W 1890 roku uzyskał doktorat na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa i w tym samym roku otrzymał stypendium Adama Bruce'a, które umożliwiło mu wyjazd do Europy, do Morskiego Laboratorium Zoologicznego. Tam poznał Hansa Drycha i Kurta Herbsta. To pod wpływem Driecha Morgan zaczął interesować się embriologią eksperymentalną.

Od 1904 do 1928 był profesorem zoologii eksperymentalnej na Uniwersytecie Columbia (Nowy Jork), a od 1928 do 1945 - profesorem biologii i dyrektorem laboratorium w California Institute of Technology (Pasadena). W ostatnich latach życia nabył małe laboratorium w Corona del Mar (Kalifornia).

W jednej ze swoich wczesnych prac Morgan krytykuje mendlowską teorię dziedziczności. Uważał, że chromosomy nie są nośnikami dziedziczności, ale produktami wczesnych stadiów rozwoju. Nie popierał także idei Darwina o „stopniowej zmianie”, preferując wersję holenderskiego botanika Hugo de Vriesa, jakoby pojawienie się nowego gatunku było wynikiem mutacji.

W tamtym czasie prawie nic nie było wiadome na temat mechanizmu dziedziczenia, a metodą badania procesu ewolucji i dziedziczności było porównanie morfologii i fizjologii przedstawicieli różnych gatunków. Na podstawie uzyskanych danych naukowcy próbowali wyciągnąć wnioski na temat przyczyn podobieństw lub różnic między istniejącymi gatunkami. Morgan nie był wyjątkiem; jego pierwsza praca dotycząca badania dziedziczności została przeprowadzona zgodnie z ogólnie przyjętymi metodami. Do 1891 roku całkowicie opanował porównawcze i opisowe metody badawcze, ale nie dały one odpowiedzi na interesujące go pytania, więc zwrócił się ku eksperymentom, mając nadzieję na uzyskanie konkretnego wyniku. W 1897 roku, badając zdolność niektórych organizmów do regeneracji utraconych części ciała, opublikował pierwszy artykuł na temat zjawiska regeneracji, które przyczynia się do pomyślnego przetrwania gatunku.

W 1900 roku w centrum uwagi genetyków na całym świecie znalazła się praca Mendla dotycząca dziedziczenia cech u grochu. W tych pracach Mendel argumentował, że cechy są dziedziczone zgodnie ze ścisłymi prawami matematycznymi.

W 1902 roku biolog W. Sutton zaproponował, że jednostki dziedziczności (geny) są zlokalizowane wewnątrz lub na powierzchni struktur jądra komórkowego zwanych chromosomami.

Morgan nie zgodził się z tym, wierząc, że chromosomy są produktami wczesnego etapu rozwoju organizmu.

W 1909 roku Morgan rozpoczął pracę z muszką owocową Drosophila.

Najlepszy dzień

Już w latach 1900–1901 C.W. Woodworth badał Drosophilę jako materiał doświadczalny i jako pierwszy zasugerował, że Drosophila może zostać wykorzystana w badaniach genetycznych, w szczególności do badania chowu wsobnego. Drosophila ma tylko 4 pary chromosomów, zaczyna się rozmnażać po dwóch tygodniach od urodzenia i po 12 dniach wydaje na świat 1000 osobników potomstwa. Z Drosophilą współpracowali także V.E. Castle i F.E. Lutz, którzy przedstawili wyniki swojej pracy Morganowi, który poszukiwał tańszego materiału eksperymentalnego do swoich badań naukowych.

Bardzo szybko (w 1909 r.) pojawiły się pierwsze mutacje. Późniejsze badania tego zjawiska ostatecznie pozwoliły naukowcowi ustalić dokładną lokalizację genów i zasadę ich działania. Za jedno z najważniejszych odkryć można uznać „zależność” niektórych mutacji od płci (Morgan nazwał to zjawisko „połączeniem” genów): białe oczy u muszek owocowych były przenoszone tylko na samce. Po przetworzeniu dużej ilości informacji Morgan doszedł do ciekawych wniosków: geny zlokalizowane na tym samym chromosomie dziedziczyły się razem znacznie rzadziej, niż można było się spodziewać. W rezultacie chromosomy mogą dzielić się i wymieniać materiał genetyczny pomiędzy chromosomami i genami. Im dalej od siebie znajdują się geny na chromosomie, tym większe jest prawdopodobieństwo ich uszkodzenia. Na tej podstawie Morgan i jego współpracownicy stworzyli „mapy” chromosomów Drosophila. Jego przypuszczenie o „liniowym” ułożeniu genów na chromosomie oraz o tym, że „połączenie” genów zależy od odległości jednego genu od drugiego, jest jednym z rewolucyjnych odkryć w genetyce.

