Становление науки о наследственности

Первые шаги генетики

Биологические науки на современном этапе достигли небывалых успехов. Такие успехи связаны, прежде всего, с раскрытием механизмов и сущности явлений наследственности. Испокон веков человек стремился узнать, почему от каждого живого организма рождается ему подобный. И при всем этом не отмечается абсолютной схожести родителей и потомства ни в физических признаках, ни в характере. Теперь очевидно, что схожесть родителей и потомков организмов одного вида определяется наследственностью, а их отличительные особенности — изменчивостью. Два свойства — наследственность и изменчивость характерны не только для человека, но и для всего живого на Земле. Изучением этих важнейших свойств живых существ занимается наука, называемая генетикой. Дубинин Н. Генетика и человек. М., 1978. С. 3.

Генетика как наука возникла на рубеже XIX и XX веков. Официальным годом ее рождения считается 1900 год, когда три ученых из разных стран (А. Корренс из Австрии, К. Чермак из Швейцарии и Г. Де Фриз из Голландии) независимо друг от друга в своих исследованиях обнаружили, что в передаче отдельных признаков от родителей потомству существуют определенные закономерности. Однако, изучение литературы показало, что закономерности, выявленные этими тремя учеными, были установлены еще в 1865 году на садовом горохе чешским ученым-естествоиспытателем Грегором Менделем. Таким образом, оказалось, что в 1900 году произошло не открытие законов наследственности, а переоткрытие.

Каковы же были установленные законы наследственности? Рассмотрим их на примере опытов Г. Менделя. Так, Г. Мендель скрещивал, т. е. проводил перекрестное опыление разных сортов самоопыляющегося растения гороха, отличающихся по форме (гладкие и морщинистые) и цвету (желтые и зеленые) семян. При анализе в потомстве одного из этих признаков, например цвета семян, оказывалось, что в первом поколении проявляется лишь один из родительских признаков — желтый цвет. А второй признак — зеленый цвет в первом поколении F₁ исчезал. Данное поколение Г. Мендель оставлял самоопыляться. Полученное от него второе поколение F₂ имело семена как желтого, так и зеленого цвета в соотношении 3: 1, т. е. желтых семян оказывалось в 3 раза больше, чем зеленых (в опытах Менделя 6022 желтых и 2001 зеленых).

Эти и огромное количество других подобных опытов позволили Г. Менделю сформулировать знаменитые законы:

• 1. Единообразия первого поколения.
• 2. Расщепления родительских признаков во втором поколении.
• 3. Независимого комбинирования признаков. Согласно этому закону два различных признака наследуются независимо друг от друга, расщепляясь во втором поколении в соотношении 9:3:3:1.

За период с 1900 года и до наших дней в генетике были сделаны большие открытия. В частности, установлены материальные носители наследственности в клетке в виде хромосом, в которых заключены молекулы дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК). ДНК входит в состав клеточного ядра хромосом, в них хранится и через них передается генетическая (наследственная) информация от родителей потомству. Определены способы хранения и механизмы действия генетической информации в клетке.

Как генетический материал ДНК была идентифицирована в 1944 г., когда Эвери, МакЛеод и МакКарти показали, что фенотип бактерии можно изменить, если клетки одного штамма обработать ДНК другого штамма, но не его белком или РНК. В 1953 г. Уотсон и Крик вывели двухспиральную структуру ДНК, в которой пары оснований A — T (аденин — тимин) и Г — Ц (гуанин — цитозин) расположены между нитями, и такая модель сразу объяснила как кодирование генетической информации, так и репликацию генетического материала МакКонки Э. Геном человека. М., 2008. С. 8.

Расшифрован генетический код, синтезирован ген — участок ДНК, ответственный за синтез одной молекулы белка-фермента. Ферменты контролируют и реализуют процессы жизнедеятельности клетки и, в конечном счете, формирование внешних признаков организма. Вместе с тем на деятельность генов огромное влияние оказывают условия внешней среды. В связи с этим различают два понятия: генотип как совокупность всех наследственных факторов — генов, получаемых потомками от родителей; фенотип — совокупность внешних признаков, возникающих при взаимодействии генотипа и внешней среды. Следовательно, в формировании фенотипа организма важны как генотип, так и внешняя среда, в которой происходит развитие особи.

Закономерности генетики в большинстве случаев носят универсальный характер. Они одинаково важны и для растений, и для животных. Велико значение генетических структур и для человека.