5.3. Изучение молекулярных основ воспроизводства жизни и процессов

жизнедеятельности

Две современные биологические науки - молекулярная генетика и молекулярная биология занимаются изучением смежных научных вопросов, связанных с основными проблемами структуры и функционирования живой природы на молекулярно-генетическом уровне. Рождение этих наук является подтверждением мощного интеграционного процесса (процесса объединения разных наук при решении одних и тех же задач), происходящего в современном естествознании. Коснемся вкратце вопроса о том, какие же проблемы приходилось и приходится решать, прибегая к методам молекулярной биологии и молекулярной генетики. В настоящее время их так много, что не представляется возможным осветить все пути развития этих наук в полной мере, но можно попытаться выделить среди общей массы решаемых вопросов наиболее важные.

Наиболее важные открытия, сделанные в области молекулярной биологии и молекулярной генетики:

1. Открытие генетической роли нуклеиновых кислот.

1. Открытие молекулярных механизмов генетической репродукции

и биосинтеза белка.

2. Открытие молекулярно-генетических механизмов изменчивости.

3. Изучение молекулярных основ обмена веществ.

5.3.1. Законы генетики Менделя. Открытие генетической роли нуклеиновых кислот

Сегодня любому школьнику известно, что наследственная информация организмов зашифрована в ДНК. Однако, чтобы доказать это ученым потребовалось несколько десятков лет, а чтобы расшифровать строение и свойства нуклеиновых кислот - более ста лет. В XVIII и XIX веках делалось немало попыток выяснить как передаются признаки из поколения в поколение. Но начало генетике как науке было положено чешским ученым Г. Менделем, который скрещивал между собой различные сорта гороха и наблюдал за изменениями их окраски, формы, вида и др. признаков. Мендель определил, что у получаемых гибридов в первом поколении одни признаки подавляют другие. Например, желтый цвет семян доминирует над зеленым цветом, гладкая поверхность семян над морщинистыми и т. д. Каждому из наcледуемых признаков Мендель поставил в соответствие материальную частичку живого, передаваемого из поколения в поколение, - элементарную носительницу информации и назвал ее фактором, но в дальнейшем привилось название, данное датским биологом В.Иогансоном – ген.. Изучая поведение и характер взаимодействия различных генов по их проявлению в потомстве, Мендель открыл свои знаменитые законы скрещивания генов и в 1865 г. сделал доклад на собрании Брюнского общества естествоиспытателей. Но в течение почти 35 лет в мире не было ни одного ученого, который мог бы по достоинству оценить работу ученого и продолжить его исследования. Они были "настолько хорошо забыты наукой", что в 1900 г. три исследователя - де Фриз в Голландии, Корренс в Германии и Чермак в Австрии, проводя свои исследования по делению клеток, вторично, независимо друг от друга, открыли законы Менделя. Честь и хвала им, что позже, обнаружив статью ученого, они уступили приоритет своего открытия законов наследственности их первооткрывателю - Менделю, высоко оценив его научный подвиг.

В начале XX в. было установлено, что описанные Менделем генетические факторы находятся в хромосомах клеточного ядра.

Параллельно с генетиками биохимики изучали химический состав ядер живых клеток. Впервые молекулы ДНК были выделены из ядер лейкоцитов швейцарским биохимиком Ф. Мишером во второй половине

XX в. Первоначально он назвал выделенное вещество нуклеином (от лат. nucleus -ядро). Затем работавший в той же лаборатории А. Коссель обнаружил, что в состав нуклеиновых кислот входят пуриновые и пиримидиновые основания и простейшие углеводы. В начале 1900 годов в лаборатории П. Левина в США был расшифрован углеводный компонент этих нуклеиновых кислот.

В установлении роли ДНК в клетках также было несколько этапов. Особенно усиленно разработкой этого вопроса занимались американские ученые. В 1944 г. именно в США группе ученых-микробиологов О. Эвери, К. Мак-Леоду и М. Мак-Карти удалось установить, что свободная молекула ДНК обладает трансформирующей активностью, т.е. способностью переносить свойства от одного организма к другому. Это было революционное открытие, родившее новую науку, изучавшую вопросы наследственности на молекулярном уровне. Центральное место в этой науке отводилось исследованию роли ДНК. ДНК, являясь "хранительницей" материальной основы генетической информации, контролирует биосинтез белка в клетках и отвечает за изменчивость клеток. Именно молекула ДНК отвечает за передачу наследственной информации от одной клетки к другой.