W 1919 został wybrany członkiem zagranicznym Towarzystwa Królewskiego w Londynie, w 1924 został odznaczony Medalem Darwina; w 1933 roku otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycia związane z funkcją chromosomów w przekazywaniu dziedziczności.

Ważniejsze prace: Regeneracja. Nowy Jork: Macmillan, 1901; Dziedziczność i seks. Nowy Jork: Columbia Univ. Prasa, 1913; Teoria genu. New Haven, Connecticut: Uniwersytet Yale. Prasa, 1932; Naukowe podstawy ewolucji. Londyn: Faber i Faber, 1932.

Za największe odkrycia w biologii XIX i XX wieku słusznie uważa się prace Karola Darwina na temat ewolucji, Gregora Mendla na temat dziedziczności i zmienności oraz Thomasa Hunta Morgana na temat genów i chromosomów. To praca Morgana otworzyła eksperymentalną ścieżkę rozwoju genetyki. Gregor Mendel i Thomas Hunt Morgan to biolodzy, którzy stali się luminarzami i to właśnie im powinni być wdzięczni wszyscy współcześni biolodzy molekularni. Intuicyjnie wybrane przez nich tematy badawcze otworzyły drzwi do świata sekwencjonowania genomu, inżynierii genetycznej i hodowli transgenicznej.

We właściwym czasie i we właściwym miejscu

Biografia Thomasa Hunta Morgana nie zawiera tragicznego odrzucenia przez kolegów, prześladowań za jego pomysły, samotności, niezasłużonego zapomnienia i niedoceniania za jego życia. Długo żył w otoczeniu bliskich ludzi, zbudował udaną karierę naukowca i nauczyciela, stając się jednym z luminarzy i ikon genetyki fundamentalnej - nauki, której przedstawiciele otrzymują dziś więcej Nagród Nobla niż naukowcy w jakiejkolwiek innej dziedzinie.

Prace Thomasa Hunta Morgana oraz jego uczniów i współautorów na początku XX wieku wchłonęły wszystkie zgromadzone dane genetyczne, wyniki badań nad podziałem komórkowym (mitozą i mejozą) oraz wnioski na temat roli jądra komórkowego chromosomy w dziedziczeniu cech. Jego teoria chromosomów wyjaśniła naturę ludzkich dziedzicznych patologii, umożliwiła eksperymentalną zmianę informacji dziedzicznej i stała się początkiem nowoczesnych metod badań genetycznych. Choć nie był pionierem, Thomas Hunt Morgan sformułował postulaty teorii, która zmieniła świat. Po jego twórczości fantazje pisarzy o przedłużeniu życia, przemianach człowieka i powstaniu nowych narządów stały się tylko kwestią czasu.

Pochodzenie arystokratyczne

Pewnego jesiennego dnia 1866 roku w mieście Lexington w amerykańskim stanie Kentucky bratanek legendarnego generała armii konfederatów Francisa Ghenta Morgana i prawnuk pierwszego milionera w południowo-zachodniej części Stanów Zjednoczonych został urodzić się. Jego ojciec Charleston Hunt Morgan jest odnoszącym sukcesy dyplomatą i amerykańskim konsulem na Sycylii. Matka – Ellen – wnuczka autora amerykańskiego hymnu narodowego Francisa Scotta Keya. Thomas od dzieciństwa interesował się biologią i geologią. Od dziesiątego roku życia spędzał wolny czas zbierając kamienie, pióra i ptasie jaja w górach Kentucky. W miarę jak dorastał, wakacje spędzał pomagając zespołom badawczym USGS w tych samych górach, w których był już domem. Po ukończeniu szkoły chłopiec wstąpił do Kentucky College i uzyskał tytuł licencjata w 1886 roku.

Lata studenckie

Po ukończeniu szkoły Thomas Morgan wstąpił na jedyny wówczas uniwersytet - w Baltimore (Maryland). Tam zainteresował się morfologią i fizjologią zwierząt. Jego pierwsza praca naukowa dotyczyła struktury i fizjologii. Następnie zajął się embriologią w Woods Hall Laboratory, odwiedzając Jamajkę i Bahamy. Uzyskał tytuł magistra, obronił rozprawę doktorską i w 1891 roku stał na czele wydziału biologii w Bryn Myre College. Od 1894 roku Thomas Hunt Morgan odbywa staż w Laboratorium Zoologicznym w Neapolu. Z badań embriologii naukowiec przechodzi do badania dziedziczenia cech. W tym czasie w kręgach naukowych toczyła się debata pomiędzy preformacjonistami (zwolennikami obecności w gametach struktur warunkujących powstawanie organizmu) a epigenistami (zwolennikami rozwoju pod wpływem czynników zewnętrznych). Ateista Thomas Hunt Morgan zajmuje w tej kwestii średnie stanowisko. Po powrocie z Neapolu w 1895 roku otrzymał tytuł profesora. Badając zdolności regeneracyjne, napisał dwie książki - Rozwój żabiego jaja (1897) i Regeneracja (1900), ale kontynuował badania nad dziedzicznością i ewolucją. W 1904 roku Thomas poślubił swoją studentkę Lillian Vaughan Sampson. Nie tylko urodziła mu syna i trzy córki, ale także została jego koleżanką i asystentką w pracy.

