Процесс передачи генов во внеядерном пространстве называется цитоплазматической наследственностью. Явление не протекает по закону Менделя, так как ДНК находится за пределами хромосом. Оно связано с некоторыми клеточными структурами, включая пластиды у растений и митохондрии у ядерных клеток.
Открытие теории
Цитоплазматическую либо нехромосомную наследственность открыли немецкие генетики в 1909 году. В первой презентации про детерминанты ученые предоставили информацию о хлоропластах. В 1949 году французский генетик Б. Эфрусси описал неспособность мутантных клеток дышать. Ученый подробно охарактеризовал наследственные признаки митохондриального аппарата.
Первая карта генов была построена Р. Сагером. В основе исследований использовались хлоропласты одноклеточной зеленой водоросли. Передача митохондриальных генов осуществляется по материнской линии. Особенность их структуры — наличие в составе кольцевых молекул. У кишечнополостных органоиды и ДНК состоят из линейных элементов.
Внеядерный процесс
Внеядерная наследственность, характерная для многих организмов, способствует появлению более сотен копий пластидных и митохондриальных ДНК. Независимо от ядра, процесс осуществляется случайным образом. Если в результате деления клетка остается без органоидов, их приобрести она не сможет.
Особенность процесса — отсутствие митоза (непрямое деление клеток) и мейоза (разделение ядра). Внеядерные гены не подчиняются менделеевским закономерностям. В них отсутствуют процессы рекомбинации (перераспределение РНК и ДНК). Зигота получает пластиды и митохондрии от яйцеклетки. Мужские органеллы в результате оплодотворения в зиготу не попадают.
Для митохондрий сперматозоидов характерно наличие жгутиков. Проникая внутрь, они отбрасываются. Подобное явление происходит только в гетерогаметных организмах. Соматическое расщепление (появление неадекватных дочерних клеток) в результате вегетативного размножения передается по наследству.
Чтобы получить полную картину о процессе, изучаются все критерии и признаки наследственности. Ученые считают, что наиболее точным и надежным способом является генетический анализ. В результате эволюции некоторые гены перемещаются из одних органоидов в ядро.
Развитие организмов и болезни
Цитоплазматическая наследственность играет важную роль в эволюционной генетике. Несколько сотен видов растений появляются с недоразвитыми тычинками, пыльниками. Подобное связано с цитоплазматической мужской стерильностью (ЦМС). Они используется в селекции при получении гибридных семян, чтобы исключить самоопыление. При нарушении цитоплазматической наследственности у человека развиваются различные заболевания.
Причина их появления — экспрессивность (совокупность признаков). При патологии в клетках присутствуют митохондрии, мутантная и нормальная ДНК. В случае образования яйцеклетки наблюдается случайное распределение структур. Если дозы мутантных ДНК повышены, признаки генетических заболеваний усиливаются. По материнской линии передается такое заболевание, как дистрофия зрительного нерва или синдром Лебера.
Патология не связана с повреждением генов в хромосомах. Основная причина развития синдрома — мутация генов митохондрий. Последние органоиды передаются с яйцеклетками. Заболевание носит двусторонний, последовательный характер. Чаще от него страдают японцы, европейцы. К основным признакам синдрома специалисты относят:
- разная острота зрения,
- снижение цветового восприятия,
- объединение сосудов, что провоцирует скачки давления.
Чтобы поставить точный диагноз, назначается МРТ, КТ. С помощью первого исследования выявляются неспецифические повреждения нерва. На ЭКГ выявляется удлинение разных показателей, включая интервал PR. Болезнь сопровождается неврологическими признаками.
Процесс восстановления зрения зависит от степени мутации. С помощью наследственности организмы передают свои признаки потомству. За счет такой способности живые существа сохраняют свойства, присущие конкретному виду. Подобное обеспечивается генами.