Krossingover (inglizcha crossing over — «kesishib o‘tish») — gomologik xromosomalar o‘rtasida konyugatsiya jarayonida, profazada — meyozning birinchi bo‘linishida sodir bo‘ladigan qismlar almashinuvidir. Bu jarayon, masalan, gametalar yoki sporalar hosil bo‘lishida kuzatiladi. Meyozdagi krossingoverdan tashqari, mitotik krossingover ham tavsiflangan.

O‘zaro yaqin joylashgan genlar orasida krossingover kamroq sodir bo‘ladi. Shu sababli krossingover chastotasiga qarab genlarning o‘zaro joylashuvi va ular orasidagi masofani aniqlash, ya’ni genlar xaritasini tuzish mumkin. Krossingover 1911-yilda amerikalik genetik Tomas Xant Morgan va uning shogirdi hamda hamkori Alfred Styortevant tomonidan meva pashshasi Drosophila melanogasterda tavsiflangan. 1913-yilda Styortevant krossingover chastotalariga asoslanib genetik xaritalar tuzishni boshladi. 1933-yilda Morgan fiziologiya yoki tibbiyot bo‘yicha Nobel mukofoti bilan taqdirlandi; mukofotning asoslanishi quyidagicha ifodalangan: «xromosomalarning irsiyatdagi roli bilan bog‘liq kashfiyotlar».

Krossingoverni birinchi bo‘lib Tomas X. Morgan va uning shogirdi Alfred X. Styortevant meva pashshasi Drosophila melanogasterda 1911-yili ko‘plab mutatsiyalarni — asosan X-xromosomada joylashganlarini — tahlil qilish davomida aniqlashgan. Morgan ikki chatishtirish natijasini o‘rgangan: birinchisida sariq tanali, oq ko‘zli urg‘ochilar yovvoyi tipdagi (kulrang tanali, qizil ko‘zli) erkaklar bilan, ikkinchisida esa oq ko‘zli, kichik qanotli urg‘ochilar yovvoyi tipdagi erkaklar bilan chatishtirilgan. Birinchi chatishtirishning birinchi avlodida (F1) barcha urg‘ochilar yovvoyi tipga mansub bo‘lgan, erkaklarda esa ikkala mutant belgi ham namoyon bo‘lgan. Ikkinchi avlodda (F2) pashshalarning aksariyatida ota-ona fenotiplari (yovvoyi tip yoki sariq tana va oq ko‘z) kuzatilgan, biroq pashshalarning 1 % dan kamrog‘ida sariq tana va qizil ko‘z yoxud kulrang tana va oq ko‘z uchragan. Ikkinchi chatishtirishda ham F2 avlodida rekombinant fenotipli pashshalar paydo bo‘lgan va ularning ulushi 34,5 % ni tashkil etgan.

Yuqoridagi tajribalar o‘tkazilgan vaqtga kelib, xiazmalarning meyozdagi sinapsis jarayonida gomologik xromosomalar o‘rtasida, jumladan, amfibiyalarda (ularni F. A. Yanssens^[ingl.] 1909-yilda tavsiflagan) mavjudligi allaqachon ma’lum edi. Morgan aynan xiazmalar xromosomalar o‘z qismlari bilan almashadigan nuqtalar deb taxmin qildi va bu jarayonga «krossingover» nomini berdi. U birinchi va ikkinchi tajribalarda rekombinant fenotiplarning ulushi turlicha bo‘lishini genlar orasidagi masofa bilan izohladi: bir-biriga yaqin genlar orasida xiazma hosil bo‘lish chastotasi uzoqroq joylashgan genlarnikiga qaraganda pastroq.

1909-yilda F. A. Yanssens amfibiyalar meyozi vaqtida xiazmalar — krossingover jarayonida gomologik xromosomalar hosil qiladigan o‘ziga xos tuzilmalar — paydo bo‘lishini tasvirladi. Yanssens, shuningdek, xiazmalar xromosomalar o‘zaro genetik material almashayotganidan darak berishi mumkinligini taxmin qildi. Xiazmalar hosil bo‘lishi gomologik xromosomalarning qismlari almashinuvi bilan kechishi haqidagi dalillar 1931-yilda makkajo‘xorida va drozofilada qo‘lga kiritildi.