Uniwersytet Columbia

Od 1903 roku Morgan pełnił funkcję profesora w katedrze zoologii doświadczalnej wspomnianej uczelni. To tutaj pracował przez 24 lata i dokonywał swoich słynnych odkryć. Ewolucja i dziedziczenie to główne tematy ówczesnej społeczności naukowej. Naukowcy szukają potwierdzenia teorii doboru naturalnego i praw dziedziczenia Mendla „odkrytych na nowo” przez Hugo de Vriesa. Czterdziestoczteroletni Thomas Hunt Morgan postanawia eksperymentalnie sprawdzić poprawność Georga Mendla i na wiele lat zostaje „władcą much” – muszek owocowych. Pomyślny wybór obiektu do eksperymentów uczynił te owady przez wiele stuleci „świętą krową” wszystkich genetyków.

Kluczem do sukcesu jest udany obiekt i współpracownicy

Drosophila melanogaster – mała czerwonooka muszka owocowa – okazała się idealnym obiektem doświadczalnym. Jest łatwy w utrzymaniu - w półtoralitrowej butelce mleka może z łatwością żyć nawet tysiąc osobników. Rozmnaża się już w drugim tygodniu życia, ma wyraźny dymorfizm płciowy (zewnętrzne różnice między samcem i samicą). A co najlepsze, muchy te mają tylko cztery chromosomy i można je badać przez całe trzymiesięczne życie. W ciągu roku obserwator może prześledzić zmiany i dziedziczenie cech w ponad trzydziestu pokoleniach. W eksperymentach Morgana pomogli jego najzdolniejsi uczniowie, którzy zostali kolegami i współautorami - Calvin Bridgers, Alfred Sturtevant, Herman Joseph Meller. Tak właśnie wyposażono legendarny „fly room” – laboratorium nr 613 w budynku Shemeron Uniwersytetu Columbia – z butelek po mleku skradzionych mieszkańcom Manhattanu.

Innowacyjny nauczyciel

„Pokój muchowy” Morgana nie tylko stał się sławny na całym świecie, ale stał się także miejscem pielgrzymek naukowców. Ta sala o powierzchni 24 m2 zmieniła samą organizację procesu edukacyjnego. Naukowiec budował swoją pracę na zasadach demokracji, swobodnej wymiany poglądów, braku podporządkowania, całkowitej przejrzystości dla wszystkich uczestników i zbiorowej burzy mózgów przy omawianiu wyników i planowaniu eksperymentów. To właśnie ta metoda nauczania rozpowszechniła się na wszystkich uniwersytetach w Ameryce, a później rozprzestrzeniła się na Europę.

Drosophila z różowymi oczami

Morgan i jego uczniowie rozpoczęli eksperymenty, stawiając sobie za zadanie wyjaśnienie zasad dziedziczenia mutacji. Dwa długie lata hodowli much nie przyniosły widocznego postępu. Ale zdarzył się cud - pojawiły się osobniki o różowych oczach, zaczątkach skrzydeł i żółtym ciele i to one dostarczyły materiału do powstania teorii dziedziczenia. Liczne przeprawy i liczenie tysięcy potomków, półki z tysiącami butelek i milionami muszek owocowych – oto cena sukcesu. Przekonujące dowody na dziedziczenie powiązane z płcią i przechowywanie informacji o cesze w określonym regionie (locus) chromosomów pojawiły się w artykule naukowca „Sex-Linked Inheritance” („Sex Limited Inheritance in Drosophila”, 1910).

Teoria chromosomów

Rezultatem wszystkich eksperymentów, wkładem Thomasa Hunta Morgana w biologię, była jego teoria dziedziczenia. Jej głównym postulatem jest to, że materialną podstawą dziedziczności są chromosomy, w których geny ułożone są w sposób liniowy. Odkrycia Thomasa Hunta Morgana dotyczące połączonych genów dziedziczonych razem i cech dziedziczonych wraz z płcią zadziwiły świat („Mechanisms of Mendelean Inheritance”, 1915). A stało się to zaledwie kilka lat po wprowadzeniu do biologii samego pojęcia „genu” jako strukturalnej jednostki dziedziczności (V. Johannsen, 1909).

