Повідомлення з біології на тему генетика. Історія розвитку генетики. Досягнення і проблеми сучасної генетики

Хоча історія генетики почалася в XIX столітті, ще стародавні люди помічали, що тварини і рослини передають в ряду поколінь свої ознаки. Іншими словами, було очевидно, що в природі існує спадковість. При цьому окремі ознаки можуть змінюватися. Тобто крім спадковості в природі існує мінливість. Спадковість і мінливість відносяться до основних властивостей живої матерії. Довгий час (до XIX-XX століть) істинна причина їх існування була прихована від людини. Це породжувало ряд гіпотез, які можна розділити на два типи: пряме успадкування і непряме успадкування.

прихильники прямого успадкування(Гіппократ, Ламарк, Дарвін та ін.) Припускали, що дочірньому організму через певні субстанції (геммули за Дарвіном), що збираються в статевих продуктах, передається інформація від кожного органу і кожної частини тіла батьківського організму. За Ламарку випливало, що пошкодження або сильне розвиток органу безпосередньо передасться наступному поколінню. гіпотези непрямого успадкування(Аристотель в IV ст. До н. Е., Вейсман в XIX в.) Стверджували, що статеві продукти утворюються в організмі окремо і «не знають» про зміни в органах тіла.

У будь-якому випадку обидві гіпотези шукали «субстрат» спадковості і мінливості.

Історія генетики як науки почалася з робіт Грегора Менделя (1822-1884), який в 60-х роках провів систематичні і численні досліди над горохом, встановив ряд закономірностей спадковості, вперше висловив припущення про організацію спадкового матеріалу. Правильний вибір об'єкта дослідження, досліджуваних ознак, а також наукова удача дозволили йому сформулювати три закони:

Мендель зрозумів, що спадковий матеріал дискретний, представлений окремими задатками, що передаються потомству. При цьому кожен завдаток відповідає за розвиток певної ознаки організму. Ознака забезпечується парою задатків, які прийшли зі статевими клітинами від обох батьків.

У той час науковому відкриттю Менделя не надали особливого значення. Його закони були перевідкриття на початку XX століття декількома вченими на різних рослинахі тварин.

У 80-х роках XIX століття були описані мітоз і мейоз, в ході яких між дочірніми клітинами закономірно розподіляються хромосоми. На початку XX століття Т. Бовери і У. Сеттон прийшли до висновку, що спадкоємність властивостей в ряду поколінь організмів визначається спадковістю їхніх хромосом. Тобто до цього періоду часу науковий світ зрозумів, в яких структурах полягає «субстрат» спадковості.

У. Бетсоном був відкритий закон чистоти гамет, А наука про спадковість і мінливість вперше в історії була названа їм генетикою. В. Йогансен ввів в науку поняття (1909 г.), генотипу і фенотипу. У той час вчені вже зрозуміли, що ген являє собою елементарний спадковий фактор. Але його хімічна природа ще не була відома.

У 1906 році було відкрито явище зчеплення генів, в тому числі успадкування ознак, зчеплене з підлогою. Поняття генотипу підкреслювало, що гени організму не просто набір незалежних одиниць спадковості, вони утворюють систему, в якій спостерігаються певні залежності.

Паралельно з вивченням спадковості відбувалися відкриття закономірностей мінливості. У 1901 році де Фріз були закладені основи вчення про мутаційної мінливості, пов'язаної з виникненням змін у хромосомах, що призводить до виникнення змін ознак. Трохи пізніше було виявлено, що часто виникають при впливі радіації, певних хімічних речовин і ін. Таким чином було доведено, що хромосоми є не тільки «субстратом» спадковості, але також мінливості.

У 1910 році, багато в чому узагальнюючи більш ранні відкриття, групою Т. Моргана була розроблена хромосомна теорія:

Гени знаходяться в хромосомах і розташовані там лінійно.

У кожної хромосоми є гомологичная їй.

Від кожного з батьків нащадок отримує по одній з кожних гомологічниххромосом.

Гомологічні хромосоми містять однаковий набір генів, але аллели генів можуть бути різними.

Гени, що знаходяться в одній хромосомі, успадковуються спільно() За умови їх близьке розташування.

Серед іншого на початку XX століття була виявлена ​​Позахромосомна, або цитоплазматическая, спадковість, пов'язана з мітохондріями і хлоропластами.

Хімічний аналіз хромосом показав, що вони складаються з білків і нуклеїнових кислот. У першій половині XX століття багато вчених схилялися до думки, що білки є носіями спадковості і мінливості.

У 40-х роках XX століття в історії генетики відбувається стрибок. Дослідження переходять на молекулярний рівень.

У 1944 році виявляється, що за спадкові ознаки відповідає така речовина клітини як. ДНК визнається носієм генетичної інформації.Трохи пізніше було сформульовано, що один ген кодує один поліпептид.

