Генетика и закономерности механизма наследственности

Генетика – биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов, о способах управления ими. Генетика научная основа селекции, то есть разработки практических методов выведения необходимых человеку новых видов животных, растений и микроорганизмов.

Мы постараемся дать краткое резюме зарождение развития генетики. Основу генетики формирует закон наследственности, открытый австрийским биологом Грегором Менделином (1833-1884).

Наследственность – способность родителей передавать последующему поколению свои приметы и свойства. Еще во второй половине XVIII века немецкий ботаник И.Кельрейтер (1733-1806) проводил опыты по гибридизации растений. В XIX веке подобные исследования, которые приобрели важное значение в животноводстве и растеноводстве, начали увеличиваться. О.Самре и Ш.Ноден во Франции, А.Гертнер в Германии, Т.Найт в Англии получили очень ценные сведения из проводимых по межвидовому и внутривидовому скрещиванию исследований. В этот период во Франции П.Люк собрал ценные сведения о различных показателях человеческой наследственности. Однако Г.Мендель достиг большего результат в опытах изучение сортов гороха: он открыл основной закон наследственности. Мендель прививая гладкий и морщинистый виды гороха, на первом этапе получил урожай только морщинистого гороха, на втором же этапе одна четвертая часть урожая была морщинистым горохом. Он объяснил причину этого так: от каждого родителя в клетку зародыша входят два наследственных семени и они одинаково проявляют в гибриде один показатель – гладкость. Мендель победившие показатели назвал доминантными, оставшиеся скрытыми показатели – рецессивными. В следующем поколении соотношение показателем было 3:1. Таким образом Мендель открыл закон распада показателей гибридизации и за счет этого открытия в последствии появилась теория генов и хромосом.

Август Вейсман (1834-1914) показал, что в связи с тем, что половые клетки обусловлены со стороны самого организма они не подвергаются влиянию факторов, которые могут изменить семена организма. Отметим, что несмотря на то, что проверка опытов Вейсмана создала определенные трудности, сторонники академика Лиценкова в советской биологии категорически отказались называть генетику целиком вейсманизм – морганизмом. В условиях, когда идеология победила в науке, многие представители генетики, в том числе известный советский ученый академик Н.И. Вавилов, были подвергнуты репрессии.

Томас Морган (1866-1945) создал хромосомную теорию наследственности. Согласно этой теории численность каждого биологического вида должна содержать определенное количество хромосом.

В 1927 году Г.Миллер определил, что генотип может меняться под влиянием рентгеновского излучения. Индукциированные мутации и позднее названная генной инженерией наука взяли свое начало от открытия Миллера.

Дж. Бидл и Э. Татул в 1941 году определили генетические основы процессов биосинтеза.

Джеймс Вотсон и Френсис Крик (1953) предложили модель молекулярной структуры дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и механизм репликации. То, что дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) являются, носителями наследственной информации было выяснено в 40-х годах нашего века.

В период после открытия законов генетики Г.Менделем развитие этой науки прошло 5 этапов:

Первый этап охватывает период с 1900-го года до 192 года. В этот период после применения законов Менделя к отдельным объектам, была еще раз доказана их правдивость. В 1906 году англичанин В. Бетсон ввел в науку термин «генетика», в 1909 году датчанин В.Норенсон ввел в науку также понятия как «генотип, фенотип, ген». В этот период также привлекают внимание работы Г-де Фриза, Г.Лотцина, К.Тимирязева. Они пытались объяснить дарвинизм на основе материалов генетики.

Второй этап: охватывает период с 1912 года до 1925 года. В этот период была создана хромосомная теория наследственности Т.Морганом и его последователями – А.Стертенвонт, К.Бридглес и Г.Меллер. Эта теория, превратившаяся в важное событие в развитии биологии, стала мощным толчком в развитии не только генетики, но и ситологии, эмбриологии, молекулярной биологии. Среди проведенных нв этом этапе работ важную роль сыграли работа Нельсона Эле, относящаяся к изучению количественных показателей законов наследственности, работа Н.Вавилова, относящаяся к открытию закона гомологических рядов, работа И.В.Мигулина, относящаяся к междувидовой гибридизации, и другие работы.

