Кросинговер, его причины и биологическое значение

Кроссинговер - процесс, во время которого гомологичные хромосомы обмениваются определенными участками. Перекрест хромосом приводит новые комбинации (рекомбинации) аллелей различных генов и является важнейшим механизмом обеспечения комбинативной изменчивости в популяциях, который поставляет материал для естественного отбора. Рекомбинация - это перераспределение генетической информации у потомков, в основе которой при сцепленном наследовании лежит кроссинговер (межгенная рекомбинация).

Происходит кроссинговер в профазе I мейоза и после конъюгации приводит к перераспределению генов в хромосомах. Это явление носит случайный характер и может происходить в любом участке гомологичных хромосом. Исследование кроссинговера, проведенные на разных организмах, выявили следующие закономерности:

■ сила сцепления между двумя генами, расположенными в одной хромосоме, обратно пропорциональна расстоянию между ними, следовательно, чем это расстояние больше, тем чаще происходит кроссинговер;

■ частота кроссинговера зависит от расстояния между генами и выражается в процентах;

■ частота кроссинговера между двумя генами, расположенными в одной хромосоме, является величиной постоянной для каждой конкретной пары генов;

■ величина кроссинговера измеряется отношением количества кроссоверных особей к общему количеству особей в потомстве от анализирующего скрещивания.

Хотя частота кроссинговера является величиной постоянной, на нее могут влиять некоторые факторы внешней и внутренней среды: изменения в строении отдельных хромосом, температура, рентгеновские лучи, некоторые химические соединения и др.. У некоторых организмов обнаружена зависимость частоты кроссинговера от возраста (например, у дрозофил) или пола (например, у мышей).

3. Генетические карты хромосом

Генетические карты - это графическое изображение хромосом с указанным порядком расположения генов и расстояния между ними.

Работы Т. X. Моргана и его коллег показали, что частота кроссинговера между одними и теми же генами - величина постоянная. За единицу расстояния между генами принята

1 морганида, равна/ % кроссинговера. Например, расстояние между генами серой окраски тела и длинных крыльев (также черной окраски тела и зачаточных крыльев) у дрозофилы равно 17%, или 17 морганидам.

Рассчитывают расстояние между генами по формуле:

L_{AB =}

где LAB - расстояние между генами; m и n - количество особей в каждой кроссоверной группе потомков;

N - общее число некросоверных и кросоверных потомков при скрещивании.

Размеры карт определяются суммой расстояний между генами. Генетические карты большинства организмов имеют вид прямой линии, а бактерий и вирусов - замкнутого кольца. Строят карты на базе следующих методов: гибридологического анализа, гибридизации соматических клеток различных видов, меченых фрагментов ДНК и др..

Генетические карты имеют значение для проведения селекционной работы, диагностики тяжелых наследственных болезней человека и др... Знания о локализации гена в определенной хромосоме используются при диагностике ряда тяжелых наследственных заболеваний человека. Уже теперь появилась возможность для генной терапии, то есть для исправления структуры или функции генов.

Сравнение генетических карт разных видов живых организмов способствует также пониманию эволюционного процесса