Uznanie zawodowe

Chociaż pociąg powszechnej sławy nie podążał za naukowcem, jedna akademia po drugiej uczyniła go członkiem. W 1923 został członkiem Akademii Nauk ZSRR. Członek Royal Society of London, American Philosophical Society i wielu innych organizacji o międzynarodowym uznaniu. W 1933 roku za odkrycia związane z rolą chromosomów w dziedziczności biolog otrzymał Nagrodę Nobla, którą sam podzielił się z Bridgesem i Startevantem. Jego arsenał obejmuje Medal Darwina (1924) i Medal Copleya (1939). Jego imieniem nazwano Wydział Biologii Kentucky i coroczną nagrodę Genetic Society of America. Jednostka połączenia genów nazywana jest morganidem.

Po sławie

Od 1928 roku aż do śmierci profesor Thomas Morgan kierował Laboratoriami Kirchhoff w California Institute of Technology (Pasadena, USA). Tutaj został organizatorem Wydziału Biologii, który wychował siedmiu laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie genetyki i ewolucji. Kontynuował badania praw dziedziczenia u gołębi i rzadkich myszy, regeneracji i rozwoju wtórnych cech płciowych u salamandrów. Kupił nawet i wyposażył laboratorium w kalifornijskim miasteczku Corona del Mar. Zmarł nagle w Pasadenie 4 grudnia 1945 roku na krwotok żołądkowy.

Zreasumowanie

Krótko mówiąc, wkład Thomasa Hunta Morgana w biologię jest porównywalny z takimi przełomami w ludzkiej myśli, jak odkrycie jądra jądrowego w fizyce, eksploracja przestrzeni kosmicznej przez człowieka oraz rozwój cybernetyki i technologii komputerowej. Osoba przyjacielska, z subtelnym poczuciem humoru, pewna siebie, ale na co dzień prosta i bezpretensjonalna – tak zapamiętała go rodzina i współpracownicy. Pionier, który nie dążył do zostania bohaterem mitów, ale wręcz przeciwnie, chciał oczyścić świat z mitów i uprzedzeń. Co obiecywało nie sensacje, ale naukowe zrozumienie tematu. W czasach, gdy poeci byli kimś więcej niż poetami, a wielcy naukowcy byli kimś więcej niż wielkimi naukowcami, Thomasowi Huntowi Morganowi udało się pozostać po prostu biologiem.

