Vì sao gen nằm trong tế bào chất lại di truyền theo dòng mẹ

• Thí nghiệm của Co-ren

Năm 1909, nhà di truyền học thực vật người Đức là Co-ren [Carl Correns] phát hiện ra hiện tượng này đầu tiên từ thí nghiệm ông cho tiến hành ở cây hoa phấn [Mirabilis jalapa] mà người Anh gọi là cây hoa bốn giờ [four o'clock].[1] Ông nhận thấy trên cùng một cây hoa phấn có khi có ba loại nhánh có màu sắc khác nhau [hình 1].

[1] Cành và lá và cuống xanh lục rất đều [gọi tắt là xanh];
[2] Cành và lá không màu hoặ vàng rất nhạt [gọi tắt là trắng];
[3] Cành và lá có mảng trắng xen với xanh [gọi tắt là đốm].
Co-ren đã lấy hạt phấn ["bố"] ở từng loại hoa phát sinh từ mỗi loại nhánh này thụ phấn cho nhụy ["mẹ"] của từng loại hoa, đã được kết quả như bảng sau.

♀ [Mẹ]

Từ kết quả này, ông nhận thấy trong kiểu lai nào thì tính trạng của con cũng giống cây mẹ, tức là do mẹ quyết định, chứ không do "bố" [cây cho hạt phấn]. Bởi vì trong tất cả các phép lai, nhân tế bào "mẹ" và "bố" đều có bộ gen như nhau, nên ông khẳng định tính trạng này không di truyền theo định luật Men-đen; từ đó mà ra đời thuật ngữ "di truyền theo mẹ" [maternal inheritance].[2]

• Giải thích

Sau khi Co-ren công bố thí nghiệm trên khá lâu, một số nhà khoa học mới chỉ rõ được hiện tượng trong thí nghiệm này có bản chất là sự di truyền lục lạp. Gần đây, nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phân tử của hiện tượng này đã xác định được rằng bộ phận màu trắng của cây hoàn toàn không có diệp lục, do một đột biến gen gây bất thường trong chuỗi phản ứng tổng hợp diệp lục, nên lục lạp không có màu [nghĩa là màu trắng]. Bộ phận loang lổ [đốm] của cây là tập hợp các lục lạp bình thường và lục lạp có đột biến. Đi kèm với đó là sự phân chia và tái tổ hợp tế bào chất ở thực vật, làm cho chỉ có tế bào sinh noãn chứa lục lạp [đột biến hay không đột biến], còn tế bào hạt phấn sinh ra tinh tử thì không có. Bởi thế, con chỉ nhận được "của hồi môn" của mẹ mà thôi.[3]