ทฤษฎีโครโมโซมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมคืออะไร? (ซัตตันและมอร์แกน) - ชีววิทยา - 2026

ทฤษฎีโครโมโซมหรือโครโมโซมทฤษฎีของมรดกเป็นหนึ่งในผู้ที่ได้รับการพัฒนาในทางของนักชีววิทยาในการพยายามที่จะอธิบายการส่งฟีโนไทป์และจีโนไทป์จากพ่อแม่เพื่อลูกหลานของพวกเขา

ทฤษฎีนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อรวมการสังเกตชีววิทยาของเซลล์เข้ากับหลักการทางพันธุกรรมที่เสนอโดย Gregor Mendel โดยสรุปว่ายีนพบในโครโมโซมและมีการกระจายอย่างอิสระในไมโอซิส

ทฤษฎีโครโมโซมสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้ตำแหน่งทางกายภาพของยีนอยู่บนโครโมโซมและสิ่งเหล่านี้จะจัดเรียงเป็นเส้นตรง นอกจากนี้ยังมีปรากฏการณ์การแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมระหว่างโครโมโซมคู่ที่เรียกว่า recombination ซึ่งขึ้นอยู่กับความใกล้ชิดของยีน

ประวัติศาสตร์

ในช่วงเวลาที่เมนเดลประกาศใช้กฎหมายของเขาไม่มีหลักฐานเกี่ยวกับกลไกการกระจายโครโมโซมในกระบวนการไมโอซิสและไมโทซิส

อย่างไรก็ตามเมนเดลสงสัยว่ามี "ปัจจัย" หรือ "อนุภาค" บางอย่างที่กระจายอยู่ในวัฏจักรทางเพศของสิ่งมีชีวิต แต่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับตัวตนที่แท้จริงของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ (ตอนนี้ทราบแล้วว่าเป็นยีน)

เนื่องจากช่องว่างทางทฤษฎีเหล่านี้งานของ Mendel จึงไม่ได้รับการชื่นชมจากชุมชนวิทยาศาสตร์ในเวลานั้น

สนับสนุนโดย Walter Sutton

ในปี 1903 วอลเตอร์ซัตตันนักชีววิทยาชาวอเมริกันได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของโครโมโซมคู่หนึ่งที่มีสัณฐานวิทยาคล้ายคลึงกัน ระหว่างไมโอซิสคู่ที่คล้ายคลึงกันนี้จะแยกออกจากกันและแต่ละเซลล์จะได้รับโครโมโซมเดี่ยว

ในความเป็นจริงซัตตันเป็นบุคคลแรกที่สังเกตว่าโครโมโซมเป็นไปตามกฎหมายของเมนเดลและการอ้างสิทธิ์นี้ถือเป็นข้อโต้แย้งที่ถูกต้องเป็นครั้งแรกที่สนับสนุนทฤษฎีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโครโมโซม

การออกแบบการทดลองของซัตตันประกอบด้วยการศึกษาโครโมโซมในการสร้างอสุจิของตั๊กแตน Brachystola magna ซึ่งแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างเหล่านี้แยกออกจากไมโอซิสได้อย่างไร นอกจากนี้เขายังสามารถตรวจสอบได้ว่าโครโมโซมถูกจัดกลุ่มเป็นคู่

ด้วยหลักการนี้ซัตตันจึงเสนอว่าผลลัพธ์ของเมนเดลสามารถรวมเข้ากับการมีอยู่ของโครโมโซมได้ดังนั้นจึงถือว่ายีนเป็นส่วนหนึ่งของพวกมัน

เรื่องเขียนที่ส่งไปตีพิมพ์ของ Thomas Hunt Morgan

ในปี 1909 มอร์แกนสามารถสร้างความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างยีนและโครโมโซม สิ่งนี้ประสบความสำเร็จได้จากการทดลองของเขากับแมลงหวี่ซึ่งแสดงให้เห็นว่ายีนที่รับผิดชอบต่อดวงตาสีขาวอยู่บนโครโมโซม X ของสัตว์ชนิดนี้

ในการวิจัยของเธอมอร์แกนพบว่าแมลงวันผลไม้มีโครโมโซมสี่คู่ซึ่งสามคู่เป็นโครโมโซมที่เหมือนกันหรือออโตโซมและอีกคู่ที่เหลือเป็นเรื่องเพศ การค้นพบนี้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์

เช่นเดียวกับในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพศเมียมีโครโมโซมที่เหมือนกันสองตัวโดยแสดงเป็น XX ในขณะที่เพศชายคือ XY

มอร์แกนยังตั้งข้อสังเกตที่สำคัญอีกประการหนึ่ง: ในหลาย ๆ กรณียีนบางตัวได้รับการถ่ายทอดร่วมกัน ฉันเรียกปรากฏการณ์นี้ว่ายีนเชื่อมโยง อย่างไรก็ตามในบางครั้งมันเป็นไปได้ที่จะ "ทำลาย" ลิงก์นี้เนื่องจากการรวมตัวกันใหม่ทางพันธุกรรม

ในที่สุดมอร์แกนสังเกตว่ายีนถูกจัดเรียงเป็นเส้นตรงตามโครโมโซมและแต่ละยีนตั้งอยู่ในพื้นที่ทางกายภาพ: โลคัส (พหูพจน์คือ loci)