Thomasa Hunta Morgana

Thomas Hunt Morgan to znany biolog i genetyk, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za rok 1933.
Thomas Hunt Morgan urodził się 25 września 1866 roku w Kentucky w bardzo wybitnej, jak na amerykańskie standardy, rodzinie dyplomaty. Morgan był prawnukiem kompozytora Francisa Scotta
Key, autor hymnu USA.
W 1886 roku Thomas Morgan ukończył Kentucky State College i uzyskał tytuł licencjata.
W 1887 Morgan wstąpił na Uniwersytet Johnsa Hopkinsa, w 1890 uzyskał doktorat za badanie embrionów pająków morskich i w tym samym roku otrzymał stypendium Adama Bruce'a, które umożliwiło mu wyjazd do Europy do Morskiego Laboratorium Zoologicznego. Tam poznał Hansa Drycha i Kurta Herbsta. To pod wpływem Driecha Morgan zaczął interesować się embriologią eksperymentalną.
W latach 1888–1889 zajmował się badaniami naukowymi w Amerykańskim Komitecie Rybołówstwa.
W 1891 roku Thomas Morgan rozpoczął pracę jako profesor nadzwyczajny biologii w Bryn Myhra Women's College.
W 1901 roku opublikowano pierwszą fundamentalną pracę Morgana, Regeneracja, poświęconą zdolności niektórych gatunków do przywracania utraconych części ciała.
Od 1904 do 1928 był profesorem zoologii eksperymentalnej na Uniwersytecie Columbia (Nowy Jork), a od 1928 do 1945 - profesorem biologii i dyrektorem laboratorium w California Institute of Technology (Pasadena). W ostatnich latach życia nabył małe laboratorium w Corona del Mar (Kalifornia).
W 1904 roku Morgan poślubił Lillian Vaughan Sampson, jego uczennicę z Bryn Mawr.
Kiedy znane były wyniki Augusta Weismanna, który odkrył, że cechy dziedziczne przekazywane są za pomocą chromosomów, naukowcy przypomnieli sobie innego naukowca - Mendla, który wcześniej wykazał, że dziedziczność przekazywana jest przez geny.
Początkowo Thomas Morgan był sceptyczny wobec teorii głoszących, że chromosomy są nośnikami dziedziczności. Podobnie Morgan nie przyjął hipotezy Darwina o akumulacji stopniowych zmian.
W 1902 roku biolog W. Sutton zaproponował, że jednostki dziedziczności (geny) są zlokalizowane wewnątrz lub na powierzchni struktur jądra komórkowego zwanych chromosomami. Morgan nie zgodził się z tym, wierząc, że chromosomy są produktami wczesnego etapu rozwoju organizmu. Bardziej podobała mu się koncepcja Holendra Hugo de Vriesa, że ​​w wyniku mutacji powstaje nowy gatunek. Aby potwierdzić tę hipotezę, Thomas Morgan zaczął szukać dogodnego obiektu badań. Potrzebował bezpretensjonalnego zwierzęcia o szybkim cyklu życia.
Już w latach 1900–1901 C.W. Woodworth badał Drosophilę jako materiał doświadczalny i jako pierwszy zasugerował, że Drosophila może zostać wykorzystana w badaniach genetycznych, w szczególności do badania chowu wsobnego. Drosophila ma tylko 4 pary chromosomów, zaczyna się rozmnażać dwa tygodnie po urodzeniu i po 12 dniach wydaje potomstwo liczące 1000 osobników. Łatwo jest uczyć się w ciągu zaledwie 3 miesięcy życia. Poza tym to prawie nic nie kosztuje. VE Castle i FE Lutz również współpracowali z Drosophilą, która zasugerowała Morganowi pracę z muszką owocową.
Od 1908 roku Morgan zaczął obserwować Drosophila, co było idealne do badania dziedziczności.
Pokój much Morgana na Uniwersytecie Columbia stał się legendarny. W wielu słoikach i butelkach z larw wykluły się niezliczone muchy, które poświęciły się nauce. Butelek zawsze było za mało i według legendy wczesnym rankiem w drodze do laboratorium Morgan i jego uczniowie ukradli butelki po mleku, które mieszkańcy Manhattanu wieczorem wystawiali za drzwi.
Hodując muchy w szklanych słoikach i obserwując je pod mikroskopem, Morgan oprócz zwykłych much o czerwonych oczach odkrył pojawienie się much białookich, żółtookich, a nawet różowookich. W ciągu dziesięciu lat u Drosophila odkryto wiele różnych mutantów.
Morgan skrzyżował muchy, obserwując ogromną liczbę cech: kolor oczu, kolor ciała, nierówną liczbę włosków, zróżnicowany kształt i wielkość skrzydeł.
Analizując wyniki obserwacji, Thomas Morgan doszedł do wniosku, że szereg cech przekazywanych jest potomkom łącznie. Umożliwiło to postawienie hipotezy, że geny nie są rozproszone po całej komórce, ale są połączone w pewne wyspy.
Muszka owocowa ma tylko cztery pary chromosomów. W związku z tym Morgan podzielił dziedziczne cechy Drosophila na cztery grupy. Doszedł do wniosku, że geny zlokalizowane są na chromosomach. Każdy chromosom zawiera setki genów zorganizowanych w łańcuchy.
Thomas Morgan wykazał, że im większa odległość między dwoma genami, tym większe prawdopodobieństwo przerwania łańcucha. Oznaczało to, że odległe geny nie mogły być dziedziczone razem. I odwrotnie, prawdopodobieństwo rozdzielenia blisko położonych genów jest mniejsze. Profesor Thomas Morgan i jego współpracownicy odkryli, że wielkość liniowej odległości między genami może charakteryzować stopień powiązania genów. Odkrycia Morgana pozwoliły stwierdzić, że dziedziczność można opisać precyzyjnymi metodami ilościowymi. Na podstawie swojej teorii Thomas Morgan sporządził mapę lokalizacji genów w chromosomach Drosophila.
Jednym z ważnych odkryć jest „zależność” niektórych mutacji od płci (Morgan nazwał to zjawisko „połączeniem” genów): białe oczy u muszek owocowych były przenoszone tylko na samce. W ten sposób odkryto chromosomy płciowe.
Po przetworzeniu dużej ilości informacji Morgan doszedł do ciekawych wniosków: geny zlokalizowane na tym samym chromosomie dziedziczyły się razem znacznie rzadziej, niż można było się spodziewać.
Morgan opublikował swój pierwszy artykuł na temat Drosophila w 1910 r., jednak jego argumenty zostały przedstawione z pełną mocą w 1915 r., kiedy jego uczniowie – Sturtevant, Bridges i Meller, opublikowali książkę „Mechanizmy dziedziczenia mendlowskiego”, w której stwierdzili, że dziedziczność podlega bardzo specyficznym prawa i można go opisać precyzyjnymi metodami ilościowymi. Otworzyło to drogę do ukierunkowanego projektowania nowych odmian roślin i ras zwierząt, do rewolucji w medycynie i rolnictwie.
Morgan zbliżał się już do pięćdziesiątki i uznanie zawodowe nie trwało długo. W 1919 został wybrany członkiem zagranicznym Towarzystwa Królewskiego w Londynie, a w 1924 został odznaczony Medalem Darwina. Morgan został członkiem akademii nauk różnych krajów (a także w grudniu 1923 r. członkiem Akademii Nauk ZSRR). Pod koniec lat 20. stał na czele amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk. W 1933 roku Thomas Morgan otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za odkrycia związane z rolą chromosomów w dziedziczności.
Morgan zmarł w 1945 roku w Pasadenie.

