✨Tái tổ hợp di truyền

nhỏ|Hình 1: Các kiểu tái tổ hợp gen. Tái tổ hợp gen là hiện tượng sinh vật bố mẹ sinh ra con có những tính trạng khác với bố mẹ do sự tổ hợp lại những gen vốn có của bố mẹ, phát sinh ra bởi sự chuyển đổi lô-cut của các gen trong hệ gen.^{, ,}
Các tên khác: tái tổ hợp di truyền (genetic recobination) hoặc tái tổ hợp sinh học (biological recombination) hay tái tổ hợp DNA (DNA recombination) cũng có nội hàm này. Khi cần gọi tắt, người ta dùng tên tái tổ hợp.
Hiện nay có thể phân biệt hai kiểu chính của tái tổ hợp là: tái tổ hợp tương đồng và tái tổ hợp không tương đồng (hình 1).

Thomas Hunt Morgan được công nhận là nhà khoa học đầu tiên đã phát hiện ra hiện tượng này và giải thích hợp lí một phần bản chất của tái tổ hợp từ đầu những năm 1900. Hiện tượng mà ông phát hiện, ngày nay gọi là tái tổ hợp tương đồng. Nhưng sau đó, nhiều nhà khoa học khác có nhiều phát hiện khác, bổ sung và tìm hiểu sâu hơn đến cấp độ phân tử của hiện tượng này (chi tiết hơn xem ở trang Gen hoán vị).

Lược sử khái niệm

Nội dung ban đầu

*Thuật ngữ tái tổ hợp gen có xuất xứ từ tiếng Anh: genetic recombination (phát âm quốc tế: /ʤɪnɛ́tɪk rɪ́jkɔmbɪnɛ́jʃən/; tiếng Việt: gi-nê-tic ri-côm-bi-nêy-sân), do Thomas Hunt Morgan đề xuất vào khoảng những năm 1900 – 1910 (xem hình 2). Trong các ngôn ngữ khác: tiếng Pháp là recombinaison génétique, tiếng Đức là Rekombination genetik v.v đều có nội hàm tương tự như trên.^{, ,}

• Morgan dùng khái niệm genetic recombination (tái tổ hợp gen), sau khi ông nghiên cứu về gen liên kết và gen hoán vị ở ruồi giấm (Drosophila melanogaster) để phân biệt với khái niệm "biến dị tổ hợp" dùng để mô tả các biến dị phát sinh do phân li độc lập các gen theo quy luật Mendel phát hiện cách lúc đó không lâu. Trong khái niệm này có từ genetic dùng để phân biệt với sự tái tổ hợp gặp ở các lĩnh vực khoa học khác như trong toán học, vật lý học...
• Một trong những thí nghiệm của Morgan liên quan đến hiện tượng này là: ruồi giấm vốn chỉ có kiểu hình màu xám, cánh dài (BV//BV) và dạng màu đen, cánh cụt (bv//bv). Nhưng trong thí nghiệm khác, thì ông đã lại thu được dạng xám, cụt (Bv//bv) và dạng đen, dài (bV//bv); nghĩa là ruồi con có kiểu hình khác bố mẹ, nhưng các tính trạng này vốn bố mẹ đã có, mà các gen quy định chúng đã đổi chỗ cho nhau do trao đổi chéo gây ra sự tổ hợp lại. Bởi vậy mới gọi là tái tổ hợp gen (gen tổ hợp lại).^,
• Xem chi tiết đã trình bày ở trang gen liên kết và trang gen hoán vị.

  Nội dung mở rộng

  Tái tổ hợp DNA

  Sau đó nhiều năm, khi khái niệm gen được khoa học định nghĩa chính xác hơn và nhất là bản chất gen được khám phá nhờ Francis Crick và James Watson, thì người ta hiểu được thực chất của quá trình mà Morgan khám phá là có sự trao đổi các đoạn DNA, nên thường gọi là tái tổ hợp gen hoặc đôi khi gọi là tái tổ hợp DNA (DNA recombination). Kết quả là dẫn đến phát sinh tổ hợp alen (allelic combination) mới. Tuy ngày nay các nhà khoa học đã phát hiện ra nhiều hình thức tái tổ hợp rất khác nhau, nhưng đặc điểm cơ bản là quá trình tái tổ hợp luôn dẫn đến sự thay đổi vật chất di truyền (DNA) của tế bào hoặc cơ thể có tái tổ hợp.

Các kiểu tái tổ hợp

Tái tổ hợp tương đồng

Đây là kiểu tái tổ hợp giữa hai đoạn DNA như nhau hoặc tương tự nhau, trong đó có sự trao đổi lẫn nhau. Kiểu này thường xảy ra tự nhiên, thường không do tác nhân đột biến gây ra (tái tổ hợp tự nhiên), hay gặp ở quá trình giảm phân của sinh vật nhân thực (nên còn gọi là tái tổ hợp giảm phân), nhưng cũng đã phát hiện ở vi khuẩn (nhân sơ).

Xem chi tiết ở trang Tái tổ hợp tương đồng.

Tái tổ hợp không tương đồng

Đặc trưng của kiểu này là sự tái tổ hợp giữa hai DNA hoặc hai nhiễm sắc thể không tương đồng với nhau. Trong đó có thể có nhiều dạng:

• Dạng có trao đổi vật chất di truyền cho nhau, gọi là trao đổi tương hỗ hay chuyển vị đối ứng (reciprocal translocations); trong đó có sự "trao đi, nhận lại". Sinh học phổ thông Việt Nam đã gọi dạng này chuyển đoạn tương hỗ giữa 2 nhiễm sắc thể không tương đồng.

- Sự trao đổi vật chất di truyền không tương hỗ tức là chuyển vị không đối ứng (nonreciprocal translocations). Trong dạng này, có "trao đi", nhưng không có "nhận lại", nghĩa là một DNA bị mất đoạn mà không được DNA kia "cho" lại chút nào.

• Nếu vật chất di truyền là cả một cánh nhiễm sắc thể hoặc cả một chiếc nguyên vẹn được chuyển vị không đối ứng thì gọi là chuyển vị Rô-bec-sơn (Robertsonian translocation).

- Gen nhảy.

• Gen tái tổ hợp tự nhiên hoặc nhân tạo.
  * * *

Tóm lại, tái tổ hợp gen là sự tổ hợp lại những gen vốn có của cơ thể sinh vật hoặc kết hợp thêm cả nguồn gen ngoại lai, phát sinh ra bởi sự chuyển đổi lô-cut của một số hoặc nhiều gen trong cả hệ gen, dẫn đến cấu trúc lại hệ gen. Tái tổ hợp rất quan trọng cho quá trình tiến hoá của Sinh giới.

Nguồn trích dẫn