Bez obzira na složenost strukture biološkog objekta, bilo da se radi o bakteriji, algi, beskičmenjaku ili osobi, ukupan broj svih znakova bilo kojeg organizma mnogo je veći od njegovog sastava hromozoma. Od sredine 20. stoljeća nauci je poznato da su takve karakteristike biljke, životinje ili mikroorganizma kao što su boja i oblik tijela, veličina udova, karakteristike metabolizma, kodirane u hromozomskim regijama - genima. Koliko gena ima svaki hromozom, u kom se nizu nalaze u njemu, kako se nasljeđuju? Na ova fundamentalno važna pitanja je odgovorio Morganov zakon, koji ćemo proučiti u našem članku.
Zašto se neke osobine nasljeđuju zajedno?
Naučnici opservacione genetike, koristeći u svojim istraživanjima klasične obrasce koje je u 19. veku otkrio Mendel, suočili su se sa nerešivim problemima. Dakle, primjenjujući zakon nezavisnog nasljeđivanja osobina, istraživači nisu mogli objasniti činjenicu da biljka ima lavljugrlo tamnocrvena boja vjenčića gotovo uvijek prati tamnozelenu boju stabljike. U prirodi su bordo vjenčić i boja salate stabljike ove biljke iz porodice labiaceae izuzetno rijetke.
Dobiti tačno objašnjenje ovog fenomena pomogao je zakon o povezanosti Morgana, američkog genetičara koji je napravio proboj u razumijevanju mehanizama nasljeđivanja gena.
Hromozomska teorija nasljedstva
Nakon što je većina naučnika prepoznala relativnu prirodu primjene Mendelovih obrazaca, postavilo se pitanje kako objasniti činjenicu istovremenog nasljeđivanja kod potomaka dvije ili više osobina dobijenih od roditelja. Thomas Gent Morgan je predložio ideju o linearnom rasporedu nasljednih sklonosti u hromozomu. On je dokazao da susjedni DNK segmenti u procesu mejoze zajedno prolaze u istu gametu, a ne divergiraju u različite zametne stanice. Naučnik je ovu pojavu nazvao genskim vezama, a Morganov zakon se od tada naziva zakon povezanog nasljeđivanja.
Genetičar je spojio brojne eksperimentalne podatke prikupljene u koherentnu naučnu teoriju. Ona odražava rezultate eksperimenata, naime: dokazano je da su geni locirani u hromozomu poput perli, linearno jedan za drugim. Zahvaljujući Morganovom zakonu, biologija je dobila dokaze da svaki nehomologni hromozom sadrži svoj jedinstveni nasljedni sastav. Osim toga, naučnikova ideja danekoliko gena koji se nalaze u susjednim lokusima nasljeđuju se zajedno, a broj takvih kompleksa jednak je haploidnom setu hromozoma. Dakle, u ljudskom kariotipu postoje 23 grupe genskih veza.
Priča o otkriću Morganovog zakona
Biologija poznaje mnogo primjera kako je pravilno odabran živi objekt za eksperimente u budućnosti u potpunosti odredio uspješan tok naučnog istraživanja. Poput Mendela, Morgan je izveo hiljade eksperimenata u svojoj laboratoriji. Međutim, za njih nije izabrao biljku koja sadrži stotine gena u svom glomaznom kariotipu, već insekt - voćnu mušicu Drosophila.
Samo četiri para njenih hromozoma bila su savršeno vidljiva pod mikroskopom, a njihov jednostavan sastav gena bio je lak za proučavanje i proučavanje. Eksperimenti američkog genetičara zasnovani su na ukrštanju matičnih organizama Drosophila, koji su se međusobno razlikovali po boji tijela i obliku krila. Svi nastali potomci su naknadno ukršteni samo sa mušicama koje su imale crnu boju i kratka, nerazvijena krila, odnosno izvršeno je analitično ukrštanje. Kakvi su bili rezultati? Nisu se podudarali ni sa jednim od poznatih genetskih postulata, jer su se neke od muva pojavile u potomstvu sa kombinacijama osobina: sivi trbuh - nerazvijena krila i crno tijelo - normalna krila. Naučnik je sugerirao da se dijelovi DNK koji kontroliraju znakove boje i oblika krila nalaze u blizini insekata ove vrste - povezani su u istom hromozomu. Ova ideja je dalje izražena u Morganovom zakonu.
Prelazak
U profazi prve podjele mejoze može se uočiti neobična slika: unutrašnje hromatide sestrinskih hromozoma međusobno razmjenjuju lokuse - presjeke. Što su geni bliže locirani, dolazi do manje razmjene - crossing-ova. Dakle, jedna od odredbi Morganovog zakona kaže da je učestalost razmene između gena obrnuto proporcionalna udaljenosti između njih, mereno u morganidima. Ukrštanje objašnjava tako važan fenomen kao što je nasledna varijabilnost. Zaista, potomci bilo kojeg roditeljskog para ne izgledaju kao klon koji u potpunosti kopira karakteristike oca ili majke. Ima svoja jedinstvena svojstva koja određuju njegovu individualnost.
Značenje djela Thomasa Morgana
Formulacija Morganovog zakona, koja uključuje osnovne postulate koje smo razmatrali, široko se koristi u teorijskoj genetici. Na tome se zasniva sav uzgojni rad. Sada je nemoguće razviti novu vrstu životinjskih ili biljnih sorti bez unaprijed predviđanja mogućih kombinacija njihovih očekivanih korisnih osobina ili svojstava.
Kreiranje hromozomskih mapa organizama, uzimajući u obzir odredbe teorije nasljeđa, pomaže liječnicima koji rade u području medicinske genetike da unaprijed identifikuju defektne gene i s visokom preciznošću izračunaju rizike od patologija kod nerođenog djeteta.
