Hvað getið þið sagt mér um litningavíxl?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað getið þið sagt mér um litningavíxl?
Litningavíxl verða eftir því sem best er vitað hjá öllum þeim lífverum sem æxlast með kynæxlun en þau verða líka hjá bakteríum og veirum. Dýr og háplöntur sem hafa tvö eintök af hverjum litningi í líkamsfrumum sínum, eru tvílitna, þurfa að helminga litningafjöldann við myndun kynfrumna. Þetta gerist við rýriskiptingu (meiósu) sem í raun eru tvær skiptingar.

Líkt og við venjulega frumuskiptingu (mítósu) hefur erfðaefnið verið tvöfaldað áður en skipting hefst. Í fyrri skiptingu gerist það að samstæðir litningar parast tveir og tveir og þá er það sem víxl á efni verða á milli þeirra. Síðan skiljast samstæðu litningarnir að og fer hvor í sína dótturfrumu. Þeir eru þá í raun tvöfaldir, gerðir úr tveimur litningsþráðum sem hvor um sig hefur einn samfelldan DNA-helix (DNA-gorm).

Það sem gerist í síðari skiptingu, sem í flestu er lík mítósuskiptingu, er að litningsþræðir skiljast að, frumurnar tvær skipta sér og fram koma fjórar frumur með eitt eintak af hverjum litningi. Þær eru einlitna. Vegna litningavíxla eru allir litningar þessara frumna frábrugðnir litningunum sem voru í tvílitna frumunni sem skipti sér.

Nú er mikilvægt að hafa í huga að enda þótt samstæðir litningar hafi samsvarandi gen og í sömu röð þá er mikið um að eintök genanna séu að einhverju leyti ólík vegna stökkbreytinga sem oft og tíðum hafa borist frá kynslóð til kynslóðar. Tvílitna lífverur eru gjarnan arfblendnar um fjölda slíkra stökkbreytinga. Ef lífverur væru arfhreinar um öll sín gen hefðu litningavíxlin engin áhrif.

Það sem í raun gerist við litningavíxl er að tvöfaldir DNA-helixar samstæðra, paraðra litninga eru klipptir í sundur á samsvarandi stöðum og síðan tengdir saman á víxl. Tökum dæmi: Annar litningurinn hefur genaröðina A-B-c-d-e en hinn röðina a-b-C-D-E þar sem stór bókstafur táknar ríkjandi afbrigði gens en lítill víkjandi afbrigði þess. Litningavíxl verða á milli d og e á öðrum litningnum og á milli D og E á hinum. Við það koma fram víxluðu litningarnir A-B-c-D-E og a-b-C-d-e. Á máli erfðafræðinnar er talað um að endurröðun erfðaefnis hafi átt sér stað.

Hvert litningapar víxlast aðeins á fáum stöðum. Greina má víxlin sem svonefnd krosstengsl sem sýnileg eru í ljóssmásjá þegar litningapörin byrja að skiljast að í rýriskiptingu. Hjá mönnum, sem hafa 23 litningapör, er talið að heildarfjöldi krosstengsla sé um 50 hjá körlum en um 90 hjá konum. Fjölda víxla er því mjög stillt í hóf. Athyglisvert er að hjá bakteríum er fjöldi víxla mun meiri á hverja lengdareiningu DNA en hjá dýrum og plöntum þegar bakteríunum gefst tækifæri til að para saman samstæða litninga eða litningabúta.

Litningavíxl eru mjög flókið ferli sem krefst margra sérhæfðra ensíma. Engu má skeika þegar DNA-helixar eru klipptir í sundur og splæstir saman á nýjan leik. Mistök gætu leitt til stökkbreytinga en svo virðist sem slíkt gerist afar sjaldan. Örlítil eftirmyndun DNA fer fram samfara víxlunum.

Ef ekki væru litningavíxl mundi erfðaefni hvers litnings erfast í einu lagi. Gen litningsins, sem geta skipt mörgum hundruðum, væru þá órjúfanlega tengd í erfðum. Þá gæti barn erft heila litninga frá afa sínum eða ömmu en vegna víxlanna er það útilokað. Segja má að með víxlunum og endurröðuninni sem af þeim hlýst sé verið að vinna úr þeim fjölbreytileika sem fyrir er í erfðaefninu og á rætur að rekja til stökkbreytinga af ýmsu tagi. Gen eru sett í nýtt og nýtt samhengi. Hver einstaklingur er ný tilraun tegundarinnar.

Því nær sem gen eru hvort öðru á litningi þeim mun sjaldnar verða víxl á milli þeirra. Tíðni víxla og endurröðunar getur því verið mælikvarði á fjarlægðir milli gena á litningi. Þetta hafa menn notfært sér til þess að gera litningakort þar sem gen eru sýnd í línulegri röð og fjarlægðir milli þeirra gefnar í korteiningum (1% endurröðun = 1 korteining). Slík kort af litningum lífvera eins og ávaxtaflugunnar (Drosophila melanogaster) og maísplöntunnar (Zea mays) höfðu verið gerð löngu áður en menn vissu að erfðaefnið væri kjarnsýran DNA. Í ljós hefur komið að fjarlægðir milli gena á þessum kortum samsvara vel raunverulegum fjarlægðum þeirra í DNA-helix litninganna.

Sjá einnig svör sama höfundar við spurningunum:

• Hvað er DNA og RNA og hvert er hlutverk þeirra?
• Hvað er ríkjandi gen og víkjandi gen?
• Hvað er genasamsæta?
• Af hverju er DNA-sameindin gormlaga?

Og svör Jóns Más Halldórssonar við spurningunum:

• Hvað er meiósa og mítósa?
• Hvað eru interfasi, prófasi, metafasi, anafasi og telófasi?

...