У 1953 р Д. Уотсон і Ф. Крик розшифрували структуру ДНК. Виявилося що це подвійна спіраль, що складається з нуклеотидів. Ними була створена просторова модель молекули ДНК.

Пізніше були відкриті такі властивості (60-ті роки):

Кожна амінокислота поліпептиду кодується кодонів(Трьома азотистими підставами в ДНК).

Кожну амінокислоту кодує один триплет або більше.

Триплети не перекриваються.

Зчитування починається зі стартового триплета.

У ДНК немає «знаків пунктуації».

У 70-х роках в історії генетики відбувається ще один якісний стрибок - розвиток генної інженерії. вчені починають синтезувати гени, змінювати геноми. У цей час активно вивчаються молекулярні механізми, що лежать в основі різних фізіологічних процесів.

У 90-х роках секвеніруют геноми(Розшифровується послідовність нуклеотидів в ДНК) багатьох організмів. У 2003 році було завершено проект з секвенування генома людини. В даний час існують геномні бази даних. Це дає можливість комплексно досліджувати фізіологічні особливості, захворювання людини та інших організмів, а також визначати родинний зв'язок між видами. Останнє дозволило систематики живих організмів вийти на новий рівень.

Реферат на тему: Генетика

ВСТУП

1. ГЕНЕТИКА СТАТІ

1.1. Генетичні механізми формування статі

1.2. Успадкування ознак, зчеплених зі статтю

1.3. Успадкування ознак, контрольованих підлогою

1.4. Хромосомна теорія спадковості

1.5. механізм зчеплення

2. БІОТЕХНОЛОГІЇ І ГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ

2.1. біотехнології

2.2. Генна інженерія

ВИСНОВОК

Список використаних джерел

ВСТУП

У своєму рефераті я розгляну такі питання, як закони успадкування, генну інженерію і біотехнології.

Генетика є однією з найпрогресивніших наук природознавства. Її досягнення змінили природничо і багато в чому філософське розуміння явищ життя. Роль генетики для практики селекції та медицини дуже велика. Значення генетики для медицини буде зростати з кожним роком, бо генетика стосується найпотаємніших сторін біології та фізіології людини. Завдяки генетиці, її знань, розробляються методи лікування ряду спадкових захворювань, таких, як фенілкетонурія, цукровий діабет та інші. Тут медико-генетична робота покликана полегшити страждання людей від дії дефектних генів, отриманих ними від батьків. Впроваджуються в практику прийоми медико-генетичного консультування і прентальной діагностики, що дозволяє попередити розвиток спадкових захворювань.

1. ГЕНЕТИКА СТАТІ

Пол - сукупність ознак, за якими проводиться специфічне поділ особин або клітин, засноване на морфологічних і фізіологічних особливостях, що дозволяє здійснювати в процесі статевого розмноження комбінування в нащадках спадкових задатків батьків.

Морфологічні і фізіологічні ознаки, за якими проводиться специфічне поділ особин, називається статевим.

Ознаки, пов'язані з формуванням і функціонуванням статевих клітин, називається первинними статевими ознаками. Це гонади (яєчники або насінники), їх вивідні протоки, додаткові залози статевого апарату, копулятивні органи. Всі інші ознаки, за якими одна стать відрізняється од іншого, отримали назву вторинних статевих ознак. До них відносять: характер волосяного покриву, наявність і розвиток молочних залоз, будова скелета, тип розвитку підшкірної жирової клітковини, будова трубчастих кісток та ін.

1.1. Генетичні механізми формування статі

Початок вивченню генотипического визначення статі було покладено відкриттям американськими цитологами у комах відмінності у формі, а іноді і в числі хромосом у особин різної статі (Мак-Кланг, 1906, Вілсон, 1906) і класичними дослідами німецького генетика Корренса зі схрещування однодомна і дводомної видів Бріоні . Вілсон виявив, що у клопа Lydaeus turucus самки мають 7 пар хромосом, у самців ж 6 пар однакових з самкою хромосом, а в сьомий парі одна хромосома така ж, як відповідна хромосома самки, а інша маленька.

Пара хромосом, які у самця і самки різні, отримала назву идио, або гетерохромосоми, або статеві хромосоми. У самки дві однакові статеві хромосоми, що позначаються як Х-хромосоми, у самця одна Х-хромосома, інша - Y-хромосома. Решта хромосоми однакові у самця і у самки, були названі аутосомами. Таким чином, хромосомна формула у самки названого клопа запишеться 12A + XX, у самця 2A + XY. У ряду інших організмів, хоча і існує в принципі той же апарат для визначення статі, проте гетерозиготності відносно реалізаторів статі не чоловічі, а жіночі організми. Особи чоловічої статі мають дві однакові статеві хромосоми ZZ, а особини жіночої статі - ZO або ZW. ZZ-ZW тип визначення статі спостерігається у метеликів, птахів, ZZ-ZO - ящірок, деяких птахів.

