История развития генетики
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. с тартовал 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.
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.
07.03.2020 21:45:20
2020-03-07 21:45:20
Источники:
Https://iu. ru/video-lessons/fd378c0f-18cf-4bc2-9fac-d82075c5f0ae
История развития генетики » /> » /> .keyword { color: red; }
История развития генетикиИстория развития генетики
История развития генетики
Генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов, а также механизмы эволюции живого. Наследственностью называется свойство одного поколения передавать другому признаки строения, физиологические свойства и специфический характер индивидуального развития. Свойства наследственности реализуются в процессе индивидуального развития.
Наряду со сходством с родительскими формами в каждом поколении возникают те или иные различия у потомков, как результат проявления изменчивости.
Изменчивостью называется свойство, противоположное наследственности, заключающееся в изменении наследственных задатков – генов и в изменении их проявления под влиянием внешней среды. Отличия потомков от родителей возникают также вследствие возникновения различных комбинаций генов в процессе мейоза и при объединении отцовских и материнских хромосом в одной зиготе. Здесь надо отметить, что выяснение многих вопросов генетики, особенно открытие материальных носителей наследственности и механизма изменчивости организмов, стало достоянием науки последних десятилетий, выдвинувших генетику на передовые позиции современной биологии. Основные закономерности передачи наследственных признаков были установлены на растительных и животных организмах, они оказались приложимы и к человеку. В своем развитии генетика прошла ряд этапов.
Первый этап ознаменовался открытием Г. Менделем (1865) дискретности (делимости) наследственных факторов и разработкой гибридологического метода, изучения наследственности, т. е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства. Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и при знаки организма развиваются под контролем наследственных факторов (генов), которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, не растворяются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга.
Значение открытий Г. Менделя оценили после того, как его законы были вновь переоткрыты в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Результаты гибридизации, полученные в первое десятилетие XX в. на различных растениях и животных, полностью подтвердили менделевские законы наследования признаков и показали их универсальный характер по отношению ко всем организмам, размножающимся половым путем. Закономерности наследования признаков в этот период изучались на уровне целостного организма (горох, кукуруза, мак, фасоль, кролик, мышь и др.).
Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена – величайшего открытия естествознания XX в., а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии. В 1901–1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.
Важное значение имели работы датского ботаника В. Иоганнсена, который изучал закономерности наследования на чистых линиях фасоли. Он сформулировал также понятие «популяциям» (группа организмов одного вида, обитающих и размножающихся на ограниченной территории), предложил называть менделевские «наследственные факторы» словом ген, дал определения понятий «генотип» и «фенотип».
Второй этап характеризуется переходом к изучению явлений наследственности на клеточном уровне (питогенетика). Т. Бовери (1902–1907), У. Сэттон и Э. Вильсон (1902–1907) установили взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз). Развитие учения о клетке привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены, контролирующие те или иные признаки, не что иное, как участки хромосом. Это послужило важной предпосылкой утверждения хромосомной теории наследственности. Решающее значение в ее обосновании имели исследования, проведенные на мушках дрозофилах американским генетиком Т. Г. Морганом и его сотрудниками (1910–1911). Ими установлено, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке, образуя группы сцепления. Число групп сцепления генов соответствует числу пар гомологичных хромосом, и гены одной группы сцепления могут перекомбинироваться в процессе мейоза благодаря явлению кроссинговера, что лежит в основе одной из форм наследственной комбинативной изменчивости организмов. Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.
Третий этап в развитии генетики отражает достижения молекулярной биологии и связан с использованием методов и принципов точных наук – физики, химии, математики, биофизики и др. – в изучении явлений жизни на уровне молекул. Объектами генетических исследований стали грибы, бактерии, вирусы. На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория «один ген – один фермент» (Дж. Бидл и Э. Татум, 1940): каждый ген контролирует синтез одного фермента; фермент в свою очередь контролирует одну реакцию из целого ряда биохимических превращений, лежащих в основе проявления внешнего или внутреннего признака организма. Эта теория сыграла важную роль в выяснении физической природы гена как элемента наследственной информации.