Третий этап: охватывает период с 1925-го по 1940-ой год. На этом этапе было открыто явление мутации – изменений, происходящих в организме внезапно и скачкообразно. В этой области особенно ценны исследования г-де Фриза и Вейсмана. В последующие годы за счет исследований Г.Меллера, В.В.Сахарова, Э. Лобачева были обнаружены физический рентгеновское излучение (a - лучи и другие), и химические мутагены, создающие сильные мутации в живых организмах. В этот период изучение генетических процессов в эволюции было связана исследованием С.С.Четвернова, Р.Фишера, С.Файта.

Четвертый этап: охватывает период с 1940-го по 1955-ый год. На этом этапе с помощью проведенных экспериментов по физиологическим и биологическим показателям была изучена генетика вирусов и микроорганизмов. Американские генетики Д.Бидл и Э.Тетум выдвинули формулу «один ген – один белок». О.Эвери обнаружил генетическую трансформацию в бактериях. После длительных и упорных поисков английский физик Ф.Крик и американский химик Д.Уотсон в 1953 году представили модель вещества ДНК.

Пятый этап: начался с середины 1950-х годов и продолжается до настоящего периода. Генетические исследования на этом этапе уже проводились на молекулярном уровне. В 1969-ом году в США Г.Хорона впервые смог синтезировать ген. После этого фундаментального открытия, заложившего основу генной инженерии, в медицине стали интенсивно применяться генетические исследования, расширяющие границы.

В связи с историй развития генетики из вышесказанного четко видно, что несмотря на то, что формирование и зарождение этой науки связано с XIX веком, в основном её развитие происходило в ХХ веке. В ХХ веке генетика превратилась в исключительную область науки биологии не случайно стала стремительно развиваться, это развитие в основном было обусловлено следующими причинами:

1) Научной важностью собранных генетических материалов о существовании живых организмов. Как мы уже отмечали выше, согласно тому, что гены являются носителями наследственной информации, их существование является важным свойством всех живых существ.

2) Изменчивостью стал основным фактором эволюции, развития и разнообразия живого мира.

3) Открытием законов подчинения механизма наследственности в конце XIX века. Эти открытия сделали возможной целенаправленную селекцию растений и животных.

Центральное понятие генетики – понятие «ген». Ген – элементарная единица, характеризующая наследственностью и целым рядом других характерных показателей. Ген по своему уровню внутриклеточная молекулярная структура, по составу дезоксирибонуклеиновые кислоты, играющие основную роль в азот и в фосфоре. Гены, как правило расположены в ядре клетки и число их в больших организмах исчисляется миллиардами. Согласно выполняемой функции гены являются «центром мозга» клетки и поэтому всего организма.

В ХХ веке основными направлениями исследований факторов, действующих в области генетики, были следующие:

1) Изучение хранителей генетической информации в каждом виде живых существ, материальных структур, считающихся единицей наследственности – молекул нуклеиновых кислот.

2) Исследование механизма и закономерностей передачи из поколения в поколение генетической информации.

3) Изучение реализации генетической информации в конкретных показателях организма (например, реализацией животных и других продуктов сильного хозяйства).

4) Выяснение причин и механизма изменения генетической информации на различных этапах развития организма.

Генетика решает эти проблемы на различных уровнях формирования живой природы – молекулярном, клеточном, организма, популяции. Сегодня генетика – определение продуктивных методов отбора и оптимальной системы гибридизации важных проблем, решаемых в тесной связи факторов селекционер – практики, и управление наследственными показателями. В области медицины же генетика разрабатывает мероприятия по охране человека от влияния вредных мутагенов окружающей среды.

