Новосибирск: +7 383 299 0321
ЭКСПЕРТ В ОБЛАСТИ ГЕНЕТИКИ
ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ
Москва: +7 495 765 0709
ПН-ПТ
Генетическая рекомбинация в хромосомах
Обсуждая независимое и сцепленное наследование, мы умышленно пошли на некоторое упрощение. Говоря о сцепленных генах, расположенных в одной и той же молекуле ДНК (хромосоме), мы писали, что они наследуются только в существующих комбинациях. То есть, если в одной хромосоме, полученной, например, от отца, присутствуют доминантные аллели двух генов, то они всегда наследуются вместе.

Чаще всего так оно и бывает, однако благодаря явлению генетической рекомбинации происходит и появление хромосом с новыми комбинациями аллелей.

Генетическая рекомбинация - это естественный процесс, при котором хромосомы обмениваются кусками ДНК. В момент такого обмена происходит разрыв ДНК хромосом и их сшивка с образованием новых молекул ДНК! При этом и возникают новые комбинации аллелей.

Лучше всего процесс рекомбинации рассмотреть наглядно на конкретном примере из жизни. Известно, что два локуса, участвующие в формировании окрасов у собак - локус S и локус I - находятся в составе одной молекулы ДНК - 20 хромосомы. Это означает, что они наследуются сцепленно, как описано нами ранее.
Представим, что собака имеет генотип S,I/s,i, то есть в одной хромосоме у нее локусы S и I представлены доминантными аллелями, а в другой - рецессивными. Если рекомбинации нет, то такие хромосомы будут наследоваться такими, какие они есть, то есть потомству от этой собаки передастся либо комбинация S,I, либо s,i.

Однако, благодаря генетической рекомбинации, такая собака с некоторой вероятностью будет передавать и другие сочетания аллелей этих генов. Если разрыв и соединение молекул ДНК происходит между локусами S и I, то хромосомы 20 пары могут поменяться кусками. В результате этого получатся хромосомы с новыми комбинациями аллелей: S,i и s,I.

Представим, что собака генотипа S,I/s,i скрестилась с собакой s,i/s,i гомозиготной по рецессивным мутациям обоих генов.

Генетическая рекомбинация внутри хромосомы
Локусы S и I у собак располагаются в 20 паре хромосом. Слева приведен пример того, как эти локусы передаются в отсутствие рекомбинации. Справа показано, как в результате генетической рекомбинации между хромосомами 20 пары могут появляться новые комбинации аллелей локусов S и I.
Большинство потомков от такой вязки будут с принадлежать одному их двух классов - S,I/s,i либо s,i/s,i.

Однако можно ожидать, что в результате генетической рекомбинации между хромосомами 20 пары с некоторой частотой будут возникать потомки S,i/s,i и s,I/s,i.

Частота генетической рекомбинации между двумя генами зависит от физического расстояния между ними. Чем дальше друг от друга они расположены в молекуле ДНК, тем с большей вероятностью рекомбинация произойдет где-то на промежутке между ними. В рассматриваемом случае локусы S и I разделяет большое расстояние - более половины 20 хромосомы. Поэтому генетическая рекомбинация между ними будет происходить довольно часто.

Еще один интересный результат генетической рекомбинации был обнаружен в процессе нашей работы. Нам попадались собаки, несущие двойной аллель в локусе B. Этот двойной аллель (bc+bd) получился в результате редкого события рекомбинации на коротком участке ДНК между аллелями bc и bd локуса B.

Следует отметить, что расстояние между этими аллелями с точки зрения генетики очень мало, ведь они находятся в разных частях одного и того же гена.
Такое близкое расположение означает, что вероятность случайной рекомбинации между ними очень низка. Но, как показывает опыт, даже при таком близком расположении рекомбинация иногда возможна!

В нашей работе тоже случались подобные микрооткрытия. Например, нам попадались собаки, несущие двойной аллель в локусе B. Этот двойной аллель (bc+bd) получился в результате редкого события рекомбинации на коротком участке ДНК между аллелями bc и bd локуса B.

Отметим, что фенотипически двойной аллель (bc+bd) не отличается от одиночных аллелей локуса B, поскольку все они полностью нарушают активность гена TYRP1.

Обмен хромосом участками очень редко происходит в обычных клетках тела и очень часто - в половых клетках. Таким образом новые сочетания аллелей не возникают в организме случайным образом где попало, а появляются только в клетках, из которых впоследствии разовьется потомство.

Генетическая рекомбинация нужна для перемешивания генов и появления новых и новых комбинаций аллелей.

Двойной аллель в локусе B
В нашей работе мы столкнулись с двойным аллелем (bc+bd) в локусе B. На схеме показано, как этот аллель мог появиться в результате генетической рекомбинации между хромосомой с аллелем bc и хромосомой с аллелем bd
В результате этого возникают новые варианты для естественного отбора или для селекционной работы.