Login

Passwort oder Login falsch

Geben Sie Ihre E-Mail an, die Sie bei der Registrierung angegeben haben und wir senden Ihnen ein neues Passwort zu.



 Mit dem Konto aus den sozialen Netzwerken


Zeitschrift "Partner"

Zeitschrift
Wissenschaft und Technologie >> Menschen der Wissenschaft
Partner №12 (195) 2013

Общее дело генов и хромосом

Светлана Кабанова (Дюссельдорф)

 

 

Статус чей обозначен особо?

Мне контрастный краситель в ядре

Рассказал, что хотят хромосомы

На людей в микроскоп посмотреть!

 Светлана Кабанова

 

Примерно до 1910 года выдающийся американский зоолог и генетик Томас Хант Морган был убежденным антименделистом. Главная причина характерного для того времени неприятия открытых чешским монахом, Грегором Иоганном Менделем, закономерностей состояла в нерегулярной воспроизводимости последних. Современным ученым известно, что причина этого кроется в многофункциональности генов; в том, что развитие многих признаков определяется действием не одного, а множества наследственных кирпичиков. Поэтому классическое менделевское расщепление 3:1 во втором поколении гибридов гороха является всего лишь частным случаем общих генетических законов. Это мы знаем сейчас. А тогда?

 

В конце XIX – начале XX века Томас Морган переживал период сомнений. Трудно сказать, что мне пришлось бы делать, окажись я на месте ученого. Скорее всего, я бы решила воспроизвести опыты Грегора Менделя. Как мы теперь понимаем, в точности повторив эксперименты Менделя, можно было бы убедиться, что трудолюбивый монах был все-таки прав. Но при этом потерять драгоценное время, необходимое для получения полноценных гибридов гороха двух поколений. Томас Морган нашел более удачное решение: он сменил объект исследования. Вместо растений ученый стал исследовать животных, которые, благодаря короткому (примерно две недели) жизненному циклу, небольшим размерам (до 3 миллиметров) и простоте культивирования в лабораторных условиях, стали впоследствии излюбленным модельным объектом генетических исследований. Вы уже догадались, о каких животных идет речь? Правильно, о плодовых мушках-дрозофилах (Drosophila).

 

Существует легенда о том, что отдел снабжения научной организации, в которой работал Томас Морган, не подписал исследователю смету на использование дорогих кроликов для проведения экспериментов. Морган был вынужден обратить свое внимание на дрозофил, которых собственноручно добывал в продуктовых лавках. Так поблагодарим же клерков за скупость, а владельцев продуктовых лавок за терпимость и понимание!

Снабдив дрозофил солидной дозой усыпляющего эфира, Морган с сотрудниками внимательно рассматривали их в микроскоп. Какими разнообразными они оказались благодаря магическому действию увеличительных стекол! Цвет глаз, окраска и размер брюшка, форма крыльев – всё различалось! Многообразие наследственных изменений (мутаций), наблюдаемых у дрозофил, позволило Моргану немедленно приступить к генетическим опытам. Для скрещивания ученый выбрал особей, различающихся по двум альтернативным признакам: с черным и серым цветом тела, комбинировавшихся с нормальными и короткими крыльями. Что в результате получилось? Ошеломляющий результат: все мушки в первом поколении гибридов были только серого цвета и с нормальными крыльями! Вспоминаете опыты Грегора Менделя? При скрещивании растений гороха с гладкими и морщинистыми семенами семена гибридов первого поколения оказались только гладкими, а семена гибридов, полученных от скрещивания растений с желтыми и зелеными семенами – только желтыми. Следовательно, Мендель был прав! Если скрещивать два организма с различными признаками, то у гибридов первого поколения будет представлен только один из этих признаков.