Tadqiqotlarni makkajo‘xorida o‘tkazgan olimlar — Garriet Kreyton^[ingl.] va Barbara Mak-Klintok. Ular makkajo‘xorining ikki gen bo‘yicha digeterozigot bo‘lgan alohida shaklini o‘rgandilar. Bular c va wx genlari bo‘lib, endosperm rangini belgilaydi. c va wx genlari bitta xromosomada joylashgan. O‘rganilgan makkajo‘xori shaklida bu genlarni tutgan ikki gomologik xromosomadan biri bir uchida uzun geteroxromatin sohasiga, ikkinchi uchida esa boshqa xromosomaning translokatsiyalangan qismiga ega edi. Ikkinchi gomologik xromosomada mazkur sitogenetik xususiyatlar yo‘q edi. Shu shakldagi makkajo‘xorini c va wx genlari bo‘yicha retsessiv o‘simliklar bilan chatishtirishdan olingan rekombinant avlodni o‘rganish shuni ko‘rsatdiki, rekombinant o‘simliklarda geteroxromatin bloki yoki translokatsiyalangan qism ikkinchi gomologik xromosomaga o‘tgan. Demak, xromosomalar haqiqatan ham o‘z qismlarini jismonan almashgan.

Drozofilada xuddi shu sxema bo‘yicha tadqiqotlarni Kurt Shtern olib bordi. U ikkita gen — cr va B — bo‘yicha digeterozigot urg‘ochi drozofila liniyasini oldi. Bu genlar X-xromosomada joylashgan bo‘lib, mos ravishda ko‘z rangi va shaklini belgilaydi. Bu urg‘ochilarning X-xromosomalari geteromorf edi: ulardan biri tarkibida kichik bo‘lak borligi sababli G shaklida bo‘lib, bu bo‘lak Y-xromosomaga tegishli edi; ikkinchisi esa o‘zining sentromerasini tutmagan qismi to‘rtinchi xromosomaga translokatsiyalangani sababli ancha qisqargan edi. Ushbu urg‘ochilar cr va B genlari bo‘yicha retsessiv, normal X- va Y-xromosomalarga ega erkaklar bilan chatishtirildi. Rekombinant avlod (faqat urg‘ochilar, chunki erkaklarning Y-xromosomasini G shaklidagi X-xromosoma bilan adashtirish mumkin edi) sitologik usulda tekshirildi. Ularning X-xromosomalarida tuzilish o‘zgarishlari aniqlanib, bu X-xromosomalar o‘rtasida qismlar ko‘chganini, ya’ni krossingover sodir bo‘lganini ko‘rsatdi.

Krossingoverning fizik tabiati uzil-kesil aniqlangach, u hujayra siklining qaysi bosqichida sodir bo‘lishi masalasi yuzaga keldi. Nazariy jihatdan krossingover xromosomalar replikatsiyasidan oldin (ikki ipli bosqichda) ham, undan keyin (to‘rt ipli bosqichda) ham yuz berishi mumkin. Bu savolga javob topish uchun tetrad tahlili qo‘llanib, xaltachali zamburug‘ — non mog‘ori Neurospora crassadan foydalanildi. Bu organizmda gaploid sporalar maxsus tuzilmalar — asklar (xaltachalar) ichida hosil bo‘ladi va bu jarayon ikkita bo‘linishni: meyoz va undan keyingi mitozni o‘z ichiga oladi. Shu sababli yetilgan askda sakkizta gaploid spora bo‘ladi. Meyozdagi bo‘linish urchug‘ining o‘qi askning bo‘ylama o‘qiga mos keladi, shuning uchun ask ichida to‘rt juft gaploid spora bir qator bo‘lib joylashadi va har bir spora juftining genotipi bir xil bo‘ladi. Askdagi sporalarning joylashish tartibi va genotipi o‘rganilganda, krossingover xromosomalar ikki hissa ko‘payganidan keyin, ya’ni ularning har biri to‘rtta xromatidadan iborat bo‘lgan bosqichda yuz berishi aniqlandi. Agar krossingover xromosoma replikatsiyasidan oldin sodir bo‘lganida, A va B genlari bo‘yicha digeterozigot (ya’ni AaBb genotipli) zamburug‘ askida Ab genotipli 4 ta va aB genotipli 4 ta spora bo‘lardi. Aslida esa bunday genotipli zamburug‘larning asklarida to‘rt xil genotipli sporalar topiladi; ularning askdagi tartibi qaysi opa-singil bo‘lmagan xromatidalar o‘rtasida krossingover yuz berganiga bog‘liq. Krossingover to‘rt xromatidali bosqichda sodir bo‘lishini drozofilada ham ko‘rsatishga muvaffaq bo‘lingan. Buni 1925-yilda Kelvin Brijes va I. Anderson amalga oshirgan.

