Политения. Политенные хромосомы обладают рядом характерных особенностей, которые отличают их от других типов хромосом.

ВВЕДЕНИЕ

Е. Бальбиани первым описал политенные хромосомы в 1881 году, обнаружив их в клетках слюнных желёз Chironimus, представителя семейства комаров-звонцов (Chironomidae)[1]. Но до исследования Эмилем Хайтцем и Хансом Бауэром у D. melanogaster в 1930-х годах, их природа оставалась неизвестной. В последующих исследованиях были обнаружены аналогичные гигантские хромосомы у личинок двукрылых (Diptera) в ядрах клеток кишечника и мальпигиевых сосудов (например, у Sciara), а также у некоторых растений в ядрах синергид (например, гороха (Pisum))[2]. Термин "политенная хромосома" был предложен П. Коллером в 1935 году. Он получил широкое распространение и признание благодаря С. Дарлингтону, который в 1937 году окончательно внедрил его в научный оборот[3]. Политенные хромосомы являются уникальными структурами, состоящими из множественных параллельных копий ДНК, что позволяет увеличить синтез РНК и ускорить клеточные процессы. Изучение политенных хромосом позволило получить более глубокое понимание механизмов клеточной репликации и генной регуляции, что в свою очередь способствовало развитию генетики и молекулярной биологии.
В последующие годы после открытия политенных хромосом, исследования этой уникальной структуры привели к многим важным научным открытиям. Например, в 1941 году было обнаружено, что политенные хромосомы содержат повторяющиеся последовательности ДНК, которые в дальнейшем были названы "сателлитами"[4]. Это открытие имело большое значение для исследований генетических заболеваний, таких как синдром Дауна, связанных с изменением количества хромосом.
Другое важное открытие, связанное с политенными хромосомами, произошло в 1950-х годах, когда был открыт процесс инверсии, который происходит на политенных хромосомах. В 1956 году, Э.Л. Райзенберг и Дж.Д. Беттенхаузен показали, что инверсия на политенных хромосомах может изменить выражение генов[5]. Это было первым доказательством того, что изменения в структуре хромосом могут приводить к изменению фенотипа.
Изучение политенных хромосом также привело к развитию новых методов генетического анализа, таких как генетические карты, и к раскрытию роли ДНК в процессах клеточной дифференциации и развитии. В настоящее время политенные хромосомы продолжают использоваться в молекулярной биологии для исследования генетических процессов, связанных с различными физиологическими и патологическими состояниями.
В итоге, открытие политенных хромосом и изучение их структуры и функций привели к значительному прогрессу в молекулярной биологии и генетике, что существенно расширило наше понимание механизмов клеточной репликации, генной регуляции и развития.

1. Политенные хромосомы

1.1 Общие положения

Политения представляет собой наличие значительно увеличенных многонитчатых хромосом в ядре определенных соматических клеток, превосходящих размеры стандартных хромосом. Политенные хромосомы (см. рисунок 1) являются гигантскими интерфазными хромосомами, образующимися в специализированных клетках благодаря комбинации двух процессов: многократному дублированию ДНК без последующего клеточного деления и латеральному сращиванию хроматид.
Клетки, содержащие политенные хромосомы, теряют способность к делению, дифференцируются и активно вырабатывают различные продукты. Политенизация хромосом усиливает количество копий генов, что способствует синтезу определенных продуктов. Эти хромосомы можно обнаружить у двукрылых насекомых, в клетках растений, связанных с развитием зародыша, и у инфузорий в процессе формирования макронуклеуса.
Огромные размеры политенных хромосом позволяют их легко наблюдать, что облегчило изучение активности генов еще в 1930-х годах. Основное отличие политенных хромосом от других типов заключается в том, что они существуют в интерфазе, в то время как остальные видны только во время митотического или мейотического деления клетки [3]. Это открытие стало основой для использования политенных хромосом в генетическом анализе и изучении структуры и функций генов.

Рисунок 1 – Изображение политенных хромосом, впервые нарисованные Е. Бальбиани в 1881 году.