Die Chromosomentheorie von Sutton und Morgan
Die Chromosomentheorie von Sutton und Morgan beabsichtigt, die Beobachtungen der Zellbiologie mit den von Gregor Mendel vorgeschlagenen erblichen Prinzipien in Einklang zu bringen. Daraus folgt, dass Gene in Chromosomen gefunden werden und diese in der Meiose unabhängig voneinander verteilt sind.
Diese Theorie begann zwischen 1902 und 1905 durch die unabhängigen Ideen von Walter Sutton, Thomas Hunt Morgan, Theodor Boveri und anderen Forschern der Zeit zu formen. Es dauerte mehr als zwei Jahrzehnte, um eine ausgereifte Vorstellung von dieser Theorie zu entwickeln.
Die Chromosomentheorie kann wie folgt zusammengefasst werden: Der physikalische Ort der Gene befindet sich in den Chromosomen und diese sind linear angeordnet. Zusätzlich gibt es ein Phänomen des Austauschs von genetischem Material zwischen Chromosomenpaaren, das als Rekombination bekannt ist und von der Nähe der Gene abhängt.
Geschichte
Zu der Zeit, als Mendel seine Gesetze aufstellte, gab es keine Hinweise auf den Verteilungsmechanismus von Chromosomen bei Meiose- und Mitoseprozessen.
Mendel vermutete jedoch die Existenz bestimmter "Faktoren" oder "Partikel", die in den Sexualzyklen von Organismen verteilt waren, hatte jedoch keine Kenntnis von der wahren Identität dieser Entitäten (von denen jetzt bekannt ist, dass sie Gene sind).
Aufgrund dieser theoretischen Lücken wurden Mendels Arbeiten von der damaligen wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht geschätzt.
Beigetragen von Walter Sutton
Im Jahr 1903 betonte der amerikanische Biologe Walter Sutton die Bedeutung eines Chromosomenpaares ähnlicher Morphologie. Während der Meiose wird dieses homologe Paar getrennt und jeder Gamet erhält ein einzelnes Chromosom.
Tatsächlich war Sutton der erste, der bemerkte, dass Chromosomen Mendels Gesetzen gehorchen, und diese Aussage wird als erstes gültiges Argument zur Unterstützung der chromosomalen Vererbungstheorie angesehen.
Suttons experimenteller Entwurf bestand darin, die Chromosomen in der Spermatogenese der Heuschrecke Brachystola magna zu untersuchen und zu demonstrieren, wie sich diese Strukturen in der Meiose trennen. Außerdem konnte er feststellen, dass die Chromosomen paarweise gruppiert waren.
Vor diesem Hintergrund schlug Sutton vor, Mendels Ergebnisse in die Existenz von Chromosomen zu integrieren, vorausgesetzt, Gene gehören dazu.
Beigetragen von Thomas Hunt Morgan
Im Jahr 1909 gelang es Morgan, eine klare Beziehung zwischen einem Gen und einem Chromosom herzustellen. Dies wurde dank seiner Experimente mit Drosophila erreicht, die zeigten, dass das für die weißen Augen verantwortliche Gen auf dem X-Chromosom dieser Spezies lokalisiert war.
Bei seinen Nachforschungen stellte Morgan fest, dass die Fruchtfliege vier Chromosomenpaare besaß, von denen drei homologe oder autosomale Chromosomen waren und das verbleibende Paar sexuell. Diese Entdeckung wurde mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet.
Wie bei Säugetieren haben Frauen zwei identische Chromosomen, die als XX bezeichnet werden, während Männer XY sind.
Morgan machte auch eine andere wichtige Bemerkung: In einer signifikanten Anzahl von Fällen wurden bestimmte Gene zusammen vererbt; Ich nenne dieses Phänomen verbundene Gene. In einigen Fällen war es jedoch möglich, diese Verknüpfung dank genetischer Rekombination zu "brechen".
Schließlich bemerkte Morgan, dass die Gene linear entlang des Chromosoms angeordnet waren und sich jeweils in einer physischen Region befanden: dem Locus (der Plural ist Loci ).
In Morgans Schlussfolgerungen wurde die chromosomale Vererbungstheorie voll akzeptiert und die Beobachtungen seiner Kollegen vervollständigt und bestätigt.
Prinzipien der Theorie
Die von diesen Forschern vorgelegten Beweise erlaubten es, die Prinzipien der chromosomalen Vererbungstheorie auszudrücken:
Gene in den Chromosomen
Die Gene befinden sich in den Chromosomen und sind linear organisiert. Um diesen Grundsatz zu bekräftigen, gibt es direkte und indirekte Beweise.
Als indirekter Beweis müssen wir die Chromosomen als Vehikel der Gene betrachten. Chromosomen können Informationen über einen semikonservativen Replikationsprozess übertragen, der die molekulare Identität von Schwesterchromatiden bestätigt.
Darüber hinaus haben Chromosomen die Besonderheit, genetische Informationen auf die gleiche Weise zu übertragen, wie Mendels Gesetze es vorhersagen.
Sutton postulierte, dass die Gene, die mit der Farbe der Samen verbunden sind - grün und gelb -, in einem bestimmten Chromosomenpaar transportiert wurden, während die mit der Textur verbundenen Gene - glatt und rau - in einem anderen Paar transportiert wurden.
Chromosomen haben spezifische Positionen, die als Loci bezeichnet werden und in denen sich die Gene befinden. Ebenso sind es die Chromosomen, die unabhängig voneinander verteilt sind.
Nach dieser Vorstellung sind die von Mendel gefundenen Proportionen 9: 3: 3: 1 leicht zu erklären, da nun die physikalischen Partikel der Vererbung bekannt waren.
Chromosomen tauschen Informationen aus
Bei den diploiden Arten kann durch den Meioseprozess die Anzahl der Chromosomen, die die Gameten aufweisen, um die Hälfte reduziert werden. Auf diese Weise wird bei der Befruchtung der diploide Zustand des neuen Individuums wiederhergestellt.
Wenn es keine Meioseprozesse gäbe, würde sich die Anzahl der Chromosomen mit fortschreitenden Generationen verdoppeln.
Chromosomen sind in der Lage, Regionen miteinander auszutauschen. Dieses Phänomen ist als genetische Rekombination bekannt und tritt bei Meioseprozessen auf. Die Häufigkeit der Rekombination hängt von der Entfernung ab, in der sich die auf den Chromosomen befindlichen Gene befinden.
Es gibt verknüpfte Gene
Je näher die Gene sind, desto eher erben sie sie gemeinsam. In diesem Fall werden die Gene "gebunden" und als einzelner Block an die nächste Generation weitergegeben.
Es gibt eine Möglichkeit, die Nähe in Genen in Einheiten von Centimorgan, abgekürzt cM, zu quantifizieren. Diese Einheit wird zur Erstellung genetischer Verknüpfungskarten verwendet und entspricht einer Rekombinationshäufigkeit von 1%. entspricht ungefähr einer Million Basenpaare in der DNA.
Die maximale Rekombinationshäufigkeit - das heißt, in getrennten Chromosomen - liegt bei über 50%, und dieses Szenario ist "Nichtverknüpfung".
Beachten Sie, dass bei der Verknüpfung zweier Gene das Gesetz der Übertragung der von Mendel vorgeschlagenen Zeichen nicht eingehalten wird, da diese Gesetze auf Zeichen beruhten, die sich auf separaten Chromosomen befanden.
