Vol. 2° -  XIII.9.2.

La mappa genica

I dati ottenuti da Morgan incrociando le Drosofile indicarono che la frequenza del crossingover, e quindi di ricombinanti per geni concatenati, è caratteristica per quella coppia di geni coinvolta. Nella Drosofila, per i geni legati al sesso occhio bianco w e ali ridotte m, la frequenza di crossingover è pari al 36,9%, mentre per occhio bianco w e corpo giallo y corrisponde all’1,3%. Inoltre, la frequenza di ricombinanti tra due geni concatenati è approssimativamente costante qualunque sia la localizzazione degli alleli sui cromosomi. Per esempio, in un individuo doppio eterozigote per gli alleli w e m, gli alleli possono essere localizzati in due modi alternativi:

Nella disposizione di sinistra i due alleli selvatici sono su un cromosoma omologo e i due alleli mutanti recessivi sull’altro: si tratta di una disposizione in accoppiamento o configurazione in cis che in latino significa al di qua. In questo caso la ricombinazione tra i due loci produce ricombinanti w⁺ m e w m⁺.

Nella disposizione di destra ciascun cromosoma porta l’allele selvatico di un gene e l’allele mutante dell’altro: si tratta di una disposizione in repulsione o configurazione in trans. Un crossingover tra i due geni produce ricombinanti w⁺ m⁺ e w m. Mentre i fenotipi delle classi ricombinanti sono differenti per le due disposizioni, la percentuale di ricombinanti nella progenie totale sarà in entrambi i casi intorno al 36,9%.

Morgan pensò che le caratteristiche frequenze di crossingover per geni concatenati potesse essere correlata alla distanza fisica che separa i geni sul cromosoma. Nel 1913 uno studente di Morgan, Alfred Sturtevant, utilizzò il metodo del reincrocio per analizzare il rapporto di concatenazione tra geni. Egli suggerì che la percentuale di ricombinanti prodotta da crossingover durante la formazione dei gameti potesse essere utilizzata come misura quantitativa della distanza tra una coppia di geni sulla mappa genica.

Questa distanza viene oggi misurata in unità di mappa um: una frequenza di crossingover tra due geni pari all’1% corrisponde ad un’unità di mappa, 1 um.

Quindi un’unità di mappa è la distanza tra coppie di geni per i quali viene prodotto 1 ricombinante su 100. Le unità di mappa vengono a volte chiamate centi_Morgan cM, in onore del maestro.

Il concetto di distanza di mappa portò Sturtevant all’importante scoperta che sulla mappa le distanze geniche tra una serie di geni concatenati sono additive; quindi i geni di un cromosoma possono essere rappresentati da una mappa unidimensionale che mostra l’ordine lineare dei geni che appartengono a quel cromosoma. Per cui, quanto più elevata è la frequenza di crossingover tra due geni, tanto più distanti essi si trovano l’uno dall’altro.

La prima mappa si basò sulle frequenze di ricombinazione ottenute da incroci in Drosofila che comprendevano i geni legati al sesso w_m_y, per i quali le frequenze di ricombinazione per gli incroci w x m, w x y, m x y, furono stabilite rispettivamente in 32,6 - 1,3 - 33,9. Le percentuali sono misure quantitative della distanza tra i geni.

La logica utilizzata nel costruire una mappa per questi tre geni della Drosofila è la seguente: i geni devono essere localizzati in punti diversi di una linea in modo da accordarsi con discreta precisione coi risultati ottenuti dagli incroci. Le frequenze di ricombinazione mostrano che w e y sono strettamente concatenati e che m è abbastanza distante dagli altri due geni. Dato che la distanza w_m è inferiore alla distanza y_m, come dimostra la diversa percentuale di ricombinanti nell’incrocio w x m, l’ordine dei geni deve essere y_w_m. Quindi i 3 geni vengono messi in questo ordine e spaziati come segue: al gene y viene assegnato un valore arbitrario di zero e le altre unità di mappa indicano la distanza genica da y:

Successivamente si dimostrò molto utile il crossingover doppio per gli esperimenti di mappatura, meglio ancora gli incroci a tre punti che coinvolgono tre geni all’interno di una sezione relativamente corta di cromosoma e che permettono di definire distanze più accurate.

Nell’incrocio a tre punti un triplo eterozigote è incrociato con un omozigote recessivo per tutti e tre i geni.