Тетрада (генетика)

Тетра́да (др.-греч. τετράδα — «группа из четырёх человек») — четыре споры, образовавшиеся после ряда делений и рекомбинации у некоторых грибов (главным образом аскомицетов, например, дрожжей и нейроспоры) и одноклеточных водорослей (например, хламидомонады). Если два родителя различаются по двум аллелям двух разных генов, то возможные споры в тетраде можно подразделить на три типа: родительский дитип (Р), неродительский дитип (N) и тетратип (T)^[1].

Родительским дитипом (P) называется тип тетрад, сочетающий в своих генотипах два исследуемых гена в родительском варианте (например, при скрещивании AB × ab в этом случае появляются родительские дитипы АВ и аb). У аскомицетов этому типу соответствует расщепление в спорах, при котором имеется лишь два нерекомбинантных типа аскоспор (AB, AB, ab, ab).

Неродительский дитип (N) — тетрада, в четырёх спорах которой встречаются только два рекомбинантных генотипа (aB и Ab).

В случае тетратипа в тетраде встречается 4 различных генотипа, два из которых являются рекомбинантными (aB и Ab), а два — нет (AB и ab). У сумчатых грибов образование тетратипа свидетельствует о наличии единичного кроссинговера между двумя сцепленными локусами.

Перед мейозом ДНК обоих наборов хромосом зиготы удваивается, так что хромосомы двойного набора теперь содержат по 2 хроматиды (то есть зигота имеет генетическую формулу 2n4c, где n — количество гаплоидных наборов хромосом, а c — количество ДНК). Ядро, которое содержит два набора таких хромосом, делится в две стадии, разделяясь на четыре новых ядра (2n4c → n2c → nc). Каждое из них имеет одинарный (гаплоидный) набор однохроматидных хромосом. После этого процесса каждое из четырёх новых ядер снова удваивает ДНК и делится митозом (n2c). В результате образуется аска с четырьмя парами спор.

Итак, каждая из аск (сумок) содержит 4 гаплоидные споры с удвоенным количеством ДНК, то есть они имеют генетическую формулу n2c. Следовательно, расщепление в асках (сумках) соответствует гаметическому расщеплению (после I деления мейоза, когда и происходит рекомбинация, предшественники половых клеток имеют генетическую формулу n2c, которая при последующем митотическом делении становится nc, так как каждая клетка отдаёт по одному комплекту ДНК дочерним клеткам)^[2].

По этой причине расщепление в тетрадах моногетерозиготы A/a соответствует 2A : 2а, а у дигетерозиготы AB/ab наблюдается 3 вышеописанных типа тетрад: родительский дитип 2АВ : 2ав, неродительский дитип 2Ав : 2аВ и тетратип 1АВ : 1Ав : 1аВ : 1ав. Частота появления каждого из этих типов тетрад даёт право делать выводы о сцеплении генов и центромер (сцеплённые участки рекомбинируют вместе). Кроме того, на основании того, что частота кроссинговера зависит от расстояния между генами, можно судить и о расстоянии между генами или генами и центромерами^[3].

Тетрадный анализ помог установить, что кроссинговер происходит на стадии четырёх, а не двух хроматид (хотя теоретически этот вариант был возможен). Объектом исследований был выбран сумчатый гриб нейроспора густая (Neurospora crassa). Особенность нейроспоры в том, что аскоспоры располагаются в аске линейно, а направление расхождения хромосом совпадает с длинной осью аска. Четыре гаплоидных ядра после мейоза ещё раз делятся митозом, в результате в аске в один ряд располагаются 4 пары гаплоидных спор, и генотип каждой пары должен быть идентичен.

Если бы кроссинговер происходил на стадии двух хроматид, то при скрещивании АB : ab наблюдалось бы единственное линейное расположение Ab-Ab-Ab-aB-aB-aB. В действительности же обычно наблюдаются куда более сложные варианты расположений, например, AB-AB-Ab-Ab-aB-aB-ab-ab и Ab-Ab-AB-AB-aB-aB-ab-ab. Это связано с тем, какие именно хроматиды из четырёх вступили в рекомбинацию^[1].

Такие наблюдения осуществляют при помощи техники микроманипуляции, позволяющей изолировать под микроскопом каждую из четырех спор аска. После проращивания в подходящих условиях споры образуют клоны, что позволяет определить их фенотип, а следовательно, и генотип^[3].