ללא קשר למורכבות המבנה של עצם ביולוגי, בין אם זה חיידק, אצה, חיה חסרת חוליות או אדם, המספר הכולל של כל הסימנים של כל אורגניזם גדול בהרבה מהרכב הכרומוזומים שלו. מאז אמצע המאה ה-20, המדע ידע שמאפיינים כאלה של צמח, חיה או מיקרואורגניזם כמו צבע וצורת הגוף, גודל הגפיים, מאפייני חילוף החומרים, מקודדים באזורי כרומוזומים - גנים. כמה גנים יש לכל כרומוזום, באיזה רצף הם נמצאים בו, איך הם עוברים בתורשה? לשאלות החשובות ביסודו אלו ענה חוק מורגן, שאותו נלמד במאמרנו.
למה כמה תכונות עוברות יחד?
מדענים גנטיים תצפיתיים, שהשתמשו במחקרם בדפוסים הקלאסיים שהתגלו במאה ה-19 על ידי מנדל, התמודדו עם בעיות בלתי פתירות. לכן, בהחלת חוק ההורשה העצמאית של תכונות, החוקרים לא יכלו להסביר את העובדה שלצמח יש אריהצבע אדום כהה של הגרון של הקורולה כמעט תמיד מלווה את הצבע הירוק הכהה של הגבעול. בטבע, הקורולה הבורגונדית והחסה של גבעול צמח זה ממשפחת השפתיים נדירים ביותר.
קבל הסבר נכון לתופעה זו נעזר בחוק ההצמדה של מורגן, גנטיקאי אמריקאי שעשה פריצת דרך בהבנת מנגנוני תורשת הגנים.
תורת התורשה הכרומוזומלית
לאחר שהטבע היחסי של היישום של דפוסים מנדלים הוכר על ידי רוב המדענים, התעוררה השאלה כיצד להסביר את עובדת ההורשה בו-זמנית בצאצאים של שתי תכונות או יותר שקיבלו מהורים. תומס ג'נט מורגן הציע את הרעיון של סידור ליניארי של נטיות תורשתיות בכרומוזום. הוא הוכיח שמקטעי DNA סמוכים בתהליך המיוזה עוברים יחד לאותה גמטה, ואינם מתפצלים לתאי נבט שונים. המדען קרא לתופעה זו קישור גנים, וחוק מורגן נקרא מאז חוק הירושה המקושרת.
הגנטיקאי שילב את הנתונים הניסיוניים הרבים שנאספו לתיאוריה מדעית קוהרנטית. זה משקף את תוצאות הניסויים, כלומר: הוכח שגנים ממוקמים בכרומוזום כמו חרוזים, באופן ליניארי אחד אחרי השני. הודות לחוק מורגן, הביולוגיה קיבלה עדויות לכך שכל כרומוזום לא הומולוגי מכיל הרכב תורשתי ייחודי משלו. בנוסף, הרעיון של המדען כימספר גנים הממוקמים בלוקוסים שכנים עוברים בתורשה יחד, ומספרם של קומפלקסים כאלה שווה לקבוצת הכרומוזומים הפלואידית. אז, בקריוטיפ האנושי יש 23 קבוצות קישור גנים.
סיפור גילוי חוק מורגן
ביולוגיה מכירה דוגמאות רבות לאופן שבו אובייקט חי שנבחר כהלכה לניסויים בעתיד קבע לחלוטין את המהלך המוצלח של המחקר המדעי. כמו מנדל, מורגן ערך אלפי ניסויים במעבדתו. עם זאת, עבורם, הוא לא בחר בצמח שמכיל מאות גנים בקריוטיפ המגושם שלו, אלא בחרק - זבוב פירות תסיסנית.
רק ארבעה זוגות מהכרומוזומים שלה נראו בצורה מושלמת תחת מיקרוסקופ, והרכב הגנים הפשוט שלהם היה קל לחקור ולחקור. הניסויים של הגנטיקאי האמריקאי מבוססים על הצלבה של אורגניזמים אב של תסיסנית, שנבדלו זה מזה בצבע הגוף ובצורת הכנף. כל הצאצאים שהתקבלו הוצלבו לאחר מכן רק עם זבובים בעלי צבע שחור וכנפיים קצרות ולא מפותחות, כלומר בוצע צלב ניתוח. מה היו התוצאות? הם לא עולים בקנה אחד עם אף אחת מההנחות הגנטיות המוכרות, שכן חלק מהזבובים הופיעו בצאצאים עם שילובים של תכונות: בטן אפורה - כנפיים לא מפותחות וגוף שחור - כנפיים רגילות. המדען הציע שקטעי ה-DNA השולטים על סימני הצבע והצורה של הכנפיים ממוקמים בקרבת מקום בחרקים ממין זה - הם מקושרים באותו כרומוזום. רעיון זה בא לידי ביטוי נוסף בחוק מורגן.
Crossing Over
בפרוזה של החלוקה הראשונה של המיוזה, ניתן להבחין בתמונה יוצאת דופן: הכרומטידות הפנימיות של כרומוזומי אחיות מחליפות לוקוסים - מקטעים זה עם זה. ככל שהגנים ממוקמים קרוב יותר, כך מתרחשת פחות החלפה - מעבר. לכן, אחת מהוראות חוק מורגן אומרת שתדירות ההחלפה בין גנים עומדת ביחס הפוך למרחק ביניהם, הנמדד במורגנידים. הצלבה מסבירה תופעה כה חשובה כמו שונות תורשתית. אכן, צאצא של כל זוג הורים אינו נראה כמו שיבוט שמעתיק לחלוטין את מאפייני האב או האם. יש לו מאפיינים ייחודיים משלו שקובעים את האינדיבידואליות שלו.
המשמעות של יצירותיו של תומס מורגן
נוסח חוק מורגן, הכולל את ההנחות הבסיסיות ששקלנו, נמצא בשימוש נרחב בגנטיקה תיאורטית. כל עבודת הגידול מבוססת עליו. כעת אי אפשר לפתח זן חדש של מגוון בעלי חיים או צמחים מבלי לחזות מראש את השילובים האפשריים של התכונות או התכונות השימושיות הצפויות שלהם.
יצירת מפות כרומוזומליות של אורגניזמים, תוך התחשבות בהוראות תורת התורשה, מסייעת לרופאים העוסקים בתחום הגנטיקה הרפואית לזהות גנים פגומים מראש ולחשב את הסיכונים לפתולוגיות בילד שטרם נולד בדיוק גבוה.
