Содержание
История развития генетики
С давних времен человек пользовался генетическими методами для улучшения пород домашних животных и сортов растений, но делал это бессознательно, не представляя механизмов этих методов. Уже 6000 лет назад человек понимал, что некоторые признаки могут наследоваться и передаваться от одного поколения другому.
Лишь в начале XX века ученые осознали важность законов наследственности и ее механизмов. Первый шаг в этом направлении осуществил австрийский монах, природовед Грегор Мендель(1822-1884 гг.), который в 1866 году опубликовал статью «Опыты над растительными гибридами». В статье Мендель изложил основы современной генетики. Сообщение об опытах сделал раньше, в 1865 году на заседании Общества любителей природоведения.
Грегор Иоганн Мендель родился в Моравии. В 1843 году вступил в монастырь августинцев в Врюнне в Австро-Венгрии (ныне г. Брно, Чешская республика). Позднее отбыл в Вену на два года, где изучал в университете естественную историю и математику. В 1853 году вернулся в монастырь. Летом 1856 года начал исследования.
Успехи Г. Менделя частично зависели от удачного выбора объекта исследования – гороха посевного. Преимущества, которые имеет этот вид:
– имеет много сортов, которые хорошо отличаются один от другого (из 34 сортов Мендель отобрал 22);
– легко выращивать, дает несколько урожаев за один сезон;
– самоопыляющееся растение;
– возможно искусственное опыление;
– дает многочисленное плодовитое потомство.
Опыты Г. Менделя в те времена не привлекли внимания ученых и были забыты на определенный период.
Датой рождения генетики считают 1900 год, когда одновременно три ботаника – голландец Г. де Фриз, немец К. Корренс, австриец Э. Чермак – ознакомились с работой Г. Менделя. Независимо друг от друга они проводили опыты по гибридизации растений, и их результаты оказались приближенными к результатам исследования Менделя.
В 1909 году единицы наследственности датский ботаник Йогансен назвал генами.
С 1911 года Т. Морган с сотрудниками в Колумбийском университете (США) экспериментально доказывают, что носителями генов являются хромосомы, гены в них расположены линейно, формулируют основные положения хромосомной теории.
В 1953 году английский биофизик и генетик Ф. Крик и американский биохимик Дж. Уотсон предложили модель структуры ДНК.
С того времени генетика достигла значительных успехов в объяснении природы наследственности как на уровне организма, так и на уровне гена.
Основные понятия и термины генетики
Генетика
Генетика (от греч. генетикос – относящийся к происхождению) – это раздел биологии, наука, которая изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов. Это название предложил английский ученый У. Бэтсон в 1906 году.
Предметом исследований генетики являются явления наследственности и изменчивости.
Наследственность
Наследственность – это свойство организмов передавать в процессе размножения потомкам способность к определенному типу индивидуального развития и повторять в ряде поколений похожие признаки. Наследственность обеспечивает внутривидовое сходство организмов в ряде поколений.
Изменчивость
Изменчивость – это способность живых организмов приобретать новые признаки во время индивидуального развития. Изменчивость является противоположностью наследственности. Именно она обеспечивает индивидуальное разнообразие особей одного вида.
Изменчивость и наследственность тесно связаны. Новые признаки проявляются лишь благодаря изменчивости и имеют значение в эволюционном процессе видообразования, если наследуются.
Ген
Элементарной единицей наследственности является ген. Ген – это участок молекулы ДНК, который несет информацию о последовательности аминокислот в белке, то есть информацию о наследственном признаке организма.
Под наследственным (генетическим) признаком понимают разные свойства организма, которые передаются потомкам. Генетические признаки делят на качественные и количественные. Качественные: окраска семени, цветка, форма цветка, расположение цветков и т. п. Количественные могут быть измерены. Например: рост, масса, удойность и др.
Альтернативные признаки
Альтернативные признаки – это признаки, проявление которых противоположные, взаимоисключающие, отличные, альтернативные. Например: форма семени – гладкая и морщинистая, окраска цветков – красная и белая и т. д.
Гены в хромосомах расположены в определенном порядке и на определенном месте – локусе. Аллельные гены (аллели) – это гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом, которые определяют состояние определенного признака. Если состояния одинаковые – диплоидная (полиплоидная) клетка (особь) гомозиготная (от греч. гомос – равный, одинаковый, зиготос – соединенное вместе). Если состояния разные – гетерозиготная (от греч. гетерос – разный).
Фенотип
Совокупность всех свойств и признаков организма называется фенотипом (от греч. файнос – представляю, типос – отражение).
Генотип
Совокупность всех генов, определяющих эти признаки и свойства, называется генотипом (от греч. генос – род). Фенотип формируется вследствие взаимодействия генотипа с внешней средой.
Методы генетических исследований
Для решения генетических проблем применяют разные методы, которые можно разделить на специфические, применяющиеся только в генетических исследованиях, и неспецифические.
Специфические методы
Гибридологический метод. Метод заключается в скрещивании организмов, которые различаются между собой определенными признаками, их состояниями. Такое скрещивание называется гибридизацией (от греч. гибрида – смесь). Полученных потомков называют гибридами. Впервые этот метод применил Г. Мендель в своих исследованиях.
Генеалогический метод. Основан на составлении и анализе родословных. Применяется в селекции и медицинской генетике. Дает возможность проследить за наследованием определенного признака.
Неспецифические методы
Близнецовый метод. Используется для выяснения роли факторов окружающей среды на формирование признаков организма. Изучаются однояйцевые близнецы, так как происходят из одной зиготы и всегда имеют один пол, одинаковые генотипы.
Цитогенетический метод. Заключается в изучении хромосом под микроскопом, что дает возможность обнаружить их мутации.
Популяционно-статистический метод. Позволяет изучить распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в популяции, ее генетическую структуру.
Биохимический метод. С его помощью проявляют вещества, несвойственные данному организму. Это дает возможность диагностировать наследственное заболевание, связанное с нарушением обмена веществ.
Рекомбинационный метод. Позволяет составлять карты хромосом, где указаны размещения разных генов.
Кроме этих применяют много других методов. Каждый из них действует на определенном уровне организации в зависимости от особенностей изучаемого объекта.