Y) შეჯვარებას F1 თაობის წითელთვალება, ჰეტეროზიგოტურ მდედრთან (Xw+Xw).
Xw+Y
Xw+Xw+Xw+Xw+Y
XwXw+XwXwY
Xw+Xw+, Xw+Xw - წითელთვალება F2 მდედრები
XwY - თეთრთვალება F2 მამრები
Xw+Y - თეთრთვალება F2 მამრები
_სურათის წყარო: „დროზოფილა," მფლობელი Madboy74 (CC0/საჯარო დომენი)._
აი, აქ უკვე ვხვდებით X ქრომოსომით გამოწვეულ განსხვავებას. ჩვენი პენეტის ცხრილი სწორად წინასწარმეტყველებს, რომ ყველა მდედრ ბუზს წითელი თვალები ექნება F2 თაობაში, მამრთა ნახევარს კი - თეთრი. მამრი ბუზები თავიანთ ერთადერთ X ქრომოსომას ჰეტეროზიგოტი დედისგან (Xw+Xw) იღებენ, რის გამოც ორი სხვადასხვანაირი ფენოტიპი უვლინდებათ თანაბარი სიხშირით.

მოდელის დადასტურება

მორგანმა უამრავი სხვა ცდა ჩაატარა თვალის ფერის გენის X ქრომოსომაზე მდებარეობის დასადასტურებლად. მან სიფრთხილეც გამოიჩინა და ალტერნატიული მიზეზებიც გამორიცხა (იქნებ თეთრთვალება მდედრის მიღება საერთოდ შეუძლებელი იყო?)6.
მთელი თავისი შედეგების შეჯერებით მორგანმა (სწორად) დაასკვნა, რომ ეს გენი ნამდვილად უნდა ყოფილიყო X ქრომოსომაზე მოთავსებული ან როგორმე ძალიან მჭიდროდ დაკავშირებული მასთან7,9. ამის კიდევ უფრო მყარი მტკიცებულება შემდეგ აღმოაჩინა მორგანის სტუდენტმა, კალვინ ბრიჯსმა. მან აჩვენა, რომ იშვიათად მამრი ან მდედრი ბუზები თვალის მოულოდნელი ფერით დაუცილებლობის გამო მიიღება - როცა მეიოზის დროს სასქესო ქრომოსომები ერთმანეთს არ შორდება. შეიძლება ითქვას, რომ ეს იყო გამონაკლისი, რომელმაც წესი დაამტკიცა10,11.
მორგანმა სხვა ისეთი გენების მუტაციებიც აღმოაჩინა, რომლებიც სქესთან შეჭიდულად არ გადაეცემა. ახლა ვიცით, რომ გენები სასქესო ქრომოსომებზეც მდებარეობს და არასასქესოზეც, ყველა სახეობაში, დაწყებული ბუზებიდან, დამთავრებული ადამიანებით.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.