1. Twórca teorii chromosomów, Thomas Gent Morgan, amerykański genetyk, laureat Nagrody Nobla. Morgan i jego uczniowie odkryli, że:

– każdy gen ma swój specyficzny umiejscowienie(miejsce);

– geny na chromosomie są ułożone w określonej kolejności;

– geny znajdujące się najbliżej jednego chromosomu są ze sobą powiązane, dlatego dziedziczą się przeważnie razem;

– grupy genów zlokalizowane na tym samym chromosomie tworzą grupy łączące;

– liczba grup sprzęgieł jest równa haploidalny zestaw chromosomów homogametyczny osoby i n+1 heterogametyczny osoby;

– pomiędzy homologicznymi chromosomami może nastąpić wymiana odcinków ( przechodzić przez); w wyniku krzyżowania powstają gamety, których chromosomy zawierają nowe kombinacje genów;

– częstotliwość (w%) krzyżowania się genów nieallelicznych jest proporcjonalna do odległości między nimi;

– zestaw chromosomów w komórkach danego typu ( kariotyp) jest cechą charakterystyczną gatunku;

– częstotliwość krzyżowania się homologicznych chromosomów zależy od odległości między genami zlokalizowanymi na tym samym chromosomie. Im większa jest ta odległość, tym wyższa jest częstotliwość przejścia. Przyjmuje się, że jednostką odległości między genami jest 1 morganid (1% krzyżowania) lub procent występowania krzyżowania się osobników. Jeżeli wartość ta wynosi 10 morganidów, można stwierdzić, że częstotliwość krzyżowań chromosomów w miejscach występowania tych genów wynosi 10%, a nowe kombinacje genetyczne zostaną zidentyfikowane u 10% potomstwa. Aby wyjaśnić naturę lokalizacji genów na chromosomach i określić częstotliwość krzyżowania się między nimi, konstruuje się mapy genetyczne. Mapa odzwierciedla kolejność genów na chromosomie i odległość między genami na tym samym chromosomie. Te wnioski Morgana i jego współpracowników nazwano chromosomalną teorią dziedziczności. Najważniejszymi konsekwencjami tej teorii są współczesne poglądy na temat genu jako funkcjonalnej jednostki dziedziczności, jego podzielności i zdolności do interakcji z innymi genami.

2. Zestawy chromosomów różnych płci różnią się budową chromosomów płciowych. Męski chromosom Y nie zawiera wielu alleli znajdujących się na chromosomie X. Cechy określone przez geny chromosomów płci nazywane są sprzężonymi z płcią. Wzór dziedziczenia zależy od rozmieszczenia chromosomów w mejozie. U płci heterogametycznych cechy powiązane z chromosomem X i nieposiadające allelu na chromosomie Y pojawiają się nawet wtedy, gdy gen determinujący rozwój tych cech jest recesywny. U ludzi chromosom Y przekazywany jest z ojca na synów, a chromosom X na córki. Dzieci otrzymują drugi chromosom od matki. Zawsze jest to chromosom X. Jeśli matka jest nosicielką patologicznego genu recesywnego na jednym z chromosomów X (na przykład genu odpowiedzialnego za ślepotę barw lub hemofilię), ale sama nie jest chora, wówczas jest nosicielką. Jeśli ten gen zostanie przekazany synom, może to skończyć się tą chorobą, ponieważ chromosom Y nie posiada allelu, który hamuje patologiczny gen. Płeć organizmu określana jest w momencie zapłodnienia i zależy od kompletności chromosomów powstałej zygoty. U ptaków samice są heterogametyczne i homogametyczny– mężczyźni.

3. Przykład dziedziczenia sprzężonego z płcią. Wiadomo, że u ludzi istnieje kilka cech powiązanych z chromosomem X. Jednym z takich objawów jest brak gruczołów potowych. Jest to cecha recesywna; jeśli chromosom X niosący gen determinujący tę chorobę trafi do chłopca, to cecha ta z pewnością się u niego ujawni. Jeśli czytałeś słynną powieść Patricka Suskinda „Perfumy”, to pamiętasz, że była ona o dziecku, które nie miało zapachu. Rozważmy przykład dziedziczenia sprzężonego z płcią. Matka ma gruczoły potowe, ale jest nosicielką cechy recesywnej – Chr X, ojciec zdrowy – XY. Gamety matki – Xp, X. Gamety ojca – X, U.

Z tego małżeństwa mogą urodzić się dzieci o następujących genotypach i fenotypach:

Geny niealleliczne mogą również oddziaływać ze sobą. Przykładem takiej interakcji może być pojawienie się nowych przyrostów podczas krzyżowania dwóch form zewnętrznych identycznych. Na przykład o dziedziczeniu kształtu grzebienia u kurcząt decydują dwa geny - R i P: R - grzebień w kształcie róży, P - grzebień grochowaty.

