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

Методы, принципы, инструменты генетики используются практически во всех биологических науках.

Генетика совместно с биохимией послужила основой для молекулярной биологии. Рациональность такого симбиоза подтверждается тем, что дискретность генов отражает дискретность кодируемых ими макромолекул. А к последним, как известно, относятся белки и рибонуклеиновые кислоты.

Теоретические аспекты генетики животных, растений, микроорганизмов интегрированы в зоологию, ботанику, микробиологию.

Генетика поведения животных представляет интерес для физиологии животных, физиологии высшей нервной деятельности.

Знания, достижения генетики востребованы во многих сферах человеческой деятельности. Рассмотрим лишь некоторые из них.

Селекция растений, животных, птицы, рыбы и микроорганизмов. Классическая селекция основана на различных системах скрещиваний, гибридологическом анализе и прочих традиционных принципах.

Доказана эффективность дополнения традиционной селекции последними достижениями молекулярной генетики, например, ДНК-анализом по генам-маркерам продуктивности и предрасположенности к заболеваниям.

Примеры достижений селекции:

1. Карликовые мутанты распространенных злаков: пшеницы; риса; ячменя и так далее. Эти растения превосходят своих обычных аналогов по устойчивости к полеганию, пригодности к машинной уборке. Растения-карлики также характеризуются незначительными потерями урожая.

2. Полиплоидные растения. Своих диплоидных сородичей они превосходят по размеру, урожайности. Примеры полиплоидных растений: пшеница, рожь, сахарная свекла, земляника, арбуз. Пшеница в этом списке является единственным естественным полиплоидным растением.

3. Большое разнообразие окрасов и оттенков меха пушных зверей (норок, кроликов). Надо отметить, что селекционеры не перестают вести поиск сочетаний аллелей новых вариантов цветов и оттенков пушных зверей.

4. Высокопродуктивные специализированные породы животных, птицы рыбы, высокоурожайные, засухоустойчивые сорта. В процессе их создания использованы принципы и методы селекции по количественным признакам.

5. Штаммы-продуценты белково-витаминных концентратов из дрожжей, антибиотиков, витаминов, аминокислот и других БАВ на основе массового выращивания низших грибов и бактерий. Такие продуценты стали доступными благодаря мутационной селекции.

6. Штаммы бактерий и дрожжей, синтезирующих гормоны роста животных, интерферон человека, антиген вируса гепатита и других вирусов, используемых в борьбе с инфекционными заболеваниями.

7. Растения, в геном которых внесены гены нескрещивающихся с ними в естественных условиях видов. К таковым относятся соматические гибриды картофеля и томата, различные декоративные растения.

Медицина. Генетика человека позволила установить факт наличия наследственных патологий. Таковых насчитывается около 2500. Генные мутации и хромосомные аберрации служат причинами недугов, затрагивающих обмен веществ, конституцию, психику.

Современные подходы к борьбе с наследственными болезнями:

1. Генодиагностика – включает методы, позволяющие выявлять изменения в структуре генома. Для ДНК-диагностики характерны: высокая специфичность и чувствительность; достоверность и простота. Способы ДНК-диагностики: определение специфических нуклеотидных последовательностей посредством гибридизации нуклеиновых кислот, определение специфических нуклеотидных последовательностей при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР). И в том, и в другом случае используются зонды, позволяющие выявлять комплементарные последовательности (искомого участка ДНК). В наши дни известно как минимум о 100 ДНК-зондах.

2. Генетическая терапия – это единственный способ излечения наследственных и других заболеваний. Все остальные только смягчают или временно устраняют симптомы. Разновидности генотерапии: заместительная; корректирующая. В первом случае в клетку вводится неповрежденный ген с последующим созданием условий для его экспрессии. К заместительной генотерапии прибегают, когда болезнь является следствием отсутствия или малого количества белкового продукта. Вносимая копия принимает на себя функции сохранившегося в геноме дефективного гена. Корректирующая генотерапия предполагает замену проблемного гена нормальным. Эта стратегия борьбы с заболеваниями пока не нашла практического применения. Принципы лечения: генетическая терапия ex vivo; генетическая терапия in vivo.

Экология. Хозяйственная деятельность человека – это основная причина сокращения площади лесов, изменения водного баланса, наличия загрязняющих примесей в водоемах, воздухе и почве.

Для прогнозирования и предотвращения нежелательных последствий вмешательства в природу человека необходимы знания не только экологии, но популяционной генетики, так как она имеет дело с большими численностями организмов, располагает способами определения оптимального соотношения различных видов. Одна из приоритетных целей генетики популяций – сохранение генофонда имеющихся видов.

Генетики-экологи большое значение придают изучению мутагенной активности физических и химических агентов, которые использует человек. Ежегодно различным отраслям предлагаются новые вещества. Все они испытываются на генетическую активность. В этом деле помогают специальные тест-системы, созданные на основе штаммов микроорганизмов, культур дрозофилы, линий мышей, культур клеток животных, человека.