По данным MedicineNet.com, ген определяется как единица наследственности, которая передается из поколения в поколение. Гены содержали короткие последовательности дезоксирибонуклеиновой кислоты или ДНК и располагались вдоль хромосом. Хромосомы - это просто длинные последовательности ДНК, состоящие из множества генов. Генетики определяют «кроссинговер» как процесс, посредством которого пара хромосом выравнивается близко друг к другу и меняет сегменты ДНК-содержащих генов во время репликации. Пересечение также известно как генетическая рекомбинация.

Репликация ДНК

Существует два разных процесса репликации ДНК, которые происходят у растений и животных. Первый, митоз, возникает, когда клетка реплицируется, образуя две копии себя. Второй процесс репликации называется мейозом и происходит только при создании сперматозоидов или яйцеклеток. Мейоз начинается с одной клетки, содержащей пары хромосом, и заканчивается двумя клетками, содержащими отдельные копии каждой хромосомы. Когда сперма и яйцеклетка образуют зиготу, как называют эмбрион на ранних стадиях, они образуют пары хромосом. По данным Science Gateway, кроссинговер происходит как при митозе, так и при мейозе, хотя частота при мейозе гораздо выше.

Пересекая Биологию: Аллели

Количество хромосом в организме варьируется у разных видов; у человека 23 пары или 46 хромосом. Пары состоят из двух копий каждой хромосомы; однако копии могут не быть идентичными, поскольку они часто содержат разные аллели. Согласно Access Science, аллель является альтернативной формой гена. Например, сегмент ДНК в каждой секции хромосомы может кодировать цвет глаз, хотя одна хромосома может кодировать карие глаза, а другая - голубые глаза. Какой цвет глаз выражен, будет зависеть от того, какой ген является доминантным. Чаще всего происходит кроссинговер между разными аллелями, кодирующими один и тот же ген.

Механика пересечения

Хромосомы обычно существуют в уплотненном, суперспиральном состоянии. Во время митоза и мейоза они должны быть размотаны, чтобы происходила репликация. Это происходит, когда ферменты делают разрывы в нескольких точках вдоль хромосом, позволяя им раскручиваться и копироваться. После репликации другой набор ферментов повторно присоединяет сломанные фрагменты ДНК. Пары хромосом выстраиваются в непосредственной близости друг от друга во время этих процессов. В размотанной и фрагментированной фазе сегменты ДНК одинакового размера можно поменять местами и затем повторно склеить, образуя хромосому с комбинацией аллелей, отличной от той, с которой она начиналась, согласно Science Gateway.

Частота пересечения: мейоз

Согласно «Происхождению пола», частота кроссинговера в геноме индивидуума неодинакова. Есть горячие точки, названные так, поскольку они пересекаются с большей частотой, чем в среднем, а также холодные точки, которые редко рекомбинируют. У людей также была отмечена разница между полами: средний мужчина имел случаи кроссовера примерно в 57 раз во время мейоза, в то время как у женщин, по оценкам, он происходил 75 раз в течение одной и той же фазы.

Генетическое разнообразие

Преимущество кроссинговера заключается в том, что он поддерживает генетическое разнообразие в популяции, позволяя передавать миллионы различных генетических комбинаций от родителей потомству. Генетическая изменчивость очень важна для долгосрочного выживания вида. Без перехода мейоз и митоз не могут создать генетическое разнообразие, необходимое для того, чтобы население могло выжить в неблагоприятных условиях, таких как засуха или болезнь.