F1 RrPp – pojawienie się grzbietu w kształcie orzecha w obecności dwóch dominujących genów; w przypadku genotypu GGRR pojawia się grzbiet w kształcie liścia.

Pytania do samokontroli na ten temat:

1. Ile par chromosomów jest odpowiedzialnych za dziedziczenie płci u psów, jeśli ich zestaw diploidalny wynosi 78?

1) jeden 2) dwa 3) trzydzieści sześć 4) osiemnaście

2. Wzory dziedziczenia sprzężonego dotyczą genów zlokalizowanych w:

1) różne chromosomy niehomologiczne 2) chromosomy homologiczne

3) na jednym chromosomie 4) chromosomy niehomologiczne

3. Mężczyzna daltonista poślubił kobietę normalnie widzącą, nosicielkę genu daltonisty. Z jakim genotypem nie mogą mieć dziecka?

1) ХdХ 2) XX 3) ХdХd 4) ХУ

4. Jaka jest liczba grup sprzężeń genowych, jeśli wiadomo, że diploidalny zestaw chromosomów w organizmie wynosi 36?

1) 72 2) 36 3) 18 4) 9

5. Częstotliwość krzyżowania pomiędzy genami K i C wynosi 12%, pomiędzy genami B i C – 18%, pomiędzy genami K i B – 24%. Jaka jest prawdopodobna kolejność genów na chromosomie, jeśli wiadomo, że są ze sobą powiązane.

1) K-S-V 2) K-V-S 3) S-V-K 4) V-K-S

6. Jaki będzie podział fenotypowy u potomstwa uzyskanego ze skrzyżowania świnek morskich czarnej (A) kudłatej (B) heterozygotycznej pod względem dwóch cech połączonych na jednym chromosomie?

1) 1: 1 2) 2: 1 3) 3: 1 4) 9: 3: 3: 1

7. Ze skrzyżowania dwóch szarych szczurów heterozygotycznych pod względem dwóch cech kolorystycznych uzyskano 16 osobników. Jaki będzie stosunek potomstwa, jeśli wiadomo, że gen C jest głównym genem koloru i przy jego obecności pojawiają się osobniki szare, białe i czarne, a drugi gen A wpływa na rozmieszczenie pigmentu. W jego obecności pojawiają się szare osobniki.

1) 9 szarych, 4 czarnych, 3 białych 2) 7 czarnych, 7 czarnych, 2 białych

3) 3 czarne, 8 białych, 5 szarych 4) 9 szarych, 3 czarne, 4 białe

8. Małżeństwo miało syna chorego na hemofilię. Dorósł i postanowił poślubić zdrową kobietę, która nie jest nosicielką genu hemofilii. Jakie są możliwe fenotypy przyszłych dzieci tej pary, jeśli gen jest powiązany z chromosomem X?

1) wszystkie dziewczynki są zdrowe i nie są nosicielkami, a chłopcy są chorzy na hemofilię 2) wszyscy chłopcy są zdrowi, a dziewczęta chorują na hemofilię 3) połowa dziewcząt jest chora, chłopcy są zdrowi

4) wszystkie dziewczynki są nosicielkami, chłopcy są zdrowi

9. Sporządź prognozę pojawienia się wnuka daltonisty dla mężczyzny daltonisty i zdrowej kobiety, która nie jest nosicielką genu daltonisty, pod warunkiem, że wszyscy jego synowie poślubią zdrowe kobiety, które nie są nosicielami genu daltonisty, a jego córki wyjdą za mąż za zdrowych mężczyzn . Uzasadnij swoją odpowiedź, zapisując wzór skrzyżowania.

O fizjologii i medycynie, 1933.

Urodzony 25 września 1866 roku w Lexington (Kentucky, USA) w rodzinie dyplomaty. Ukończył Uniwersytet Kentucky i uzyskał tytuł licencjata w 1886 roku. Po ukończeniu studiów pracował na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa.

W latach 1888–1889 zajmował się badaniami naukowymi w Amerykańskim Komitecie Rybołówstwa.

W 1890 roku uzyskał doktorat na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa i w tym samym roku otrzymał stypendium Adama Bruce'a, które umożliwiło mu wyjazd do Europy, do Morskiego Laboratorium Zoologicznego. Tam poznał Hansa Drycha i Kurta Herbsta. To pod wpływem Driecha Morgan zaczął interesować się embriologią eksperymentalną.

Od 1904 do 1928 był profesorem zoologii eksperymentalnej na Uniwersytecie Columbia (Nowy Jork), a od 1928 do 1945 - profesorem biologii i dyrektorem laboratorium w California Institute of Technology (Pasadena). W ostatnich latach życia nabył małe laboratorium w Corona del Mar (Kalifornia).