Hozir ma’lumki, krossingover meyozning birinchi bo‘linishi profazasida yuz beradi. Bu profaza bir necha bosqichga bo‘linadi. Birinchi bosqich — leptotena^[ingl.] — ikki hissa ko‘paygan xromosomalarning kondensatsiyalanishi^[ingl.] bilan tavsiflanadi; natijada ular ko‘rina boshlaydi. Gomologik xromosomalarning qismlari juftlashishi keyingi bosqich — zigotenada boshlanadi, undan keyingi paxitenada esa gomologik xromosomalar butun uzunligi bo‘ylab juftlashadi. Birikkan ikkita gomologik xromosomadan tashkil topgan bunday tuzilmalar bivalentlar deb ataladi, gomologlarning juftlashish jarayoni esa sinapsis deb ham yuritiladi. Gomologik xromosomalarni birga tutib turuvchi murakkab oqsil majmuasi sinaptonemal kompleks deb nomlanadi. Keyingi bosqich — diplotenada xromosomalar ajrala boshlaydi, biroq krossingover sodir bo‘ladigan xiazma nuqtalarida o‘zaro bog‘langan holda qoladi. Meyoz birinchi bo‘linishi profazasining oxirgi bosqichi — diakinezda xromosomalar yanada kuchli kondensatsiyalanadi, bunda to‘rtta xromatidaning barchasini ajratib ko‘rish mumkin bo‘ladi, ammo xiazmalar saqlanib qoladi.

Krossingover aksariyat hollarda Spo11^[ingl.] oqsili DNKning ikkala zanjirida belgilangan joylarda qat’iy tartibda uzilishlar hosil qilganda boshlanadi. Bunday uzilishlar asosan promotorlar va GC ga boy sohalarda yuz beradi. Odatda bu hududlar rekombinatsiyaning «qaynoq nuqtalari» deb ataladigan, taxminan 1000—2000 asos juftidan iborat va rekombinatsiya chastotasi yuqori bo‘lgan qismlarda joylashadi. Bitta xromosomadagi ikki gen yaqinida qaynoq nuqtalarning bo‘lmasligi ko‘pincha bu genlar keyingi avlodlarga bir xil nisbatda o‘tishini anglatadi. Krossingover asosida gomologik rekombinatsiya yotadi; bu jarayon DNKning ikki zanjirli uzilishlarini tiklashda ham muhim o‘rin tutadi.

Gomologik rekombinatsiyaning ikkita asosiy mexanizmi ma’lum: ikki zanjirli uzilishlarni tiklash yo‘li (DSBR yo‘li), u Xollideyning qo‘shaloq tuzilma modeli deb ham ataladi, hamda sintezga bog‘liq zanjirlarning qayta juftlashish yo‘li (SDSA yo‘li). Krossingover DSBR yo‘li orqali sodir bo‘ladi. Ikkala mexanizm ham bir xil boshlanadi. DNKdagi ikki zanjirli uzilish aniqlanganda, MRX oqsil majmuasi (odamda MRN) uzilishning har ikki tomoniga joylashadi. So‘ng 5'-uchlar ikki alohida bosqichda kesib tashlanadi. Birinchi bosqichda MRX Sae2 oqsili bilan birga uzilish yaqinidagi 5'-uchlarni kesib, tashqariga chiqib turgan 3'-uchlarni qoldiradi. Ikkinchi bosqichda 5' → 3' yo‘nalishidagi kesish jarayonini helikaza Sgs1^[ingl.] va nukleazalar Exo1^[ingl.] hamda Dna2^[ingl.] davom ettiradi. Sgs1 qo‘sh spiralni «ochadi», Exo1 va Dna2 esa Sgs1 ajratib bergan bir zanjirli DNKda kesilishlar hosil qiladi.

