16 Хромосомные перестройки. Возникновения и последствия. (Лекции по генетике), страница 7

А расстояние между краями инверсии равнонулю. Получается, что на карте края инверсии сходятся в точку, а локусы b и c выпадаютза пределы линейной карты, образуя треугольник. Между прочим, мы получили точнуюкартину того, что могли бы пронаблюдать в профазе мейоза в микроскопе, а именнопетлю! Относительно вершины, стоящей на линейной карте остальной хромосомытреугольник можно вращать как угодно – такая карта не дает нам оснований для решенияо порядке локусов в инверсии относительно порядка локусов за ее пределами.

Чаще всегомы заранее не знаем порядок локусов (тем более мы не знаем того, имеются ли у нас вопыте гетерозиготы по инверсиям, которые никак себя не проявляют в фенотипе), и какраз пытаемся установить его на основании результатов генетического расщепления. Этоделается либо на основе получающихся расстояний, либо путем рассмотренияиндивидуальных кроссоверов. В данном случае не срабатывают оба метода. С картами мыв этом только что убедились. И если вы попробуете расположить локусы так, чтобыминимизировать количество кроссоверных событий, имея кроссоверы с частотами,близкими к теоретически ожидаемым, которые мы записали выше, то вы также потерпитефиаско – у вас будет достаточно кроссоверов, противоречащих любой гипотезе. И этообъективно – в ситуации гетерозиготы по инверсии понятие «правильный порядок генов»теряет смысл, мы просто имеем два разных порядка.На практике у нас вряд ли найдутся маркеры строго по границам инверсии.

Еслимаркеры a и d отстоят от них на какие-то дистанции, то расстояние a-d уже будет равнымне нулю, а сумме этих дистанций; эти дистанции будут добавлены также к расстояниям ab, a-c, b-d, но не к b-c. В результате мы получим маловразумительный участок карты спротиворечивой топологией и расстояниями. Впрочем, маловразумительные результатычасто получаются также от случайных флуктуаций при небольших выборках и от ошибокв фиксации фенотипов.16.7.4. Реципрокные транслокацииСпаривание гомологов начинается на стадии хромосомного букета с теломер ипостепенно распространяется на всю длину хромосомы.

Два гомолога находят друг друга«за концы» и слипаются далее. Им неизвестно, что там находится дальше по хромосоме. Вситуации гетерозиготы по реципрокной транслокации этот процесс приводит кединственному и очень логичному и красивому результату – крестообразномутетраваленту (Рис. 16.6). Центром креста являются обе точки обмена. И снова мы неможем сказать, какая из пар гомологов перестроена, а какая – интактна, ситуациясовершенно симметрична.

Кроссинговер не нарушен нигде кроме окрестностей точкиразрыва, где он несколько сокращен, и тем более, чем ближе к ней. (Этот эффектнаблюдал и автор, работая с транслокациями гороха).Рис. 16.6. Спаривание хромосом-участниц в мейозе гетерозиготы по реципрокнойтранслокации. Прямой и волнистой линией показаны, соответственно, хроматиды двухнегомологичных хромосом не вовлеченных в транслокацию и гомологичных имфрагменты обменных хромосом (в действительности картина не позволяет указать какиедве хромосомы были вовлечены в транслокацию, а какие не были).Вся эта красота оборачивается большими проблемами в анафазе первого делениямейоза.

Как такой тетравалент должен расходиться? Как-то разобраться друг с другомдолжны уже не две, а четыре центромеры, причем тетравалент связан хиазмами в единоецелое и в метафазе натянут между этими четырьмя центромерами, что оказываеторганизующее воздействие на микротрубочки, присоединенные к кинетохорам, которыевыбирают конфигурацию с наибольшим натяжением. Четыре центромеры должныразойтись к двум полюсам. Наиболее логичным решением будет такое, когда двецентромеры по одну сторону креста расходились к одному полюсу, а две по другуюсторону – к другому.

Рисуем. Получаем безрадостную картину – как ни расходись, обеклетки диады не получат огромного куска одной из хромосом – от точки обмена до одногоиз концов, зато получат лишний кусок от нее до другого конца. Зиготы, образовавшиеся сучастием гамет, несущих такие хромосомы, а у растений и сами гаметы будут снеизбежностью нежизнеспособны. Вроде как получается, что гетерозигота потранслокации должна быть стерильной. Однако в данной ситуации нас подводит нетолько интуиция, но и бумажные схемы, поскольку в реальности картина метафазытрехмерна. Центромеры могут разойтись по две крест-накрест. Это называетсядиагональное расхождение, тогда как вариант, рассмотренный выше называется смежнымрасхождением. Диагональные расхождения дают сбалансированные кариотипы в каждойиз клеток диады – одна наследует одну из родительских конфигураций хромосом, другая –другую.Хороший вопрос – а какова вероятность смежных и диагональных расхождений?Согласитесь, как-то сложно вжиться в душу микротрубочек, растягивающих тетравалент втрехмерном пространстве к двум полюсам.