 

Грегор Мендель и Томас Морган, каждый в свое время, задумывались над тем, почему так происходит? Мендель высказал предположение о том, что у родительских организмов существуют парные «факторы», определяющие те или иные признаки. Например, фактор «желтый цвет горошин» и фактор «зеленый цвет горошин». Гибриды первого поколения получают от матери и отца оба этих фактора, но один из них проявляется в большей мере, преобладает над другим, доминирует. Не напоминает ли это вам человеческие отношения, в которых один из партнеров доминирует, а второй подчиняется?

 

В современной интерпретации полученные наблюдения оформлены в виде закона единообразия гибридов первого поколения, или первого закона Менделя. «Преобладающий фактор» генетики называют доминантным геном, подавляемый – рецессивным геном.

Томас Морган, начавший эксперименты с дрозофилами в 1910 году, уже оперировал новорожденным термином «ген», который за год до этого предложил известный датский биолог Вильгельм Людвиг Иогансен. Согласившись с гипотезой доминирования одного гена над другим, Морган сфокусировал свое внимание на наследовании признаков у его разнообразных дрозофил. Как мы уже упоминали, ученый принялся анализировать сразу две пары признаков «черный цвет тела» – «серый цвет тела» и «нормальные крылья» – «короткие крылья», предполагая, что в каждой из пар окажется по одному доминантному и рецессивному гену. Гипотеза Моргана блестяще подтвердилась: у гибридов первого поколения серый цвет тела преобладал над черным, а нормальные крылья – над короткими. «Почему же ген серого цвета подавляет только действие гена черного цвета и при этом не влияет, например, на действие гена нормальных крыльев? Почему доминирование (подавление действия) наблюдается строго в определенной паре генов?» – размышлял ученый.

 

Причин как минимум две. Первая заключается в том, что рецессивный ген представляет собой измененный доминантный, что позволяет доминантному гену достаточно просто осуществлять свое биохимическо-биофизическое преобладание. Вторая причина – близкое пространственное расположение парных генов. Как мы говорили в прошлой статье, гены – это фрагменты ДНК, которые являются составной и неотъемлемой частью... «хромосом», – незамедлительно дополните вы. Совершенно верно: содержащих ДНК структур – хромосом.

 

В каждом организме хромосомы располагаются парами. Почему? Половину хромосом будущий организм получает от отца, а вторую половину – от матери. Например, у человека 46 хромосом, но корректнее сказать – 23 пары. Если бы у автора статьи стояла цель создать видеоролик о поведении хромосом в первые мгновения зарождения новой человеческой жизни, то первые кадры могли бы выглядеть следующим образом:

 

 При проникновении сперматозоида в яйцеклетку 23 хромосомы отца начинают лихорадочно искать себе парные половинки среди такого же количества хромосом матери. Найдя себе пару (которая отвечает за формирование тех же признаков и имеет аналогичное строение), две хромосомы образуют брачный союз, партнеры которого располагаются рядом друг с другом. Уникальное расположение парных хромосом в пространстве обеспечивает возможность непосредственного влияния одного гена на другой. Необходимо подчеркнуть, что данный порядок характерен для парных генов, отвечающих за формирование одного и того же признака.

 

Если коснуться вопросов терминологии, то хромосомы-«молодожены» называются гомологичными, а парные гены, находящиеся в одинаковых участках гомологичных хромосом и отвечающие за формирование одного и того же признака – аллельными.

 

В химическом отношении хромосомы, как правило, представляют собой
сложные комплексы молекулы ДНК с белками, которые располагаются в ядре клетки. После прокрашивания ядра специальными красителями в поле зрения светового микроскопа появляются четкие силуэты хромосом, напоминающие гибриды букв "Н" и "Х". Схематично стандартная хромосома представлена на рис. 1.