Replikatsiya oqsili A (RPA) bir zanjirli DNKga yuqori moyillikka ega bo‘lib, tashqariga chiqib turgan 3'-uchlarga bog‘lanadi. Jarayonda vositachilik qiluvchi boshqa qator oqsillar, jumladan Rad51^[ingl.] (va meyozda Dmc1^[ingl.]) yordamida u bir zanjirli DNKni qoplab turuvchi majmua hosil qiladi. Keyin nukleoproteid ip o‘xshash yoki aynan bir xil DNK zanjirini qidiradi va topgach, uning ichiga kiradi. Mitoz yo‘li bilan bo‘linuvchi hujayralarda bunday kirishning qabul qiluvchi nishoni (retsipiyent DNK dupleksi) odatda shikastlangan DNK bilan bir xil bo‘lgan opa-singil xromatida hisoblanadi va u ko‘pincha tiklash uchun qolip vazifasini bajaradi. Meyozda esa qabul qiluvchi DNK dupleksi sifatida shikastlangan xromosomaga juda o‘xshash, biroq aynan bir xil bo‘lishi shart bo‘lmagan gomologik xromosoma xizmat qiladi.

Zanjirning kirib borishi vaqtida kiruvchi zanjirning tashqariga chiqib turgan 3'-uchi bilan gomologik xromosoma orasida D-halqasi^[ingl.] hosil bo‘ladi. Shundan so‘ng DNK-polimeraza 3'-uchlarni uzaytiradi. Hosil bo‘lgan kesishgan tuzilma Xollidey tuzilmasi deb ataladi. Keyin kirib borgan zanjirda (ya’ni tashqariga chiqib turgan 3'-uchlardan birida) DNK sintezi kechadi va u D-halqasi siqib chiqarilgan joydagi gomologik xromosomaga komplementar tarzda DNKni tiklaydi.

DSBR yo‘lining o‘ziga xosligi shundaki, kirib borishda qatnashmagan ikkinchi tashqariga chiqib turgan 3'-uchda ham gomologik xromosoma zanjiri bilan Xollidey tuzilmasi hosil bo‘ladi. Keyin qo‘shaloq Xollidey tuzilmasi bir zanjirni kesuvchi endonukleazalar^[ingl.] — restriktazalar ta’sirida rekombinatsiya mahsulotiga aylanadi; bu fermentlar DNKning faqat bitta zanjirini kesadi. DSBR krossingoverga olib kelishi yoki kelmasligi Xollidey tuzilmasining qanday kesilib, ya’ni qanday «yechilishi»ga bog‘liq. Bir Xollidey tuzilmasi kesishuvchi iplar bo‘ylab kesilib, ikkinchisi bunday kesilmasa, krossingover yuz berishi mumkin. Ikkala tuzilma ham kesishuvchi iplar bo‘ylab yechilsa, krossingoversiz mahsulot hosil bo‘ladi.

Krossingover aksariyat hollarda meyoz bilan bog‘liq bo‘lsa-da, mitotik krossingover ham qayd etilgan va u somatik hujayralarning mitotik bo‘linishi davomida sodir bo‘lishi mumkin. Bunday hodisa jinsli hamda jinssiz organizmlarda (masalan, ayrim bir hujayrali zamburug‘larda, ularda jinsiy jarayon noma’lum) uchraydi. Jinssiz organizmlarda mitotik rekombinatsiya genlar birikishini tushunish uchun yagona asosiy imkoniyatdir, chunki bunday organizmlarda genetik rekombinatsiyaning yagona yo‘li aynan shu. Bundan tashqari, mitotik rekombinatsiya geterozigot individda mozaikasimon ifodalanadigan retsessiv allellarni yuzaga chiqarishi mumkin. Bunday ifodalanish onkogenezda muhim ahamiyatga ega. Shuningdek, u letal retsessiv mutatsiyalarni o‘rganish imkonini beradi.