Самые большие открытия современной генетики связаны с воссозданием генов, с определением способности изменчивости. Это свойство гена (изменение генной информации) называется мутацией (от латинского слова mutation - изменение). Влияние мутаций на организм может быть полезным, вредным и нейтральным. В результате влияния мутации на организм может родится новый вид организма – мутант. Необходимо отметить, что причины мутации ещё до конца не изучены. Несмотря на это причины, порождающие мутацию, уже известны науке. Это мутагены, порождающие изменчивость. Например, стало известно, что мутации могут порождаться целым рядом присущих организму условий, в том числе питанием организмов, температурным режимом и другими факторами. Таким образом не зависят от целого ряда экстремальных факторов, например, влияния ядовитых веществ, радиоактивных элементов. Размеры мутации прямо пропорциональны силе влияния этих факторов, в особых случаях превышать в 100 раз. Принимающие это во внимание селекционеры с целью обеспечения полезных мутаций используют различные химические мутагены. Однако в последнее время в результате сверхвысокого загрязнения окружающей среды, увеличения радиационного фонда в составе атмосферы увеличивается количество стихийных вредных мутации у всех живых существ, в том числе и у людей. Каждый год из 75 млн. рождающихся детей, 1,5 млн. т.е. 2% рождается с порождаемыми мутациями наследственными болезнями. Рак, туберкулёз и другие болезни также могут передаваться по наследству. Дефекты, связанные с первой системой и психикой (умственная недостаточность, эпилепсия, шизофрения и другие) порождаются теми же факторами. Международная организация здравоохранения (МОЗ) отметила более 1000 существенных человеческих аномалий, проявляющихся в форме различных уродств и разложения важных жизненных процессов, продолжаемых влиянием мутагенов.

Самым опасным видом мутагенов являются вирусы (от латинского слова virus - яд). Вирусы сами маленькие живые существа, их можно наблюдать только под электронным микроскопом. У вирусов нет клеточного строения, они могут получить необходимые для жизнедеятельности вещества и энергию проникновением в живую клетку. У вирусов, которые в 1000 раз больше простых белков молекул, имеется голова и спиральный хвост. Раня своим хвостом к месту, вирус становиться причиной того, что из этой клетки выходят миллионы вирусов, способные порождать новые клетки. Этот процесс образно можно сравнить с происходящим в обществе переворотом.

Генетика научно доказывает, что каждый из нас в себе несет информацию умерших предков, и в общем, всей природы. В нас навеки поселилась вся природа. Это в свою очередь увеличивает чувство ответственности, которое мы несем перед природой.

Вирусы порождают в человеке различные болезни, в том числе групп и СПИД. СПИД (синдром приобретенного иммунного дефицита) – опасная болезнь, порождаемая особыми вирусами. Зараженные попадающими в клетки крови и мозга вирусами СПИДа люди становится беззащитными перед информацией. До настоящего времени разработан теоретический подход по очищению клеточного аппарата человека от вирусов СПИДа. Вирусы СПИДа передаются половым путем, во время инфекции, во время родов и контактов с ребенком, от органов донора и через кровь. В настоящее время проводятся комплексные мероприятия против СПИДа, считающегося одной из глобальных проблем человечества.

Целый ряд выдающихся на достижения современной генетики, внесли вклад в развитие селекции, вырастили новые виды растений и животных, приобрели небывалые достижения в борьбе с болезнями. Среди таких ученых можно назвать российских ученых Н.В.Иванова, И.В.Мичурина, Н.П.Дубинина, из азербайджанских ученых – известный академик И.Д.Мустафаев, академик Ф.А.Маликов, академик А.Гулиев и других.

 

1 См. Камшилов М.М. Эволюция биосферы. М., 1974.

2 См. Вилли К., Детье В. Биология. М., 1992, с. 778-793.

 

1 См. Югай Г.А. Общая теория жизни. М., 1985.

1 См. Энгельгардт В.А. Познание явлений жизни. М., Наука, 1984.

1 Дарвин Ч. Соч., т. 3, М-Л., 1939, с. 666.

1 Селье Г. От мечты к открытию. М., 1987, с. 32.

1 См. Пригожин И., Стенгера И. Порядок из хаоса, с. 209.

1 См. Физика бессмертия. Интервью с Ф.Триплером. Зеленый мир. Спец. вып. №29, 1996, с. 13.

1 См. Вернадский В.И. Биосфера. Избр. соч. т. 5, М., 1960, с.23.

1 См. Лункевич В.В. От Гераклита до Дарвина. М., 1940, т. 2, с. 336.

1234	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: