Закон незалежного комбінування станів ознак грунтується на таких положеннях:
- розвиток різних станів ознак зумовлюють алельні гени, які займають однакове положення (локуси) в гомологічних хромосомах;
- гамети та інші гаплоїдні клітини, які мають по одній гомологічній хромосомі з кожної пари, несуть лише по одному алельному гену;
- гени, що контролюють розвиток ознак, які успадковуються незалежно, розташовані в негомологічних хромосомах.
Вчені звернули увагу на те, що кількість спадкових ознак організму значно перевищує число хромосом гаплоїдного набору. Так, у гаплоїдному наборі класичного обєкта генетичних досліджень – мухи-дрозофіли – є лише чотири хромосоми, але число спадкових ознак і відповідно генів, які їх визначають, безсумнівно, значно більше. Це означає, що в кожній хромосомі розміщено багато генів. Тож разом із ознаками, які успадковуються незалежно, повинні існувати і такі, що успадковуються зчеплено одна з одною, бо вони визначаються генами, розташованими в одній хромосомі. Такі гени утворюють групу зчеплення. Кількість груп зчеплення вв організмі певного виду дорівнює кількості хромосом у гаплоїдному наборі (наприклад у людини 1n=23).
Експериментальні дослідження явища зчепленого успадкування провів видатний американсьукий генетик Т.Х. Морган зі своїми свівробітниками. Їхні результати обгрунтували запроновану ними хромосомну теоріію спадковості.
Явище зчепленого успадкування Т.Х. Морган встановив у такому досліді. Самців дрозофіли, гомозиготних за домінантними алелями забарвлення тіла (сіре) та формою крил (нормальні), схрестили зі самками, гомозиготними за відповідними рецесивними алелями (чорне тіло- недорозвинені крила). Генотипи цих особин позначили відповідно EEVV та eevv. Усі гібриди першого покоління мали сіре тіло і нормальні крила, тобто були гетерозиготними за обома парами алелей (генотип – EeVv). Потім їх схрестили з особинами, гомозиготними за відповідними рецесивними алелями (аналізуюче схрещування).
Теоретично можна було очікувати два варіанти розщеплення. Якби гени, які зумовлюють забарвлення тіла та форму крил, містилися в негомологічних хромосомах, тобто успадкування незалежно, розщеплення мало бути таким: 25% особин із сірим тілом і нормальними крилами, 25% - із сірим тілом і недорозвиненими крилами, ще 25% - чорним тілом і нормальними крилами та 25 % - з чорним тілом і недорозвиненими крилами (тобто у співвідношенні – 1:1:1:1). Ящо б ці гени розміщувалися в одній хромосомі і успадкувалися зчеплено, то було б отримано 50% особин з сірим тілом і нормальними крилами та 50% - з чорним тілом і недорозвиненими крилами (тобто-1:1).
Насправді 41,5% особин мали сіре тіло і нормальні крила, 41,5% - чорне тіло – недорозвинені крила, 8,5% - сіре тіло – недорозвинені крила і 8,5 – чорне тіло – нормальні крила, тобто розщеплення наближувалося до свівідношення фенотипів 1:1, але разом з тим проявилися всі чотири варіанти фенотипу. На підставі цих даних Т.Х. Морган припустив, що гени, які визначають забарвлення тіла і форму крил, розташовані в одній хромосомі, але в процесі мейозу під час утворення гамет гомологічні хромосоми можуть обмінюватисяділянками, тобто має місце явище, яке дістало назву перехресту хромосом, або кросинговеру, з яким ви ознайомилися раніше.
Кросинговер збільшує комбінативну мінливість, сприяючи утворенню нових поєднань алелей. При цьому може відбуватись обмін кількома генами або ж ділянками одного гена, обох чи однієї нитки ДНК.
Явище кросинговеру було доведене за допомогою радіоактивних ізотопних атомів (маркерів), які вводили у різних ділянках гомологічних хромосом. Після кросинговеру такі макркери, вміщені в одну з гомологічних хромосом, виявляли у відповідних ділянках іншої.
Дослідження кросинговеру у різних організмів дали змогу виявити такі певні закономірності: сила зчеплення між двома генами, розташованими в одній хромосомі, обернено пропорційна вдстані між ними; частота кросинговеру між двома зчеплиними генами являє собою відносно сталу величину для кожної конткретної пари генів.
На підставі цих закономірностей було зроблено висновок, що гени розташовані в хромосомі по її довжині один за одним (лінійному порядку). Згодом це підтвердили відкриттям будови молекули ДНК, у якій нуклеотиди – носії спадкової інформації – розміщенні послідовно один за одним.