Основы генетики

Введение

Основные этапы и направления развития генетики Менделеевский период Генетика стала наукой с открытием после открытия Грегором Менделем в 1865-ом году законов расщепления признаков при скрещивании. Грегор Иоганн Мендель (1822—1884) вступил в августинский монастырь города Брно, где и занимался своими опытами.

С юности Грегор интересовался естествознанием. Будучи скорее любителем, чем профессиональным ученым-биологом, Мендель постоянно экспериментировал с различными растениями и пчелами. В 1856 году он начал классическую работу по гибридизации и анализу наследования признаков у гороха.

Он высевал горох на протяжении восьми лет, манипулируя двумя десятками разновидностей этого растения, различных по окраске цветков и по виду семян. Он проделал десять тысяч опытов.

Изучая форму семян у растений, полученных в результате скрещиваний, он ради уяснения закономерностей передачи лишь одного признака («гладкие — морщинистые») подверг анализу 7324 горошины. Каждое семя он рассматривал в лупу, сравнивая их форму и делая записи.

Мендель так сформулировал цель этой серии опытов: «Задачей опыта и было наблюдать эти изменения для каждой пары различающихся признаков и установить закон, по которому они переходят в следующих друг за другом поколениях. Поэтому опыт распадается на ряд отдельных экспериментов по числу наблюдаемых у опытных растений константно-различающихся признаков».

С опытов Менделя начался другой отсчет времени, главной отличительной чертой которого стал опять же введенный Менделем гибридологический анализ наследственности отдельных признаков родителей в потомстве Трудно сказать, что именно заставило естествоиспытателя обратиться к абстрактному мышлению, отвлечься от голых цифр и многочисленных экспериментов. Но именно оно позволило скромному преподавателю монастырской школы увидеть целостную картину исследования; увидеть ее лишь после того, как пришлось пренебречь десятыми и сотыми долями, обусловленными неизбежными статистическими вариациями. Только тогда он смог открыть свой закон расщепления: определенные типы скрещивания в разном потомстве дают соотношение 3:1, 1:1, или 1:2:1. Мендель же предложил обозначения, которые используются в генетике и сегодня — заглавные и строчные буквы для обозначения доминантных и рецессивных генов, но гены были открыты только в середине 20-ого века, так что Мендель обладал гениальной научной интуицией.

Хромосомный период Так как Мендель не был профессиональным ученым, его открытия остались без внимания и были переоткрыты Х. де Фризом, Э. Чермаком только в 1900;ом году. С этого времени началось бурное развитие генетики, а главное внимание было сосредоточено на исследовании закономерностей наследования потомками признаков родительских особей. Основным методом являлся метод гибридологического анализа. Он состоит в точной статистической характеристике распределения признаков в популяции потомков, полученных при скрещивании специально подобранных особей.

Усовершенствованные методы позволили изучить мейоз, митоз и процесс оплодотворения и на основе этого сформулировать хромосомную теорию наследственности (хромосомы — носители наследственной информации на клеточном уровне) и теорию гена как материальной основы наследственности. Основателями хромосомной теории являются Т. Х. Морган (1911 г.).

Толчок к дальнейшему развитию дало открытие мутагенного действия рентгеновских лучей (Г.А.Надсон и Г. С. Филиппов, 1925 г.). Это позволило генетикам не выбирать и закреплять природные мутации, а создавать их самим. Это открытие лежит в основе радиационной генетики. Более эффективным оказался химический мутагенез и самым известным химическим мутагеном является колхицин. Он препятствует разделению хромосом во время митоза, тем самым образуются полиплоидные клетки. Результатом этого открытия стало изучение тонкой структуры гена, его строения из субъединиц и особенностей функционирования. Полиплоидия позволила получить ценные для селекции сорта.

Помимо чисто прикладных связей генетики и селекции, проводятся исследования в теоретических областях. Эволюционная генетика способствовала окончательному утверждению теории эволюции Чарлза Дарвина. Она изучает генетические механизмы естественного отбора, роль отдельных генов и мутационного процесса в эволюции. Наибольший вклад в генетику популяций внес С. С. Четвериков (1926г.). Он создал стройную картину, которая была синтезом менделизма и эволюционных идей Дарвина.

По мере понимания процессов наследования и выведения новых пород, проявилось единство генетики и селекции, ярче всего проявившееся в работах Н. И. Вавилова. Он открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и обосновал теорию центров происхождения культурных растений. В созданном им ВНИИРе (Всесоюзный Научно-исследовательский институт растениеводства) был накоплен огромный фактический материал по семенам современных культурных растений и их диких предков. Эта коллекция является крупнейшей в мире. Она помогает выводить новые сорта от дикого предка, проводить отдаленное скрещивание и служит банком геном популяции.