1. Введение в генетику план

1. Предмет генетики, понятие о наследственности и изменчивости.

2. Этапы развития и разделы генетики.

3. Генетика в системе других наук. Достижения генетики, внедренные в практику человеческой деятельности.

4. Методы генетики.

1. Предмет генетики, понятие о наследственности и изменчивости

Основной целью генетики является изучение двух взаимосвязанных свойств организмов:

• наследственности;

• изменчивости.

Эти свойства едины на всех уровнях организации живых систем.

Изменчивость – это разнообразие. На его указывают данные систематики: количество видов цветковых растений – 286000; грибов – 100000, насекомых – не менее 1000000 и так далее. В основе изменчивости лежит изменение генов, их комбинирование, изменения их проявления в процессе индивидуального развития организма.

Наследственность обеспечивает материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также обуславливает специфический характер индивидуального развития в определенных условиях внешней среды.

Наследственность нельзя считать простым воспроизведением организмами родительских признаков и свойств в процессе онтогенеза.

Наследственность и изменчивость прослеживаются в пределах отдельных видов. Ярким примером этому служит человек. Люди отличаются практически по всем признакам, например: по цвету глаз, волос, форме ушей, конечностей, темпераменту, обмену веществ, восприимчивости к различным болезням. Таковых различий множество.

В то же время все мы знаем свои черты, которые характерны нашим предкам, родителям, братьям и сестрам.

В чем причина разнообразия людей? Почему люди как представители одного вида или как родственники схожи между собой? Ответы на эти вопросы и дает нам генетика. Все дело в наследственных задатках – генах, которые родители передают своим детям. Под геном следует понимать элементарную единицу наследственной информации. Все гены организма составляют его генотип.

Механизм наследования каждого индивидуума делает в определенной степени похожим на предков. Каждый новорожденный ребенок имеет свой вариант комбинации генов, унаследованных от родителей. Поэтому нельзя встретить ребенка, который на все 100% схож с родителями. О схожести можно говорить в случае однояйцевых близнецов. Однако для этого они должны постоянно жить в идентичных условиях, так как на формирование признаков организма влияют как наследственные задатки, так и окружающая среда.

В свое время (1865 г.) механизм наследственной передачи признаков изучил чешский ученый Г. Мендель, автор законов наследования дискретных факторов (генов).

1.2. Этапы развития и разделы генетики

Первые умозаключения относительно природы наследственности были сделаны в античную эпоху – к концу IV века до н. э. В то время в научном мире сосуществовало несколько теорий:

• прямое наследование;

• непрямое наследование.

Гиппократ придерживался первой теории. Он был уверен в том, что признаки потомков обуславливаются репродуктивным материалом всех частей тела, в том числе органов. С Гиппократом не соглашался Аристотель. Он придерживался второй теории, согласно которой, в качестве «строительных кирпичиков» для репродуктивного материала выступают питательные вещества, формирующие части тела.

Официальная дата рождения генетики – 1900 г. В этом году Г. Де Фризом, К. Корренсом и Э. Чермаком были опубликованы результаты работ Г. Менделя, установившего актуальные до сих пор законы наследственности.

Термин «генетика» впервые предложил в 1906 г. У. Бэтсон.

В развитии и становлении генетики выделяют четыре периода:

1. Домеделевский период (до 1865 г.). Это эпоха дарвинизма. Ч. Дарвин первым связал наследственность, изменчивость и отбор с эволюцией видов, указал на возможность их использования в селекционной работе. Правда, дискретная природа наследственности была впервые продемонстрирована Г. Менделем.

2. Период до переоткрытия законов Г. Менделя (1865-1900 гг.). Этот период ознаменовался бурным развитием техники, науки, что положительно повлияло на процесс развития и становления генетики.

3. Период классической генетики (1900-1953 гг.). Важная веха на этом этапе развития генетики принадлежит работам Т. Моргана, который со своими учениками предложили хромосомную теорию наследственности. Особого внимания заслуживают работы и открытия С.С. Четверикова – признан основателем популяционной генетики. Нельзя не отметить Н.К. Кольцова, развившего концепцию о химической природе гена. Выдвинутые в этот период гипотезы, сформулированные законы актуальны до сих пор.

