III. Цитологические доказательства кроссинговера

Соматический (митотический) кроссинговер

В соматических клетках иногда происходят обмены между хроматидами гомологичных хромосом, в результате которых наблюдается комбинативная изменчивость, подобная той, которая регулярно генерируется мейозом. Нередко, особенно у дрозофилы и низших эукариот, гомологичные хромосомы синаптируют в митозе. Одна из аутосомно-рецессивных мутаций человека, в гомозиготном состоянии приводящая к тяжелому заболеванию, известному под названием синдром Блюма, сопровождается цитологической картиной, напоминающей синапс гомологов и даже образование хиазм.

Прямые цитологические свидетельства обмена частей хромосом во время кроссинговера были получены в начале 30-х годов у дрозофилы и кукурузы. Рассмотрим опыт К. Штерна, проведенный на Б. те1апо§аз1:ег (рис. 2). Обычно две гомологичные хромосомы морфологически неразличимы. Штерн исследовал Х-хромосомы, которые имели морфологические различия и, следовательно, были гомологичны не полностью. Однако гомология между этими хромосомами сохранялась на большей части их длины, что позволяло им нормально спариваться и сегрегировать в мейозе. Одна из X- хромосом самки в результате транслокации, т. е. перемещения фрагмента У- хромосомы, приобрела Г-образную форму. Вторая Х-хромосома была короче нормальной, так как часть ее была перенесена на У-хромосому. Были получены самки, гетерозиготные по указанным двум, морфологически различным хромосомам, а также гетерозиготные по двум генам, локализованным в Х-хромосоме: Ваг (В) и сагпайоп (сг). Первый из них — полудоминантный ген, влияющий на количество фасеток и, следовательно, форму глаза. Мутанты с аллелью В имеют полосковидные глаза. Ген сг обусловливает окраску глаз дрозофилы типа красной гвоздики. Г-образная X- хромосома несла аллели дикого типа В⁺ и сг⁺, укороченная хромосома — мутантные аллели В и сг. Самки указанного генотипа скрещивались с самцами, имевшими морфологически нормальную Х-хромосому с аллелями сг и В⁺. В потомстве самок было два класса мух с некроссоверными хромосомами: сгВ/сгВ⁺ и сг⁺В⁺/сгВ⁺ — и два класса мух, фенотип которых соответствовал кроссоверам: сгВ⁺/сгВ⁺ и сгЪ/сгВ⁺. Цитологическое исследование показало, что у кроссоверных особей произошел обмен участками Х-хромосом и соответственно изменилась их форма. Все четыре класса самок имели по одной нормальной, т. е. палочковидной, хромосоме, полученной от отца. Кроссоверные самки содержали в своем кариотипе преобразованные в результате кроссинговера Х-хромосомы — длинную палочковидную или двуплечую с короткими плечами.

Эти опыты, так же как и одновременно полученные аналогичные результаты на кукурузе, подтвердили гипотезу Моргана и его сотрудников о том, что кроссинговер представляет собой обмен участками гомологичных хромосом и что гены действительно локализованы в хромосомах.

Кроссинговер происходит в пахитене мейоза. В это время гомологичные хромосомы наиболее тесно связаны друг с другом. Важно также отметить, что кроссинговер осуществляется на уровне хроматид, причем в обменах участвуют хроматиды из разных гомологов. Возможны обмены между сестринскими хроматидами. Скорее всего они происходят в митотических циклах в 8- или g₂-стадиях. Работами С. Дарлингтона доказано, что хиазмы есть результат кроссинговера. Особое значение имело открытие процесса терминализации хиазм, так как ранее полагали, что их уменьшение к концу профазы I объясняются тем, что они как бы уничтожаются кроссинговером.

Дата добавления: 2014-01-05