Генетика и эволюция

Генетика – это биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов и методах их управления.

Ген – материальный носитель наследственности. Представляет собой участок молекулы ДНК в хромосоме. Основными свойствами генетического материала являются: дискретность, непрерывность, линейность, относительная стабильность. Совокупность генов данной клетки или организма составляет его генотип.

В процессе взаимодействия генотипа и внешней среды формируется фенотип — совокупность всех при­знаков и свойств особи. Однозначного соответствия между фенотипом и генотипом нет, так как изменения гено­типа не всегда сопровождаются изменением фенотипа, а из­менения фенотипа не обязательно связаны с изменениями ге­нотипа.

Программа структуры организма, его поведения и будущего записана в генах, которые, по словам Дж. Уотсона, занимают столь важное место в живой природе, что нельзя понять сущность жизни, не изучив генов, так как все живые организмы действуют по определенным генетичес­ким программам. Именно Дж. Уотсон совместно с Ф. Криком расшифровали структуру генов и принципы их изменения. Вы­яснилось, что гены способны делиться (раздваиваться, матрично копироваться). В генах закодирована информация о будущем синтезе белка, причем очередность и порядок его самосборки определяются структурой ДНК.

Однако структура генов была расшифрована не так давно, а генетика как наука стала активно развиваться еще в XIX в., и в ее основу легли закономерности наследственнос­ти, обнаруженные биологом Г. Менделем.

Наследственность — это свойство организмов переда­вать свои признаки и особенности следующему поколе­нию, которое позволяет живым организмам сохранять из поколения в поколение характерные черты вида, породы, сорта.

Наследственность осуществляется через размно­жение. При бесполом, или вегетативном, размноже­нии новое поколение развивается или из одноклеточ­ных зачатков (спор), или из многоклеточных образований (почкование гидры, размножение растений клубнями, луко­вицами и т.п.). При поло­вом размножении новые поколения возникают в результате оплодотворения - слияния женской и мужской половых клеток. Следовательно, материальная основа наследствен­ности заключена в половых клетках мужской и женской особях - родителей. Именно через половые клетки и их гены (а зна­чит, и ДНК) осуществляется связь между поколениями. Од­нако объединение в результате оплодотворения генетиче­ского материала материнской и отцовской клеток приводит к образованию нового генотипа, обладающего своей специ­фичностью, несхожей со специфичностью генов каждого родителя.

Эволюция особей, размножающихся половым путем, была бы невозможной, если бы генетические про­граммы воспроизводились абсолютно точно. Имен­но поэтому копирование генетических программ - репли­кация ДНК - происходит с высочайшей, но не абсолютной точностью, довольно редко, но возникают ошибки - мута­ции генов. В результате мутации генетические программы, которыми располагают живые организмы, изменяются ес­тественным путем и рождаемые особи могут иметь иные признаки. Иногда мутации имеют отрицательный результат: способствуют возникновению болезней, ослаблению ор­ганизма, но часто мутации бывают и положительными — способствуют большей приспосабливаемости отдельных особей, а затем и целого вида к изменившимся условиям внешней среды.

Все особи в пределах одного вида различны, это свой­ство называется изменчивостью.

Изменчивость - это присущее всему живому свойство изменять свои биохимические, морфологические и физи­ологические признаки на любом этапе развития, а не толь­ко на уровне зачатия и развития плода, когда формирует­ся генотип особи.

Таким образом, различия между особями одного вида могут зависеть как от изменений наследственных свойств организма, так и от изменения внешних условий, в которых происходит развитие организма. В зависимости от этого раз­личают наследственную и ненаследственную изменчи­вость. В основе наследственной, или генотипической, измен­чивости лежит изменение генетического материала на любом уровне его организации, в том числе и мутации генов.

Ни наследственность, ни окружающая среда не являются неизменными. В мире нельзя найти двух людей, за исключением однояйцовых близнецов (развивших­ся из одной оплодотворенной яйцеклетки), обладающих оди­наковым набором генов. Нельзя также найти двух людей, про­живших жизнь в одинаковых условиях. Именно эти факторы способствуют эволюции. Наличие генетической программы обеспечивает наследование организмом признаков предков и его видовых особенностей, а влияние условий существо­вания в период развития организма определяет отклонения, индивидуальные отличия, которые могут не затронуть гене­тический аппарат половых клеток и не передаться затем по наследству следующим поколениям, а могут и закрепиться в генах.

Знание законов наследственности, сформулированных Г. Менделем, их дальнейшее изучение и практическое применение позволяют понять процесс зарождения и эволюции, разработать методы генетической идентификации личности, меры по защите наследственного аппарата чело­века от вредных влияний окружающей среды, а также спо­собы коррекции наследственных недугов.