ข้อสรุปของมอร์แกนได้รับการยอมรับอย่างเต็มที่ในทฤษฎีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโครโมโซมเสร็จสิ้นและยืนยันข้อสังเกตของเพื่อนร่วมงานของเขา

หลักการของทฤษฎีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโครโมโซม

หลักฐานที่นำเสนอโดยนักวิจัยเหล่านี้อนุญาตให้อธิบายหลักการของทฤษฎีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโครโมโซม:

ยีนที่อยู่บนโครโมโซม

ยีนพบในโครโมโซมและจัดเรียงเป็นเส้นตรง เพื่อยืนยันหลักการนี้มีหลักฐานโดยตรงและหลักฐานทางอ้อม

ในฐานะหลักฐานทางอ้อมเราต้องพิจารณาว่าโครโมโซมเป็นพาหนะของยีน โครโมโซมมีความสามารถในการส่งข้อมูลผ่านกระบวนการจำลองแบบกึ่งอนุรักษ์นิยมซึ่งรับรองเอกลักษณ์โมเลกุลของโครมาทิดน้องสาว

นอกจากนี้โครโมโซมยังมีความผิดปกติในการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมในลักษณะเดียวกับที่กฎของเมนเดลทำนายไว้

ซัตตันตั้งสมมติฐานว่ายีนที่เกี่ยวข้องกับสีของเมล็ด ได้แก่ สีเขียวและสีเหลืองมีอยู่ในโครโมโซมคู่หนึ่ง ๆ ในขณะที่ยีนที่เกี่ยวข้องกับพื้นผิว - เรียบและหยาบ - มีอยู่คนละคู่

โครโมโซมมีตำแหน่งเฉพาะที่เรียกว่า loci ซึ่งเป็นที่ตั้งของยีน ในทำนองเดียวกันโครโมโซมที่กระจายอย่างอิสระ

ตามแนวคิดนี้อัตราส่วน 9: 3: 3: 1 ที่ Mendel พบนั้นง่ายต่อการอธิบายเนื่องจากตอนนี้รู้จักอนุภาคทางกายภาพของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

โครโมโซมแลกเปลี่ยนข้อมูล

ในสปีชีส์ diploid กระบวนการไมโอซิสช่วยให้จำนวนโครโมโซมที่ gametes มีอยู่ครึ่งหนึ่ง ด้วยวิธีนี้เมื่อเกิดการปฏิสนธิสภาพซ้ำซ้อนของบุคคลใหม่จะได้รับการฟื้นฟู

หากไม่มีกระบวนการไมโอซิสจำนวนโครโมโซมจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อหลายชั่วอายุคนก้าวหน้าขึ้น

โครโมโซมสามารถแลกเปลี่ยนภูมิภาคซึ่งกันและกันได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการรวมตัวกันใหม่ทางพันธุกรรมและเกิดขึ้นในกระบวนการไมโอซิส ความถี่ที่เกิดการรวมตัวกันใหม่ขึ้นอยู่กับระยะห่างของยีนที่อยู่บนโครโมโซม

มียีนที่เชื่อมโยงกัน

ยิ่งยีนอยู่ใกล้กันมากเท่าไหร่ก็จะมีโอกาสได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมร่วมกันมากขึ้นเท่านั้น เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ยีนจะ "เชื่อมโยง" และส่งต่อไปยังรุ่นต่อไปโดยเป็นกลุ่มอาคารเดียว

มีวิธีการหาจำนวนความใกล้ชิดของยีนในหน่วยของเซนทิมอร์แกนซึ่งเรียกย่อ ๆ ว่า cM หน่วยนี้ใช้ในการสร้างแผนที่การเชื่อมโยงทางพันธุกรรมและเทียบเท่ากับความถี่การรวมตัวใหม่ 1% มันสอดคล้องกับ DNA ประมาณหนึ่งล้านคู่

ความถี่สูงสุดของการรวมตัวกันใหม่ซึ่งก็คือในโครโมโซมที่แยกจากกันเกิดขึ้นมากกว่า 50% และสถานการณ์นี้เป็นหนึ่งใน "การไม่ทำ ligation"

โปรดทราบว่าเมื่อมีการเชื่อมโยงยีนสองยีนพวกมันจะไม่เป็นไปตามกฎการถ่ายทอดตัวละครที่เมนเดลเสนอเนื่องจากกฎหมายเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอักขระที่อยู่บนโครโมโซมที่แยกจากกัน

อ้างอิง

1. แคมป์เบล, NA (2544). ชีววิทยา: แนวคิดและความสัมพันธ์ การศึกษาของเพียร์สัน.
2. Crow, EW และ Crow, JF (2002) 100 ปีที่แล้ว: Walter Sutton และทฤษฎีโครโมโซมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม พันธุศาสตร์, 160 (1), 1–4.
3. เจนกินส์เจบี (1986) พันธุศาสตร์. ฉันย้อนกลับ
4. Lacadena, JR (1996). เซลล์พันธุศาสตร์ การร้องเรียนด้านบรรณาธิการ
5. Saddler, TW, & Langman, J. (2005). ตัวอ่อนทางการแพทย์ที่มุ่งเน้นทางคลินิก
6. วัตสัน, JD (2549). อณูชีววิทยาของยีน Panamerican Medical Ed.