В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон, опираясь на результаты опытов генетиков и биохимиков и на данные рентгеноструктурного анализа, создали структурную модель ДНК в форме двойной спирали. Предложенная ими модель ДНК хорошо согласуется с биологической функцией этого соединения: способностью к самоудвоению генетического материала и устойчивому сохранению его в поколениях – от клетки к клетке. Эти свойства молекул ДНК объяснили и молекулярный механизм изменчивости: любые отклонения от исходной структуры гена, ошибки самоудвоения генетического материала ДНК, однажды возникнув, в дальнейшем точно и устойчиво воспроизводятся в дочерних нитях ДНК. В последующее десятилетие эти положения были экспериментально подтверждены: уточнилось понятие гена, был расшифрован генетический код и механизм его действия в процессе синтеза белка в клетке. Кроме того, были найдены методы искусственного получения мутаций и с их помощью созданы ценные сорта растений и штаммы микроорганизмов – продуцентов антибиотиков, аминокислот.
В последнее десятилетие возникло новое направление в молекулярной генетике – генная инженерия – система приемов, позволяющих биологу конструировать искусственные генетические системы. Генная инженерия основывается на универсальности генетического кода: триплеты нуклеотидов ДНК программируют включение аминокислот в белковые молекулы всех организмов – человека, животных, растений, бактерий, вирусов. Благодаря этому можно синтезировать новый ген или выделить его из одной бактерии и ввести его в генетический аппарат другой бактерии, лишенной такого гена.
Таким образом, третий, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности и селекции растительных и животных организмов, выявил важную роль генетики в медицине, в частности, в изучении закономерностей наследственных болезней и физических аномалий человека.
Он сформулировал также понятие популяциям группа организмов одного вида, обитающих и размножающихся на ограниченной территории, предложил называть менделевские наследственные факторы словом ген, дал определения понятий генотип и фенотип.
03.06.2018 18:14:01
2018-06-03 18:14:01
Источники:
История генетики » /> » /> .keyword { color: red; }
История развития генетикиИстория генетики
История генетики
Хотя история генетики началась в XIX веке, еще древние люди замечали, что животные и растения передают в ряду поколений свои признаки. Другими словами, было очевидно, что в природе существует наследственность. При этом отдельные признаки могут изменяться. То есть помимо наследственности в природе существует изменчивость.
Наследственность и изменчивость относятся к основным свойствам живой материи. Долгое время (до XIX-XX веков) истинная причина их существования была скрыта от человека. Это порождало ряд гипотез, которые можно разделить на два типа: прямое наследование и непрямое наследование.
Приверженцы прямого наследования (Гиппократ, Ламарк, Дарвин и др.) предполагали, что дочернему организму через определенные субстанции (геммулы по Дарвину), собирающиеся в половых продуктах, передается информация от каждого органа и каждой части тела родительского организма. По Ламарку следовало, что повреждение или сильное развитие органа напрямую передастся следующему поколению. Гипотезы непрямого наследования (Аристотель в IV в. до н. э., Вейсман в XIX в.) утверждали, что половые продукты образуются в организме отдельно и «не знают» об изменениях в органах тела.
В любом случае обе гипотезы искали «субстрат» наследственности и изменчивости.
История генетики как науки началась с работ Грегора Менделя (1822-1884), который в 60-х годах провел систематические и многочисленные опыты над горохом, установил ряд закономерностей наследственности, впервые высказал предположения об организации наследственного материала. Правильный выбор объекта исследования, изучаемых признаков, а также научная удача позволили ему сформулировать три закона:
Мендель понял, что наследственный материал дискретен, представлен отдельными задатками, передающимися потомству. При этом каждый задаток отвечает за развитие определенного признака организма. Признак обеспечивается парой аллельных задатков, пришедших с половыми клетками от обоих родителей.
В то время научному открытию Менделя не придали особого значения. Его законы были переоткрыты в начале XX века несколькими учеными на разных растениях и животных.