W jednej ze swoich wczesnych prac Morgan krytykuje mendlowską teorię dziedziczności. Uważał, że chromosomy nie są nośnikami dziedziczności, ale produktami wczesnych stadiów rozwoju ( cm. MENDEL, GREGOR JOHANN). Nie popierał także darwinowskiej idei „stopniowej zmiany”, preferując wersję holenderskiego botanika Hugo de Vriesa, jakoby pojawienie się nowego gatunku było wynikiem mutacji ( cm. GENETYKA POPULACYJNA).

W tamtym czasie prawie nic nie było wiadome na temat mechanizmu dziedziczenia, a metodą badania procesu ewolucji i dziedziczności było porównanie morfologii i fizjologii przedstawicieli różnych gatunków. Na podstawie uzyskanych danych naukowcy próbowali wyciągnąć wnioski na temat przyczyn podobieństw lub różnic między istniejącymi gatunkami. Morgan nie był wyjątkiem; jego pierwsza praca dotycząca badania dziedziczności została przeprowadzona zgodnie z ogólnie przyjętymi metodami. Do 1891 roku całkowicie opanował porównawcze i opisowe metody badawcze, ale nie dały one odpowiedzi na interesujące go pytania, więc zwrócił się ku eksperymentom, mając nadzieję na uzyskanie konkretnego wyniku. W 1897 roku, badając zdolność niektórych organizmów do regeneracji utraconych części ciała, opublikował pierwszy artykuł na temat zjawiska regeneracji, które przyczynia się do pomyślnego przetrwania gatunku.

W 1900 roku w centrum uwagi genetyków na całym świecie znalazła się praca Mendla dotycząca dziedziczenia cech u grochu. W tych pracach Mendel argumentował, że cechy są dziedziczone zgodnie ze ścisłymi prawami matematycznymi.

W 1902 roku biolog W. Sutton zaproponował, że jednostki dziedziczności (geny) są zlokalizowane wewnątrz lub na powierzchni struktur jądra komórkowego zwanych chromosomami.

Morgan nie zgodził się z tym, wierząc, że chromosomy są produktami wczesnego etapu rozwoju organizmu.

W 1909 roku Morgan rozpoczął pracę z muszką owocową Drosophila.

Już w latach 1900–1901 C.W. Woodworth badał Drosophilę jako materiał doświadczalny i jako pierwszy zasugerował, że Drosophila może zostać wykorzystana w badaniach genetycznych, w szczególności do badania chowu wsobnego. Drosophila ma tylko 4 pary chromosomów, zaczyna się rozmnażać po dwóch tygodniach od urodzenia i po 12 dniach wydaje na świat 1000 osobników potomstwa. Z Drosophilą współpracowali także V.E. Castle i F.E. Lutz, którzy przedstawili wyniki swojej pracy Morganowi, który poszukiwał tańszego materiału eksperymentalnego do swoich badań naukowych.

Bardzo szybko (w 1909 r.) pojawiły się pierwsze mutacje. Późniejsze badania tego zjawiska ostatecznie pozwoliły naukowcowi ustalić dokładną lokalizację genów i zasadę ich działania. Za jedno z najważniejszych odkryć można uznać „zależność” niektórych mutacji od płci (Morgan nazwał to zjawisko „połączeniem” genów): białe oczy u muszek owocowych były przenoszone tylko na samce. Po przetworzeniu dużej ilości informacji Morgan doszedł do ciekawych wniosków: geny zlokalizowane na tym samym chromosomie dziedziczyły się razem znacznie rzadziej, niż można było się spodziewać. W rezultacie chromosomy mogą dzielić się i wymieniać materiał genetyczny pomiędzy chromosomami i genami. Im dalej od siebie znajdują się geny na chromosomie, tym większe jest prawdopodobieństwo ich uszkodzenia. Na tej podstawie Morgan i jego współpracownicy stworzyli „mapy” chromosomów Drosophila. Jego przypuszczenie o „liniowym” ułożeniu genów na chromosomie oraz o tym, że „połączenie” genów zależy od odległości jednego genu od drugiego, jest jednym z rewolucyjnych odkryć w genetyce.

W 1919 został wybrany członkiem zagranicznym Towarzystwa Królewskiego w Londynie, w 1924 został odznaczony Medalem Darwina; w 1933 roku otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycia związane z funkcją chromosomów w przekazywaniu dziedziczności.

Morgan zmarł w 1945 roku w Pasadenie.

Główne prace: Regeneracja. Nowy Jork: Macmillan, 1901; Dziedziczność i seks. Nowy Jork: Columbia Univ. Prasa, 1913; Teoria genu. New Haven, Connecticut: Uniwersytet Yale. Prasa, 1932; Naukowe podstawy ewolucji. Londyn: Faber i Faber, 1932.

Irina Shanina