История развития генетики

24. История развития генетики

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости живых организмов.

Наследственность – способность организма передавать свои признаки и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивает структурную и функциональную преемственность поколений.

Изменчивость – свойство живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки и свойства.

Представления о наследственности и изменчивости складывались с древних времён. Было замечено, что из поколение в поколение организмы получают  от своих родителей определённый набор признаков, характерных для данного биологического вида. В то же время все особи вида имеют индивидуальные особенности.

Исходя из накопленных знаний, древние учёные пытались объяснить, почему на свет появляется ребёнок мужского или женского пола, обладающий теми или иными чертами родителей.

Врач и философ Древней Греции -  Гиппократ считал, что ребёнок формируется при слиянии семени отца и семени матери, которые образуются во всех частях их тела, и поэтому передают ребёнку информацию о том, как должен быть устроен его организм. Ребёнок наследует пол и признаки того родителя, чьё семя победило в борьбе при слиянии.

По представлениям средневековых алхимиков существовали гомУнкулусы – это некие существа, подобные человеку, которые якобы можно было получить искусственно. Один из наиболее известных «рецептов» получения гомункулуса предложен в XVI веке Парацельсом; учёный считал, что заключённая в особом сосуде человеческая сперма при нагревании и некоторых других манипуляциях (закапывании в конский навоз, «магнетизации», суть которой окончательно не ясна) становится гомункулусом. «Вскармливался» гомункулус путём добавления в колбу небольшого количества человеческой крови. Время вызревания гомункулуса, по Парацельсу, — сорок недель.

Лишь в XVIII веке немецкий анатом и физиолог, основоположник современной эмбриологии КаспАр Фридрих Вольф, выступил категорически против таких воззрений.

Знания о наследовании признаков с древних времён широко применялись в сельском хозяйстве. Для разведения животных преимущественно отбирались особи, обладающие наиболее ярко выраженными качествами, необходимыми человеку: коровы – с наибольшими удоями молока, куры – с высокой яйценоскостью, самые выносливые лошади. Сохранились вавилонские глиняные таблички, на которых записаны возможные признаки потомства при скрещивании лошадей. Однако, такая работа проводилась интуитивно, т.к. ещё не была разработана её теоретическая основа, не были выяснены механизмы и закономерности наследования признаков.

Основоположником генетики как науки является австрийский ботаник и священнослужитель Грегор Мендель, который в 1865 году опубликовал доклад «Опыты над растительными гибридами», в котором сформулировал законы, объясняющие механизм наследования признаков, известные сегодня как «Законы Менделя». Однако, эта работа не вызвала интереса в научных кругах и не была востребована почти 35 лет. В 1900 г. законы Георга Менделя «переоткрыли» независимо друг от друга немецкий ботаник Карл Эрих Корренс, австрийский генетик Эрих Чермак-Зейзенегг и голландский ботаник ГУго (Хуго) де Фриз.

Неоценимым вкладом в развитие генетики стала мутационная теория, разработанная Хуго де Фризом и опубликованная в 1901 г. Наблюдая изменчивость растения ослинник Ламарка, он пришёл к выводу, что биологический вид может разделяться на различные виды. Это явление он назвал мутациями. Де Фриз пришёл к убеждению, что новые виды возникают путем внезапного появления резких изменений, которые превращают один вид в другой.
С момента «переоткрытия» законов Менделя началось стремительное развитие науки о наследственности и изменчивости, которой в 1907 г.  английский биолог Уильям Бэтсон дал название – генетика.

В 1903 г. впервые была высказана гипотеза о том, что носителями наследственной информации являются хромосомы.

1909 г. датский биолог Вильгельм Иогансен  проводя опыты над ячменём и  фасолью доказал неэффективность искусственного отбора у самоопыляющихся растений,  и на основе этих исследований ввёл в генетику понятие чистые линии.

В 1903 г. вышла его работа «О наследовании в популяциях и чистых линиях», в которой он впервые употребил термин популяция, а в 1909 г в работе «Элементы точного учения наследственности» Иогансен применил термины: ген, генотип и фенотип. 

В 1910 г. американский биолог Томас Хант Морган, один из основоположников генетики, проведя длительные и сложные исследования явления наследственности и изменчивости признаков на плодовой мушке дрозофиле, разработал теорию о генах как носителях определенных наследственных свойств. Тысячи экспериментов, проведенных с дрозофилой, позволили составить карты, по которым можно определить местоположение генов в хромосоме. Это позволило предположить, что гены растений и животных расположены в хромосомах, и каждый ген локализован в точно определенном локусе. В 1933 г. Морган стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».

Первая полная генетическая карта хромосомы была составлена в 1913 г. учеником и сотрудником Моргана – Альфредом Стёртевантом. 

Российский и советский учёный –генетик, ботаник и селекционер Николай Иванович Вавилов внёс весомый вклад в разработку учения о биологическом виде, сформулировал закон гомологических рядов наследственности и изменчивости, который обеспечил тесную связь генетики, селекции и эволюционного учения.

Фредерик Гриффит, английский генетик и врач в 1928 г. поставил эксперимент с целью разработки вакцины от пневмонии и обнаружил молекулу, которая передавалась от одной бактерии к другой. Было установлено существование «трансформирующего принципа», позднее идентифицированного как ДНК.

В 1941 г. американские генетики Эдвард ТЕйтем и Джордж Бидл доказали, что в генах закодирована информация о структуре белков и выдвинули концепцию «один ген - один фермент», которая стала основой биохимической генетики.

В 1953 г. была расшифрована структура ДНК. Американский биолог Джеймс Уотсон и британский молекулярный биолог, биофизик и нейробиолог Фрэнсис Крик установили, что она представляет собой двойную спираль.

Вариант полной последовательности генома человека был опубликован проектом «Геном человека» в 2003 году. Однако до сих пор некоторые элементы генома не поддаются секвенированию (определению последовательности нуклеотидов в гене) современными технологиями, а наши знания о геноме человека остаются неполными.

А в 2008 г.  стартовал международный проект по расшифровке геномов 1000 человек, принадлежащих к разным расовым и национальным группам.

В 2010 г. в институте Крейга Вентера впервые была создана "искусственная жизнь" - живая клетка с синтезированным геномом.

Современная генетика — один из важнейших разделов биологии, развивающийся быстрыми темпами. Этому способствуют очень

важные открытия последних лет в области эмбриологии, цитологии, биохимии, биофизики.
Роль генетики во многих областях жизнедеятельности человека велика. Знания, полученные генетиками, широко применяются в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, палеонтологии, спорте и других областях.