В 80-х годах XIX века были описаны митоз и мейоз, в ходе которых между дочерними клетками закономерно распределяются хромосомы. В начале XX века Т. Бовери и У. Сеттон пришли к выводу, что Преемственность свойств в ряду поколений организмов определяется преемственностью их хромосом. То есть к этому периоду времени научный мир понял, в каких структурах заключается «субстрат» наследственности.
У. Бэтсоном был открыт Закон чистоты гамет, а наука о наследственности и изменчивости впервые в истории была названа им генетикой. В. Иогансен ввел в науку понятия гена (1909 г.), генотипа и фенотипа. В то время ученые уже поняли, что Ген представляет собой элементарный наследственный фактор. Но его химическая природа еще не была известна.
В 1906 году было открытоЯвление сцепления генов, в том числе Наследование признаков, сцепленное с полом. Понятие генотипа подчеркивало, что гены организма не просто набор независимых единиц наследственности, они образуют систему, в которой наблюдаются определенные зависимости.
Параллельно с изучением наследственности происходили открытия закономерностей изменчивости. В 1901 году де Фризом были заложены основы учения о мутационной изменчивости, связанной с возникновением изменений в хромосомах, что приводит к возникновению изменений признаков. Чуть позже было обнаружено, что мутации часто возникают при воздействии радиации, определенных химических веществ и др. Таким образом было доказано, что хромосомы являются не только «субстратом» наследственности, но также изменчивости.
В 1910 году, во многом обобщая более ранние открытия, группой Т. Моргана была разработана хромосомная теория:
Гены находятся в хромосомах и расположены там линейно.
У каждой хромосомы есть гомологичная ей.
От каждого из родителей потомок получает по одной из каждых гомологичных хромосом.
Гомологичные хромосомы содержат одинаковый набор генов, но аллели генов могут быть разными.
Гены, находящиеся в одной хромосоме, наследуются совместно (сцеплено) при условии их близкого расположения.
Чем дальше друг от друга в хромосоме находятся гены, тем более вероятен кроссинговер (обмен участками с гомологичной хромосомой).
Среди прочего в начале XX века была обнаружена внехромосомная, или цитоплазматическая, наследственность, связанная с митохондриями и хлоропластами.
Химический анализ хромосом показал, что они состоят из белков и нуклеиновых кислот. В первой половине XX века многие ученые склонялись к мнению, что белки являются носителями наследственности и изменчивости.
В 40-х годах XX века в истории генетики происходит скачок. Исследования переходят на молекулярный уровень.
В 1944 году обнаруживается, что за наследственные признаки отвечает такое вещество клетки как ДНК. ДНК признается носителем генетической информации. Чуть позже было сформулировано, что Один ген кодирует один полипептид.
В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру ДНК. Оказалось что это Двойная спираль, состоящая из нуклеотидов. Ими была создана пространственная модель молекулы ДНК.
Позже были открыты следующие свойства генетического кода (60-е годы):
Каждая аминокислота полипептида кодируется триплетом (тремя азотистыми основаниями в ДНК).
Каждую аминокислоту кодирует один триплет или более.
Триплеты не перекрываются.
Считывание начинается со стартового триплета.
В ДНК нет «знаков препинания».
В 70-х годах в истории генетики происходит еще один качественный скачок – развитие генной инженерии. Ученые начинают Синтезировать гены, изменять геномы. В это время активно изучаются Молекулярные механизмы, лежащие в основе различных физиологических процессов.
В 90-х годах Секвенируются геномы (расшифровывается последовательность нуклеотидов в ДНК) многих организмов. В 2003 году был завершен проект по секвенированию генома человека. В настоящее время существуют Геномные базы данных. Это дает возможность комплексно исследовать физиологические особенности, заболевания человека и других организмов, а также определять родственную связь между видами. Последнее позволило систематике живых организмов выйти на новый уровень.
ДНК признается носителем генетической информации.
18.12.2019 16:08:26
2019-12-18 16:08:26