Morganning shogirdi Alfred Styortevant birinchi bo‘lib muayyan lokuslar orasidagi krossingover chastotasidan ularning xromosomadagi masofasi va joylashish tartibini aniqlashda, ya’ni genlarni xaritalashda foydalanishni taklif etdi. 1913-yilda u X-xromosomada joylashgan gomozigot mutatsiyali pashshalarni chatishtirdi. Bu mutatsiyalar yellow (sariq tana), white (oq ko‘z) va miniature (kichik, yetarlicha rivojlanmagan qanotlar) edi. white va miniature, shuningdek, yellow va miniature lokuslari orasidagi rekombinatsiya chastotasi taxminan bir xil (mos ravishda 34,5 % va 35,4 %) bo‘lgan, biroq yellow va white genlari orasidagi rekombinatsiya chastotasi atigi 0,5 % ni tashkil etgan. Styortevant lokuslar xromosomada jismonan qanchalik yaqin bo‘lsa, ular orasidagi rekombinatsiya shunchalik kam yuz beradi deb taxmin qilgan. Shuning uchun bu genlar xromosomada, ehtimol, yellow — white — miniature tartibida joylashgan. Rekombinatsiya chastotalari asosida Styortevant drozofilaning X-xromosomasi uchun genetik xarita tuzgan. Xaritaning bir shartli birligi 1 % rekombinatsiyaga teng deb olingan. Genetik xarita birligi Morgan sharafiga santimorgan (sM) deb nomlangan. Keyingi tadqiqotlar krossingover faqat X-xromosomada emas, balki autosomalarda ham sodir bo‘lishini ko‘rsatdi. Qizig‘i shundaki, ko‘pchilik boshqa hayvonlardan farqli ravishda, erkak drozofilalarda krossingover yuz bermaydi.

Opa-singil bo‘lmagan xromatidalar o‘rtasida ko‘pincha bittadan ortiq krossingover yuz beradi; masalan, qo‘shaloq krossingover deb ataladigan hodisa keng tarqalgan. Ko‘p martalik krossingoverning mavjudligi genlar orasidagi rekombinatsiya chastotalarining aniq qo‘shiluvchanligini buzadi: bir chiziq bo‘ylab joylashgan uchta genning ikki chekkasidagi genlar orasida rekombinatsiya chastotasi amalda birinchi va ikkinchi hamda ikkinchi va uchinchi genlar orasidagi rekombinatsiya chastotalari yig‘indisidan biroz pastroq bo‘ladi. Ikki gen orasidagi masofa ortgan sari xromosoma xaritasining aniqligi pasayadi, chunki bu genlarni ajratib turuvchi lokuslar orasidagi ko‘p sonli krossingover hodisalari hisobga olinmay qoladi. Ko‘p martalik krossingover natijasida rekombinatsiya chastotasi yetarlicha baholanmaydi va tajribada aniqlangan genlararo masofa haqiqiy masofadan kichik chiqadi.

Biroq ayrim hollarda ikki gen orasidagi krossingover qo‘shni qismlar orasidagi almashinuvni qiyinlashtiradi. Bu hodisa interferensiya deb ataladi. Uning darajasini baholash uchun kuzatilgan qo‘shaloq krossingoverlar sonining nazariy kutilgan soniga nisbati bo‘lgan koinsidentsiya koeffitsiyenti C ishlatiladi; interferensiya kattaligi esa I = 1 — C ifodasi bilan belgilanadi. Manfiy interferensiyada, I > 0 bo‘lganda, qo‘shaloq krossingover chastotasi kutilganidan yuqoriroq bo‘ladi; bunday hodisa, jumladan, makkajo‘xorida qayd etilgan. Ammo musbat interferensiya ancha keng tarqalgan: bunda I < 0 va ikki lokus orasidagi krossingover qo‘shni qismlar orasida krossingoverni susaytiradi. Odatda genlar bir-biriga qanchalik yaqin joylashgan bo‘lsa, musbat interferensiya shunchalik kuchli bo‘ladi.