Ответ на этот вопрос должен быть полученэкспериментально. Здесь нам на помощь приходят растения, которые имеют топреимущество перед животными генетическими объектами, что оболочка мужскогогаметофита образуется еще до того, как сам гаметофит сможет проявить своюжизнеспособность или нежизнеспособность в зависимости от своего генотипа.

И если оноказался нежизнеспособным, то остается пустое, лишенное цитоплазмы пыльцевое зерно,которое можно засчитать как несостоявшуюся попытку гаметогенеза. Ответ оказываетсяпотрясающим – в потомстве гетерозигот по реципрокным транслокациям стерильнойоказывается ровно половина пыльцы! Автор сам набирал огромную статистику, инеизменно оказывалось близкой к 50% с очень хорошей точностью. Итак, диагональнымобразом расходится ровно половина тетравалентов, и гетерозиготы по транслокациямполустерильны.Вспоминается один случай.

В разговоре с одной очень маститой цитогенетикомзлаков была употреблена реплика о том, что гетерозиготы по транслокациямполустерильны. На это последовал ответ приблизительно следующего содержания: «Нуэто у вашей дрозофилы так, а то, что наблюдается у дрозофилы, нельзя переносить нарастения». И это притом, что у дрозофилы полустерильность наблюдать нельзя, в отличиеот растений, так как на жизнеспособность ее гамет анеуплоидия по-видимому вообще невлияет.К чему приведет кроссинговер в транслокационном кресте? Понятно, что нас неможет интересовать кроссинговер в плечах хромосом, не затронутых транслокацией, где внем не может быть ничего необычного, равно как и кроссинговер дистальнее точкиразрыва.

Небезынтересен лишь кроссинговер между точкой разрыва и центромерой.Чтобы понять, как будет разрешаться крест в этом случае нужно принять во внимание, чтохромосомы расходятся за центромеры, и диагональные и смежные расхождения касаютсятолько центромер. Если мы нарисуем куда расходятся какие фрагменты хромосом вслучае кроссинговера, мы увидим, что в данном случае диагональные и смежныерасхождения поменяются местами в смысле сбалансированности продуктов первогоделения – теперь смежные расхождения будут давать жизнеспособные продукты,имеющие все хромосомные фрагменты в одной копии, а диагональные –нежизнеспособные, с делециями и дупликациями участков дистальнее точки разрыва.Только и всего.А что мы имеем для генетической карты? Обратим внимание, что четырехромосомы более не расходятся в анафазе первого деления мейоза независимо.

Придиагональном расхождении в каждую клетку диады попадает все четыре участка двуххромосом, вовлеченных в транслокацию. В каждом случае они воспроизводят либоотцовскую, либо материнскую конфигурацию, и во всех четырех все аллели, пришедшиеот матери либо отца, наследуются совместно, с точностью до кроссинговера междулокусом и точкой разрыва – центром креста. (Заметим, что положение центромеры здесьзначения не имеет). Таким образом, сцепленными оказываются все локусы хромосом,вовлеченных в реципрокную транслокацию.

И как следствие, мы получим крестообразныегенетические карты – все четыре линейных отрезка окажутся сцепленными через точкуразрыва. Снова генетическая карта воспроизводит нам картину, наблюдаемую в профазе иметафазе первого деления мейоза под микроскопом!По какой-то нелепой исторической причине это явление называется«псевдосцеплением».

По-видимому, имелось в виду, что сцепление в генетической картедля «нормального» для вида кариотипа – истинное, а сцепление в перестроенныххромосомах – «ложное». Но вы могли убедиться, что картина симметрична, и техромосомы, которые физически не сцеплены в одной конфигурации, сцеплены во второй,и обе хромосомы наследуются совместно, так что все наблюдаемое в данном случаесцепление на самом деле истинно.Таким образом, наблюдаемое в опыте сцепление локусов из разных группсцепления свидетельствует о том, что мы имеем дело с потомством гетерозиготы пореципрокной транслокации. Поиск транслокаций путем скрещивания с тестернымилиниями, у которых маркированы многие хромосомы, называется тестом напсевдосцепление.Теоретически у нас еще остается возможность аномального расхождениятетравалента, при котором к одному полюсу отходят три хромосомы, а к другому – одна.Клетка диады, получившая одну хромосому, будет лишена двух фрагментов хромосом идолжна быть нежизнеспособной.