Bất kể mức độ phức tạp của cấu trúc của một đối tượng sinh học, có thể là vi khuẩn, tảo, động vật không xương sống hay người, tổng số tất cả các dấu hiệu của bất kỳ sinh vật nào đều lớn hơn nhiều so với thành phần nhiễm sắc thể của nó. Từ giữa thế kỷ 20, khoa học đã biết rằng các đặc điểm của thực vật, động vật hoặc vi sinh vật như màu sắc và hình dạng của cơ thể, kích thước của các chi, đặc điểm của quá trình trao đổi chất, được mã hóa trong các vùng nhiễm sắc thể - gen. Mỗi nhiễm sắc thể có bao nhiêu gen, chúng nằm ở trình tự nào, di truyền như thế nào? Những câu hỏi quan trọng cơ bản này đã được giải đáp theo luật Morgan, mà chúng ta sẽ nghiên cứu trong bài viết của mình.
Tại sao một số đặc điểm lại được di truyền cùng nhau?
Các nhà khoa học di truyền quan sát, sử dụng trong nghiên cứu của họ các mô hình cổ điển do Mendel phát hiện vào thế kỷ 19, đã phải đối mặt với những vấn đề nan giải. Vì vậy, áp dụng quy luật di truyền độc lập các tính trạng, các nhà nghiên cứu không thể giải thích thực tế rằng thực vật có sư tửcổ họng màu đỏ sẫm của tràng hoa hầu như luôn đi kèm với màu xanh đậm của thân. Trong tự nhiên, tràng hoa đỏ tía và màu rau diếp trên thân của loài cây thuộc họ labiaceae này cực kỳ hiếm.
Có được lời giải thích chính xác về hiện tượng này là nhờ luật liên kết của Morgan, một nhà di truyền học người Mỹ, người đã tạo ra bước đột phá trong việc tìm hiểu cơ chế di truyền gen.
Thuyết di truyền nhiễm sắc thể
Sau khi tính chất tương đối của việc áp dụng các mô hình Mendel được hầu hết các nhà khoa học công nhận, câu hỏi đặt ra là làm thế nào để giải thích sự thật về sự di truyền đồng thời ở con cháu của hai hoặc nhiều đặc điểm nhận được từ cha mẹ. Thomas Gent Morgan đề xuất ý tưởng về sự sắp xếp tuyến tính của các khuynh hướng di truyền trong nhiễm sắc thể. Ông đã chứng minh rằng các đoạn DNA liền kề trong quá trình meiosis cùng nhau truyền vào cùng một giao tử, và không phân chia thành các tế bào mầm khác nhau. Các nhà khoa học gọi hiện tượng này là liên kết gen, và định luật Morgan từ đó được gọi là quy luật di truyền liên kết.
Nhà di truyền học đã kết hợp nhiều dữ liệu thí nghiệm thu thập được thành một lý thuyết khoa học chặt chẽ. Nó phản ánh kết quả của các thí nghiệm, cụ thể là: người ta đã chứng minh được rằng các gen nằm trong nhiễm sắc thể giống như các hạt, nối tiếp nhau một cách tuyến tính. Nhờ định luật Morgan, sinh học đã nhận được bằng chứng rằng mỗi nhiễm sắc thể không tương đồng chứa thành phần di truyền độc đáo của riêng nó. Ngoài ra, ý tưởng của nhà khoa học rằngmột số gen nằm ở các locus lân cận được di truyền cùng nhau và số lượng các phức hợp đó bằng bộ nhiễm sắc thể đơn bội. Vì vậy, trong karyotype của con người có 23 nhóm liên kết gen.
Câu chuyện khám phá ra định luật Morgan
Sinh học biết nhiều ví dụ về cách một vật thể sống được lựa chọn thích hợp cho các thí nghiệm trong tương lai hoàn toàn quyết định quá trình thành công của nghiên cứu khoa học. Giống như Mendel, Morgan đã tiến hành hàng nghìn thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của mình. Tuy nhiên, đối với họ, anh ấy không chọn một loài thực vật có chứa hàng trăm gen trong cây karyotype cồng kềnh của nó, mà là một loài côn trùng - ruồi giấm Drosophila.
Chỉ có bốn cặp nhiễm sắc thể của cô ấy có thể nhìn thấy hoàn hảo dưới kính hiển vi, và thành phần gen đơn giản của chúng rất dễ nghiên cứu và học tập. Các thí nghiệm của nhà di truyền học người Mỹ dựa trên sự lai giữa các sinh vật bố mẹ của Drosophila, chúng khác nhau về màu sắc cơ thể và hình dạng cánh. Tất cả các con cháu kết quả sau đó chỉ được lai với những con ruồi có màu đen và đôi cánh ngắn, kém phát triển, tức là một phép lai phân tích đã được thực hiện. Kết quả là gì? Chúng không trùng với bất kỳ định đề di truyền nào đã biết, vì một số loài ruồi xuất hiện ở đời con với sự kết hợp của các tính trạng: bụng xám - cánh kém phát triển và thân đen - cánh bình thường. Nhà khoa học cho rằng các đoạn DNA kiểm soát các dấu hiệu về màu sắc và hình dạng của đôi cánh nằm gần đó ở côn trùng loài này - chúng được liên kết trong cùng một nhiễm sắc thể. Ý tưởng này đã được thể hiện rõ hơn trong định luật Morgan.
Vượt qua
Trong dự đoán của lần phân chia đầu tiên của meiosis, một bức tranh bất thường có thể được quan sát thấy: các chromatid bên trong của các nhiễm sắc thể chị em trao đổi các locus - các phần với nhau. Các gen nằm càng gần nhau thì sự trao đổi - bắt chéo - xảy ra càng ít. Do đó, một trong những điều khoản của định luật Morgan nói rằng tần số trao đổi giữa các gen tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa chúng, được đo bằng morganides. Việc cắt ngang giải thích một hiện tượng quan trọng như sự biến đổi di truyền. Thật vậy, con cái của bất kỳ cặp bố mẹ nào cũng không giống như một bản sao hoàn toàn sao chép các đặc điểm của bố hoặc mẹ. Nó có những đặc tính độc đáo quyết định tính cá nhân của nó.
Ý nghĩa của các tác phẩm của Thomas Morgan
Việc xây dựng định luật Morgan, bao gồm các định đề cơ bản mà chúng ta đã xem xét, được sử dụng rộng rãi trong di truyền học lý thuyết. Tất cả công việc chăn nuôi đều dựa vào nó. Giờ đây, không thể phát triển một giống động vật hoặc giống cây trồng mới mà không dự đoán trước các kết hợp có thể có của các đặc điểm hoặc đặc tính hữu ích mong đợi của chúng.
Tạo bản đồ nhiễm sắc thể của sinh vật, có tính đến các quy định của lý thuyết di truyền, giúp các bác sĩ làm việc trong lĩnh vực di truyền y học xác định trước các gen khiếm khuyết và tính toán rủi ro bệnh lý ở thai nhi với độ chính xác cao.
