Генетическая связь

Сцепленные гены расположены близко друг к другу на хромосоме, поэтому они, вероятно, наследуются вместе (слева).
Гены на отдельных хромосомах никогда не сцепляются (в центре).
Но не все гены на хромосоме сцеплены. Гены, которые находятся дальше друг от друга, с большей вероятностью будут разделены в ходе процесса, называемого гомологичной рекомбинацией (справа).

Генетическая связь отличается от связи с полом.

Хромосома представляет собой единый фрагмент ДНК. Гены представляют собой сегменты ДНК, расположенные вдоль хромосомы. В одной хромосоме могут быть сотни или даже тысячи генов.
Большинство организмов, размножающихся половым путем, таких как люди и голуби, имеют две копии каждой хромосомы, называемые гомологичными хромосомами. У человека 23 пары хромосом, или всего 46 хромосом.
Гомологичные хромосомы имеют одни и те же гены, расположенные в одном и том же порядке, но имеют несколько разные последовательности ДНК. Различные версии одного и того же гена называются аллелями (uh-LEELZ); гомологичные хромосомы часто содержат разные аллели.
Аллели важны, потому что они объясняют различия в наследственных характеристиках от одного человека к другому. Например, разные аллели одних и тех же генов могут сделать наши глаза голубыми, зелеными или карими.

При образовании гамет (яйцеклетки и сперматозоиды у людей и голубей) хромосомы проходят процесс, называемый гомологичной рекомбинацией.
Во-первых, клетка делает идентичную копию каждой хромосомы. Идентичные копии называются сестринскими хроматидами, и пока они остаются прикрепленными друг к другу.
Затем все четыре копии — две идентичные копии двух гомологичных хромосом — выстраиваются рядом друг с другом и меняют местами большие участки ДНК. Нити ДНК на самом деле разрываются и воссоединяются. После рекомбинации хромосомы все еще имеют те же гены, расположенные в том же порядке, но аллели были перестроены.
Наконец, хромосомы делятся так, что каждая гамета получает только одну копию каждой хромосомы. Хотя каждая гамета заканчивается одной копией каждого гена, у них есть разные комбинации аллелей для этих генов.
Рекомбинация увеличивает генетическое разнообразие. Расположение точек разрыва хромосом является случайным (или почти случайным), и каждая гамета получает случайную копию каждой рекомбинированной хромосомы. Все это перемешивание и смешивание позволяет получить почти бесконечное количество комбинаций аллелей.

Рекомбинация перестраивает хромосомы, создавая новые комбинации аллелей. Хотя выше показана только одна гомологичная пара хромосом, один и тот же процесс происходит для всех них.

Чтобы увидеть, как работает сцепление, давайте рассмотрим некоторые конкретные гены.
Два гена (1 и 2) относительно далеко друг от друга (верхняя иллюстрация). Каждый ген существует в двух разных версиях или аллелях: А и В.
Поскольку ген 1 и ген 2 находятся далеко друг от друга, вполне вероятно, что между ними произойдет событие рекомбинации. Когда это происходит, гаметы получают новые комбинации аллелей, которых не было у родителя. То есть 1-Б с 2-А и 1-А с 2-Б.
Ген 3 и ген 4 (средняя иллюстрация) также представлены двумя аллелями каждый (А и В). Но поскольку эти гены расположены намного ближе друг к другу, маловероятно, что между ними произойдет событие рекомбинации. (Помните, расположение точек разрыва хромосом при рекомбинации случайно). Большую часть времени 3-A и 4-A остаются вместе, а 3-B и 4-B остаются вместе. Гены 3 и 4 сцеплены.
Гены в отдельных хромосомах, такие как ген 5 и ген 6, никогда не сцепляются (нижняя иллюстрация). Каждая гамета получает одну случайно определенную копию каждой хромосомы. Поскольку ничто не удерживает их вместе, аллели могут переходить в гаметы в любой комбинации.

Исследователи могут использовать сцепление, чтобы найти расположение гена на хромосоме. Наблюдая за тем, как часто разные гены наследуются вместе, исследователи могут составить карты относительных расстояний между ними.
Поскольку каждая гамета получает одну из двух возможных версий хромосомы, по случайному стечению обстоятельств два несцепленных гена будут наследоваться вместе в 50% случаев. Несцепленные гены могут находиться в разных хромосомах или находиться так далеко друг от друга в одной и той же хромосоме, что часто они разделяются в результате рекомбинации.
Если два гена наследуются вместе более чем в 50% случаев, это свидетельствует о том, что они сцеплены на одной и той же хромосоме. Чем ближе друг к другу расположены гены, тем чаще они будут наследоваться вместе.
Когда ученые обнаруживают новую мутацию, поиск связи с другими генами может определить местоположение мутации на хромосоме и помочь идентифицировать мутировавший ген.

Ген 3 более тесно связан с геном 2, чем с геном 4. Ген 1 и ген 3 не связаны, но случайно они все равно будут наследоваться вместе в 50% случаев, как если бы они находились в разных хромосомах.