Rekombinatsiya chastotalarini tahlil qilish asosida ayrim organizmlarning genetik xaritalari tuzilgan, biroq ba’zi hollarda, masalan, odamda, bu jarayon juda qiyin. DNKni sekvensiyalash (DNK ketma-ketligini o‘qish) usullarining rivojlanishi bilan odam genlarini xaritalash imkoni paydo bo‘ldi. Buning uchun DNK markerlari — DNKning ketma-ketligi va xromosomalardagi joylashuvi ma’lum bo‘lgan qisqa bo‘laklari ishlatiladi. Ular xromosoma xaritalarini tuzishda qulay mo‘ljal vazifasini bajaradi. Dastlabki DNK markerlaridan ayrimlari restriksion fragmentlar uzunligi polimorfizmlari va mikrosatellitlar edi; keyinchalik marker sifatida bir nukleotidli polimorfizmlar ishlatila boshlandi.

Meyoz va mitozdagi krossingover chastotasiga tashqi muhitning ayrim omillari ta’sir ko‘rsatadi. Turli nurlanishlar (UB-, rentgen va γ-nurlanish) ko‘pincha krossingover chastotasini oshiradi, chunki ular DNKda bir zanjirli^[ingl.] va ikki zanjirli uzilishlarni keltirib chiqaradi. Nurlanish xromosomaning faqat ayrim qismlaridagi rekombinatsiyaga ta’sir qilishi mumkin. Masalan, drozofilada nurlanish ta’sirida sentromera atrofidagi hududlarda krossingover chastotasi oshadi, sentromeradan uzoq sohalarda esa kamayadi. Krossingover chastotasini DNK tuzilishini buzadigan va normal replikatsiyaga to‘sqinlik qiladigan ko‘plab moddalar, jumladan, nitrozobirikmalar, shuningdek, alkillash va dezaminlash orqali azotli asoslarni o‘zgartiruvchi moddalar ham oshiradi. Rekombinatsiya chastotasiga harorat ham ta’sir qilishi mumkin.

Krossingover chastotasi organizmning fiziologik holati bilan bog‘liq. Drozofila urg‘ochilari qarigan sari ularda krossingover kamroq sodir bo‘ladi. Lichinkalarning och qolishi krossingover chastotasini oshiradi, suv yetishmovchiligi esa, aksincha, kamaytiradi. Krossingover chastotasi ustidan genetik nazorat ham mavjud. Masalan, yuqorida qayd etilganidek, erkak drozofilalarda hamda urg‘ochi tut ipak qurtida krossingover bo‘lmaydi. Umuman olganda, odatda geterogametali jinsda krossingover kamroq yuz beradi. Uning chastotasiga ayrim xromosoma qayta tuzilishlari va muayyan mutatsiyalar ham ta’sir qiladi.

• Inge-Vechtomov S. G. Seleksiya asoslari bilan genetika. — Sankt-Peterburg: N-L nashriyoti, 2010. — 718 bet — ISBN 978-5-94869-105-3.
• Klag Uilyam S., Kammings Maykl R., Spenser Sharlotta A., Palladino Maykl A. Genetika asoslari. — Moskva: TEXNOSFERA, 2016. — 944 bet — ISBN 978-5-94836-416-2.
• Krebs J., Goldshteyn E., Kilpatrik S. Levin bo‘yicha genlar. — Moskva: Bilimlar laboratoriyasi, 2017. — 919 bet — ISBN 978-5-906828-24-8.
• B. Alberts, A. Jonson, D. Lyuis va boshqalar. Hujayraning molekulyar biologiyasi: 3 jildda. — Moskva — Ijevsk: «Muntazam va xaotik dinamika» ilmiy-tadqiqot markazi, Kompyuter tadqiqotlari instituti, 2013. — j. 1. — 808 bet — ISBN 978-5-4344-0112-8.