Biologi I (Svenska)

Genetiska kartor

Janssen hade inte tekniken för att visa övergång så det förblev en abstrakt idé som inte var allmänt accepterad. Forskare trodde att chiasmata var en variation på synaps och kunde inte förstå hur kromosomer kunde brytas och återförenas. Ändå var uppgifterna tydliga att koppling inte alltid förekommit. I slutändan tog det en ung grundstudent och en ”all-nighter” för att matematiskt belysa problemet med koppling och rekombination.

1913 samlade Alfred Sturtevant, en student i Morgans laboratorium, resultat från forskare i och tog dem hem en natt för att överväga dem. Nästa morgon hade han skapat den första ”kromosomkartan”, en linjär representation av genordning och relativ avstånd på en kromosom (figur).

Som visas i figur, genom att använda rekombinationsfrekvens för att förutsäga genetiskt avstånd, relativ ordning av gener på kromosom 2 kan härledas. De visade värdena representerar kartavstånd i centimorgans (cM), vilket motsvarar rekombinationsfrekvenser (i procent). Därför var generna för kroppsfärg och vingstorlek 65,5 – 48,5 = 17 cm från varandra, vilket tyder på att moder- och faderallelerna för dessa gener rekombineras i genomsnitt till 17 procent av avkommorna.

Att konstruera en kromosom karta antog Sturtevant att gener beställdes seriellt på trådliknande kromosomer. Han antog också att förekomsten av rekombination mellan två homologa kromosomer skulle kunna ske med lika sannolikhet var som helst längs kromosomens längd. Under dessa antaganden postulerade Sturtevant att alleler som var långt ifrån varandra på en kromosom var mer benägna att dissociera under meios helt enkelt för att det fanns en större region över vilken rekombination kunde ske. Omvänt skulle alleler som var nära varandra på kromosomen sannolikt ärvda tillsammans. Det genomsnittliga antalet korsningar mellan två alleler – det vill säga deras rekombinationsfrekvens – korrelerade med deras genetiska avstånd från varandra, relativt platserna för andra gener på den kromosomen. Med tanke på exempelkorsningen mellan AaBb och aabb ovan kan rekombinationsfrekvensen beräknas som 50/1000 = 0,05. Det vill säga sannolikheten för en korsning mellan generna A / a och B / b var 0,05 eller 5 procent. Ett sådant resultat skulle indikera att generna var definitivt kopplade, men att de var tillräckligt långt ifrån varandra för att crossovers ibland skulle kunna inträffa. Sturtevant delade sin genetiska karta i kartenheter, eller centimorgans (cM), där en rekombinationsfrekvens på 0,01 motsvarar 1 cM.

Genom att representera alleler i en linjär karta föreslog Sturtevant att gener kan variera från att vara perfekt kopplad (rekombinationsfrekvens = 0) till att vara helt ouppkopplad (rekombinationsfrekvens = 0,5) när gener är på olika kromosomer eller gener är separerade mycket långt ifrån varandra på samma kromosom. Perfekt icke-länkade gener motsvarar de frekvenser som Mendel förutspår att sortera oberoende i ett dihybridkors. En rekombinationsfrekvens på 0,5 indikerar att 50 procent av avkommorna är rekombinanter och de andra 50 procent är föräldratyper. Det vill säga varje typ av allelkombination representeras med samma frekvens. Denna representation gjorde det möjligt för Sturtevant att ytterligare beräkna avstånd mellan flera gener på samma kromosom. Men när de genetiska avstånden närmade sig 0,50 blev hans förutsägelser mindre exakta eftersom det inte var klart om generna var mycket långt ifrån varandra på samma kromosom eller på olika kromosomer.

1931 barbara McClintock och Harriet Creighton demonstrerade korsningen av homologa kromosomer i majsplantor. Veckor senare demonstrerades homolog rekombination i Drosophila mikroskopiskt av Curt Stern. Stern observerade flera X-länkade fenotyper som var associerade med ett strukturellt ovanligt och olikt X-kromosompar där en X saknade ett litet terminal segment och den andra X smälte till en del av Y-kromosomen.Genom att korsa flugor, observera deras avkommor och sedan visualisera avkommans kromosomer visade Stern att varje gång avkommans allelkombination avviker från någon av föräldrakombinationerna, fanns det ett motsvarande utbyte av ett X-kromosomsegment. Att använda mutanta flugor med strukturellt distinkta X-kromosomer var nyckeln till att observera produkterna av rekombination eftersom DNA-sekvensering och andra molekylära verktyg ännu inte var tillgängliga. Det är nu känt att homologa kromosomer regelbundet utbyter segment i meios genom att ömsesidigt bryta och sammanfoga deras DNA på exakta platser.