Bookshelf

Den idé, at intrachromosomale rekombinanter blev produceret ved en form for udveksling af materiale mellem homologe kromosomer, var overbevisende. Men det var nødvendigt at eksperimentere for at teste denne idé. Et af de første skridt var at korrelere forekomsten af en genetisk rekombinant med en udveksling af dele af kromosomer. Flere forskere gik til dette problem på samme måde. I 1931 undersøgte Harriet Creighton og Barbara McClintock to loci på kromosom 9 i majs: den ene påvirkede frøfarven (C, farvet; c, farveløs), og den anden påvirkede endospermens sammensætning (Wx, voksagtig; wx, stivelsesholdig). Desuden var det kromosom, der bærer C og Wx, usædvanligt, idet det bar et stort, tæt farvet element (kaldet en knob) i C-enden og et længere stykke kromosom i Wx-enden;heterozygoten var således

Da de sammenlignede kromosomerne fra genetiske rekombinanter med kromosomerne fra forældretyperne, fandt Creighton og McClintock, at alle forældretyperne bevarede forældrenes kromosomale arrangementer, mens alle rekombinanterne var

eller

Sådan korrelerede de de genetiske og cytologiske hændelser ved intrakromosomal rekombination.Chiasmata syntes at være stederne for udvekslingen, men det endelige bevis for dette kom først i 1978.

Men hvad er mekanismen for kromosomudveksling i en crossover-hændelse? Det korte svar er, at en crossover skyldes, at kromosomer brydes og genforenes. To forældrekromosomer går i stykker i samme position og forenes derefter igen i to ikke-forældrekombinationer. I kapitel 19 vil vi studere modeller af de molekylæreprocesser, der gør det muligt for DNA at bryde og genforenes på en så præcis måde.

Du vil bemærke, at vi i vores skematiske gengivelser af krydsning i dette kapitel har vist krydsninger, der finder sted på meiosens fire-kromatiske stadium. Men alene ved at studere tilfældige rekombinante produkter fra meiosen, som i en testkrydsning, er det ikke muligt at skelne denne mulighed fra crossing-over på to kromosomerstadiet. Dette spørgsmål blev afklaret ved genetisk analyse af organismer, hvis fire meioseprodukter forbliver sammen i grupper af fire, kaldet tetrader. Disse organismer er hovedsagelig svampe og encellede alger. De meiotiske produkter i en enkelt tetrad kan isoleres, hvilket svarer til at isolere alle fire kromatider, der stammer fra en enkelt meiose. Tetrad-analyser af krydsninger, hvor generne er forbundet, viser tydeligt, at tetrader i mange tilfælde indeholder fire forskellige genotyper med hensyn til disse loci; F.eks. fra krydset

indeholder nogle tetrader fire genotyper

Dette resultat kan kun forklares ved, at der er sket en krydsning på fire kromosomerstadiet, for hvis krydsningen fandt sted på to kromosomerstadiet, kunne der kun være to forskellige genotyper i en enkelt meiose, som det fremgår af figur 5-20.

Figur 5-20

Tetrad-analysen giver beviser, der gjorde det muligt for genetikerne at afgøre, om crossing-over finder sted på to-strengs (to-kromosom) eller fire-strengs (fire-kromatid) stadiet af meiosen. Da mere end to forskellige produkter fra en enkelt meiose (mere…)

Tetrad-analyse gør det muligt at udforske mange andre aspekter af intrakromosomal rekombination, som vil blive behandlet i detaljer i kapitel 6, men lad os i øjeblikket bruge tetrader til at besvare to mere fundamentale spørgsmål om crossing-over. For det første: Kan flere krydsninger finde sted mellem mere end to kromatoder? For at besvare dette spørgsmål er vi nødt til at se på dobbelte krydsninger, og for at studere dobbelte krydsninger har vi brug for tre forbundne gener. For eksempel er der i et kryds som

mange forskellige tetrads mulige, men nogle af dem kan kun forklares ved dobbeltcrossovers. Betragt følgende tetrad som et eksempel:

Denne tetrad må forklares ved to krydsninger, der involverer tre kromatider, som vist i figur 5-21. Andre typer af tetrader viser, at alle fire kromatider kan deltage i crossing-over i den samme meiose. Derfor kan to, tre eller firechromatider deltage i crossing-over hændelser i en enkelt meiose.

Figur 5-21

En af de flere mulige typer af dobbelt-crossover tetrader, der jævnligt observeres.Bemærk, at mere end to kromatider udvekslede dele.

Hvis alle kromatider kan deltage, kan vi spørge, om der er nogen kromatidinterferens; med andre ord, påvirker forekomsten af en crossover mellem to kromatider sandsynligheden for, at disse to kromatider deltager i en andencrossover i samme meiose? Tetrad-analysen kan besvare dette spørgsmål og viser, at fordelingen af krydsninger mellem kromatider generelt er tilfældig; med andre ord er der ingen kromatidinterferens.

Hvor vi forlader emnet om kromatiders inddragelse i krydsninger, er det værd at rejse et andet spørgsmål: Er det muligt, at crossing-over kan finde sted mellem søsterkromatider? Det er blevet påvist i nogle organismer, at der faktisk forekommer crossing-over mellem søster-kromatider; men da det ikke giver nogen rekombinanter, og da det desuden ikke er klart, om det forekommer i alle organismer, er det konventionelt ikke at repræsentere denne type udveksling i crossover-diagrammer.

Crossing-over er en bemærkelsesværdig præcis proces. Synapsen og udvekslingen af kromosomer issuch, at der ikke tabes eller vindes segmenter, og at fire komplette kromosomer fremkommer i en tetrad. Man har lært meget om arten af de molekylære begivenheder i og omkring krydsningsstederne, og disse vil blive udforsket i kapitel 19.