4. Эпоха современной генетики (1953 г. и по сей день). Начало периода приурочено к дате открытия трехмерной модели ДНК, за которую мы должны благодарить Дж. Уотсона и Ф. Крика. В этот период заложено начало молекулярной генетики, позволившей сделать множество открытий во вторую половину прошлого столетия. Ежегодно актуальность инструментов молекулярной генетики (например, генотипирование животных по локусам генов-маркеров) только растет.

Хронология открытий, гипотез, законов, положительно сказавшихся на развитии и становлении генетики:

1865 г. – Г. Менделем проведены опыты над гибридными растениями.

1870 г. – Е. Страсбургер описал митоз у растений.

1875 г. – На примере животных А Ван Бенеден и О. Гертвиг показали слияние пронуклеусов при оплодотворении.

1879-1882 гг. – В. Флемминг описал митоз у животных.

1883-1884 гг. – Н.Н. Горожанкин и Е. Страсбургер установили факт слияния пронуклеусов при оплодотворении у растений.

1883-1884 гг. – В. Ру, Е. Страсбургер и О Гертвиг предложили ядерную гипотезу наследственности.

1884-1887 гг. – Л. Гейзер, Л. Гиньяр и Э. Ван Бенеден открыли «расщепление» хромосом.

1885 г. – К. Рабль установил постоянство наборов хромосом.

1887 г. – В. Флемминг и Э. Ван Бенеден описали редукционное деление.

1900 г. – Г. Де Фриз, К. Корренс, Э. Чермак переоткрыли законы Менделя.

1901-1903 гг. – Г. Де Фризом предложена мутационная теория изменчивости.

1911-1912 гг. – С.Г. Навашин описал основные типы митотических хромосом растений.

1922 г. – Н.И. Вавилов открывает параллелизм наследственной изменчивости у растений.

1923 г. – Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости.

1926 г. – С.С. Четвериков заложил основы экспериментальной генетики популяций.

1927 г. – Г. Меллер при помощи лучей рентгена доказал мутагенность радиации.

1927 г. – Г.Д. Карпеченко, скрестив редьку и капусту, получил новый вид растения.

1929 г. – А.С. Серебровский и Н.П. Дубинин впервые продемонстрировали сложную природу организации гена.

1931 г. – Г.А. Левитский детально развил представления о кариотипе.

1940 г. – А.С. Серебровский предложил уникальный биологический метод с вредителями сельского хозяйства. В основе метода лежат транслокации.

1944 г. – О. Эвери, К. Мак-Леод, М. Мак-Карти определили генетическую роль нуклеиновых кислот.

1946-1947 гг. – И.А. Рапопорт и Ш. Ауэрбах привели доказательства мутагенности некоторых химических веществ.

1953 г. – Д. Уотсон, Ф. Крик предложили трехмерную модель двойной спирали ДНК. Ученые в своей работе проводили рентгеноструктурный анализ ДНК.

1965 г. – М. Мезельсон, Е. Юань выделили первую рестриктазу.

1966 г. – М. Ниренберг, Е. Очоа, Г. Корана расшифровали генетический код.

1967 г. – М. Геллерт открыл ДНК-лигазу.

1972-1973 гг. – Г. Бойер, С. Коэн, П. Берг разработали технологию клонирования ДНК.

1975-1977 гг. – Ф. Сэнгер, Р. Баррел, А. Максам, В. Гильберт предложили методы быстрого определения нуклеотидной последовательности.

Молекулярная генетика в свою очередь стала фундаментом для принципиально нового направления – генетической инженерии, достижения которой внедрены в практику многих отраслей: сельского хозяйства, медицины, фармацевтической промышленности, промышленной микробиологии, пищевой промышленности.

Особого внимания заслуживает программа «Геном человека», которая завершилась в 2003 г.

Разделы генетики. Генетика современности удивляет своим стремительным развитием, быстрым прогрессом знаний. В этой науке за рекордно короткое время выделились новые разделы, которые стали самостоятельными науками. Речь идет о генетике человека, генетике животных, генетике растений, медицинской генетике, космической генетике, популяционной генетике, генетике поведения, генетике микроорганизмов, генетике вирусов, молекулярной генетике, генетической инженерии и прочих современных науках.