Обычно при анализе перекреста хромосом мы исходили из допущения, что обмен участками между хроматидами гомологичных хромосом осуществляется при разрывах в строго идентичных, тождественных местах.
Благодаря этому при перекресте происходит обмен равными участками хромосом с равным количеством генов. Но в очень редких случаях наблюдаются разрывы не в тождественных (симметричных) точках, в силу чего хроматиды обмениваются равными участками. Такое явление называют неравным кроссинговером. Вследствие подобного неравного обмена локус гена в одной из гомологичных хромосом может удвоиться или утроиться, а в противоположной хромосоме — образоваться его нехватка.
Некоторые наследственные изменения у дрозофилы, вначале считавшиеся генными изменениями, обязаны своим происхождением удвоению локуса гена дикого типа, возникшего как следствие неравного перекреста. Впервые изменение такого рода было обнаружено в половой хромосоме дрозофилы для доминантного гена Bar (B), определяющего развитие полосковидных глаз с уменьшенным числом фасеток.
У самки дрозофилы дикого типа в сложном глазу насчитывается около 800 фасеток. У гетерозиготы по гену В число фасеток составляет примерно 350; у гомозиготы — примерно 70. Известно также, у дрозофилы имеет место наследственное изменение — «двойной» или усиленный Bar: BB/B+.
В гетерозиготном состоянии он снижает число фасеток до 50, а в гомозиготном — до 25. Данное фенотипическое проявление признака связано не с изменением самого гена, а с изменением его количества, или дозы. Примечательно, что гипотеза о происхождении наследственного изменения Ваг путем неравного кроссинговера была высказана А. Стертевантом задолго (1925 г.) до открытия гигантских хромосом на основании только генетических опытов.
В опытах А. Стертеванта самка дрозофилы генотипа f+Bfu+/FBfu (где f — forked — вильчатые щетинки, локус — 56,7; B — Bar, локус — 57,0; fu — fused — слившиеся жилки крыловой пластинки, локус — 59,5) скрещивалась с гемизиготным самцом, fB+fu. В норме должны были появиться следующие классы мух:
1) некроссоверные самки f+B fu+/fB+fu и fB fu/fB+fu, некроссоверные самцы тех же фенотипов,
2) кроссоверные самцы и самки fB fu+, f+B fu, f+B fu, fB fu+, f+B fu+ и fB fu.
Кроме того, в потомстве изредка появлялись мухи с глазами «двойной Bar» fBBfu+ и f+BBfu и мухи нормальноглазые с генами либо fB+fu+, либо f+B+fu.
Было сделано предположение, что в данном случае происходит изменение дозы гена за счет обмена гомологичных хромосом не совсем одинаковыми участками. В случае неравного кроссинговера у исходной самки возникают гаметы fBBfu+, f+B+fu, fB+fu+ и f+BBfu.
При неравном кроссинговере синапсис и обмен участками могут происходить.
Схема неравного кроссинговера в районе Bar-хромосомы у дрозофилы
Таким образом, неравный кроссинговер мог привести к тому, что половина самок должна иметь два гена Bar, тогда как вторая половина — нехватку по данному гену, которая в гомозиготном состоянии должна была бы вызывать смерть мух. Однако такие мухи с нормальными глазами не уступали по своей жизнеспособности нормальным. Следовательно, локус Bar представлял собой удвоение участка хромосомы.
Когда открылась возможность наблюдать строение гигантских хромосом, то одновременно у нас в стране Г. Мёллер, А. А. Прокофьева-Бельговская и К. В. Косиков в одной лаборатории и Щ. Н. Болотов в другой лаборатории, а также К. Бриджес в Америке зависимо друг от друга цитологически подтвердили, что признак Bar всегда связан с удвоением нескольких дисков в первой гигантской хромосоме. Им удалось цитогенетически доказать, что у мухи типа (В+) имеется одинарный набор нескольких определенных дисков, у мух «Bar» эти диски удвоены, а у мух «двойной Bar» утроены.
Изменение строения дисков на участке Bar X-хромосомы у дрозофилы
Сходное генетическое подтверждение неравного кроссинговера было получено на кукурузе.
В дальнейшем было показано, что в тех случаях, когда в хромосоме происходит многократное повторение идентичных участков («гуськом») в одной и той же хромосоме, как в случае Bar, то возникновение «двойных Bar» и нормальных мух может быть объяснено внутрихромосомным кроссинговером.
Следует иметь в виду, что рекомбинантные зиготы часто оказываются с пониженной жизнеспособностью. Можно предположить, что вообще кроссинговер часто сопровождается неравными обменами между генами.