Crossing-over – na czym polega i jakie jest jego znaczenie?
Genetyka to dział biologii często darzony niechęcią i cokolwiek przerażający dla maturzystów, którzy wybrali ścieżkę nauki związaną ze ścisłymi przedmiotami. Uważamy, że zazwyczaj wynika to wyłącznie z niezrozumienia materiału i jesteśmy gotowi ci w tym pomóc.
Jeśli czujesz, że wiedza z podręczników i szkolnych notatek ci nie wystarcza, nie jesteś w stanie wyobrazić sobie procesów zachodzących w jądrze komórkowym lub wydają ci się one nudne jak flaki z olejem, ten artykuł jest dla ciebie! Dzisiaj zajmiemy się jednym z bardziej tajemniczych pojęć – crossing-over.
Na czym polega proces crossing-over?
Crossing-over to jedno z dwóch podstawowych zjawisk zachodzących podczas tworzenia gamet, które umożliwia zwiększenie różnorodności genetycznej w populacji. Polega na wymianie odcinków DNA pomiędzy niesiostrzanymi chromatydami chromosomów homologicznych. Samo pojęcie zapewne wiele Wam nie mówi, więc przejdźmy do konkretów.
Musicie najpierw wiedzieć, że chromosomy u człowieka występują w parach – każdy z nich ma odpowiednik o tej samej wielkości i kształcie, zawierający te same geny, jednak o różnych allelach. Nazywamy je chromosomami homologicznymi. Każdy z chromosomów posiada dwie chromatydy.
Do crossing-over dochodzi podczas profazy I mejozy.
Etapy procesu crossing-over
1. Z poplątanej chromatyny wyodrębniają się chromosomy. Znajdują one swoją homologiczną parę, ustawiają się równolegle do siebie i tworzą biwalent; w kilku miejscach pomiędzy niesiostrzanymi chromatydami każdego z nich tworzą się specjalne połączenia – chiazmy.
2. Nici DNA zostają przecięte w miejscach połączeń.
3. Fragmenty homologiczne chromosomów zamieniają się miejscami na krzyż i zostają na nowo “przyszyte” do chromatyd.
Nie jest to aż tak skomplikowane, prawda?
Dzięki wysiłkom Thomasa H. Morgana możemy również obliczyć prawdopodobieństwo zajścia crossing-over pomiędzy dwoma poszczególnymi genami. Jego teoria chromosomowa została opracowana na podstawie badań nad muszką owocową. W wielkim skrócie, wiedział on, że badane przez niego geny są ułożone w sposób liniowy i z góry ustalony, a na każdy gen przypadają dwa allele. Nazwijmy te geny A1/A2 oraz B1/B2. A1 i B1 leżały na tym samym chromosomie, więc powinny zawsze występować razem. A jednak wśród potomstwa muszek pojawiały się osobniki z kombinacjami A1B2 oraz A2B1… I bum, odkryliśmy crossing-over!
Dalsze badania prowadzą nas do wzoru na wspomniane prawdopodobieństwo: odległość mapowa = (liczba rekombinantów/całkowita liczba potomstwa) x 100%. Odległość mapowa to odległość pomiędzy dwoma loci (miejscami genów na chromosomie) i jest mierzona w centymorganach (1 cM). Im bliżej siebie znajdują się geny, tym mniejsze prawdopodobieństwo crossing-over. Oznacza to, że są ze sobą silniej sprzężone. Działa to również na odwrót – im większa odległóść, tym mniejsze sprzężenie, czyli prawdopodobieństwo wystąpienia genów o tych allelach razem u potomstwa.
Jakie korzyści daje crossing-over?
Proces ten prowadzi do rekombinacji genetycznej i powstania różnych kombinacji alleli. Dzięki temu gamety nie są identyczne, co za tym idzie – różnimy się zarówno od naszych rodziców, jak i rodzeństwa. Czyni to populację ludzi (i każdego innego gatunku) różnorodną, bardziej odporną na zmiany i niekorzystne czynniki w środowisku. Zachowanie bogatej puli genowej jest niezbędne dla prawidłowego rozwoju populacji.