 

 

 Как вы полагаете, какова общая длина молекул ДНК в человеческом организме? В одной клетке, учитывая содержимое всех 46-ти хромосом, ее длина приблизительно равна двум метрам. Совокупная длина ДНК во всех клетках человека достигает 1011 километров, что примерно в тысячу раз больше расстояния от Земли до Солнца. «Как же такой гигант помещается в микроскопическом ядре?» – спросите вы. Читателям, заинтересованным в изучении механизмов природной укладки ДНК в хромосомах и хромосом в ядре, а также их коллегам, собирающимся профессионально упаковывать вещи в картонные коробки при переезде, рекомендую прочесть статью Н.В. Князевой об уровнях компактизации ДНК (http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1165450).

 

Изучив несколько миллионов (!) дрозофил, Морган сделал ряд фундаментальных открытий, заложивших основу понимания и диагностики наследственных заболеваний (генных болезней) у различных живых организмов, включая человека. Особую популярность приобрели работы ученого, посвященные наследованию признаков, сцепленных с полом. Прежде чем коснуться сути этого процесса, обозначим несколько терминов. В любом живом организме существует два типа хромосом. Хромосомы, содержащие гены, которые определяют развитие половых признаков организма, называются половыми хромосомами. Половые хромосомы обычно представлены одной парой, в большинстве случаев одинаковой у женских особей и обозначаемой ХХ-хромосомы, и неодинаковой у мужских – ХY. Остальные хромосомы, называемые аутосомами, сопоставимы у мужских и женских особей одного биологического вида (рис. 2).

 

Кроме генов, отвечающих за формирование половых признаков, в состав половых хромосом могут входить другие гены, действие которых никак не связано с развитием отличительных особенностей пола. Последним как раз и уготовлена участь совместного, «сцепленного» наследования в блоке с узкоспециализированными генами половых хромосом. Например, если в Х-хромосоме имеется ген гемофилии (заболевания, связанного с нарушением процесса свертывания крови) или дальтонизма (неспособности различать один или несколько цветов), а Y-хромосома таких генов не содержит, то передача потомству указанных генов будет осуществляться только через Х-хромосому. Поскольку Х-хромосому содержат и мужчины, и женщины, то данные заболевания могут передаваться от матери или отца к дочерям или сыновьям. Очевидно, что в случае генетических заболеваний, связанных с нарушениями в Y-хромосоме (например, вызывающих мужское бесплодие), передача данного признака будет осуществляться только от отца к сыновьям.

 

Нобелевский комитет не изменил своим принципам и, как обычно, оказался лаконичен. «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности» Томас Хант Морган в 1933 году был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.




<< Zurück | №12 (195) 2013 | Gelesen: 1241 | Autor: Кабанова C. |

Teilen:




Kommentare (0)
  • Die Administration der Seite partner-inform.de übernimmt keine Verantwortung für die verwendete Video- und Bildmateriale im Bereich Blogs, soweit diese Blogs von privaten Nutzern erstellt und publiziert werden.
    Die Nutzerinnen und Nutzer sind für die von ihnen publizierten Beiträge selbst verantwortlich


    Es können nur registrierte Benutzer des Portals einen Kommentar hinterlassen.

    Zur Anmeldung >>

dlt_comment?


dlt_comment_hinweis

Top 20

Готтлиб Даймлер и Карл Бенц

Gelesen: 16936
Autor: Гуржи А.

Общее дело генов и хромосом

Gelesen: 1241
Autor: Кабанова C.

Что это такое – ген?

Gelesen: 1178
Autor: Кабанова C.

Такие разные Нобели...

Gelesen: 994
Autor: Мучник С.

Браслет для шведской королевы

Gelesen: 966
Autor: Карелин М.

"НОБЕЛЕЙ" ПО ОСЕНИ СЧИТАЮТ

Gelesen: 945
Autor: Мучник С.

Франц Хабер - гений или злодей?

Gelesen: 847
Autor: Мучник С.

Нобель-2013

Gelesen: 818
Autor: Мучник С.

Женщины в науке

Gelesen: 528
Autor: Мучник С.

Нобели 2019

Gelesen: 229
Autor: Мучник С.