Зовсім інший механізм визначення статі, званий гаплодіплоідний, широко поширений у бджіл і мурах. У цих організмів немає статевих хромосом: самки - це диплоїдні особини, а самці (трутні) - гаплоїдні. Самки розвиваються з запліднених яєць, а з незапліднених розвиваються трутні.

Людина щодо визначення статі відноситься до типу XX-XY. При гаметогенезе спостерігається типове розщеплювання Менделя за статевими хромосомами. кожна яйцеклітина містить одну Х-хромосому, а інша половина - одну Y-хромосому. Пол нащадка залежить від того, який спермій запліднити яйцеклітину. Пол з генотипом ХХ називають гомогаметною, так як у нього утворюються однакові гамети, що містять тільки Х-хромосоми, а підлога з генотипом XY-гетерогаметним, так як половина гамет містить Х-, а половина - Y-хромосому. У людини генотипів підлогу даного індивіда визначають, вивчаючи клітини. Одна Х-хромосома завжди виявляється в активному стані і має звичайний вигляд. Інша, якщо вона є, буває в стані, що покоїться в вигляді щільного темно-пофарбованого тільця, званого тільцем Барра (факультативний гетерохроматин). Число тілець Барра завжди на одиницю менше числа наявних х-хромосом, тобто в чоловічому організмі їх немає зовсім, у жінок (ХХ) - одне. У людини Y-хромосома є генетично інертною, так як в ній дуже мало генів. Однак вплив Y-хромосоми на детермінацію статі у людини дуже сильне. Хромосомна структура чоловіки 44A + XY і жінки 44A + XX така ж, як і у дрозофіни, однак у людини особина каріотипом 44A + XD виявилася жінкою, а особина 44A + XXY чоловіком. В обох випадках вони виявляли дефекти розвитку, але все ж підлогу визначався наявністю або відсутністю y-хромосоми. Люди генотипу XXX2A представляють собою безплідну жінку, з генотипом XXXY2A - безплідних розумово відстаючих чоловіків. Такі генотипи виникають в результаті нерозходження статевих хромосом, що призводить до порушення розвитку (наприклад, синдром Клайнфельтера (XXY). Нерасхожденіе хромосом вивчаються як в мейозі, так і в нітозе. Нерасхожденіе може бути наслідком фізичного зчеплення Х-хромосом, в такому випадку нерасхождение має місце в 100% випадків.

Всім ссавцям чоловічої статі, включаючи людину, властивий так званий H-Y антиген, що знаходиться на поверхні клітин, які мають Y-хромосому. Єдиною функцією його вважається диференціювання гонад. Вторинні статеві ознаки розвиваються під впливом стероїдних гормонів, що виробляються гонадами. Розвиток чоловічих вторинних статевих ознак контролює тестостерон, що впливає на всі клітини організму, включаючи клітини гонад. Мутація всього одного Х-хромосоми, що кодує білок-рецептор тестостерону, призводить до синдрому тестікумерной фелінізаціі особин XY. Клітини-мутанти не чутливі в дії тестостерону, в результаті чого дорослий організм набуває риси, характерні для жіночої статі. При цьому внутрішні статеві органи виявляються недорозвиненими і такі особини повністю стерильні. Таким чином, у визначенні та диференціювання статі ссавців і людини взаємодіють хромосомний і генний механізми.

Незважаючи на те, що жінки мають дві Х-хромосоми, а чоловіки - тільки одну, експресія генів Х-хромосоми відбувається на одному і тому ж рівні у обох статей. Це пояснюється тим, що у жінок в кожній клітині повністю інактивована одна Х-хромосома (тільце Барра), про що вже було сказано вище. Х-хромосома інактивується на ранній стадії ембріонального розвитку, відповідної часу імплантації. при цьому в різних клітинах батьківська і материнська Х-хромосоми вимикаються випадково. Стан інактивації даної Х-хромосоми успадковується в ряді клітинних поділів. Таким чином, жіночі особини, гетерозиготні по генам статевих хромосом, являють собою мозаїки (приклад, черепахові кішки).

Таким чином, стать людини являє собою менделирующий ознака, що успадковується за принципом зворотного (аналізує) схрещування. Гетерозиготой виявляється гетерогаметний підлогу (XY), який схрещується з рецесивною гомозиготи, представленої гомогаметною підлогою (XX). В результаті в природі виявляється спадкова диференціювання організмів на чоловічу і жіночу стать і стійке скорочення у всіх поколіннях кількісного рівності статей.

1.2. Успадкування ознак, зчеплених зі статтю

Морган і його співробітники помітили, що успадкування забарвлення очей у дрозофіли залежить від статі батьківських особин, що несуть альтернативні аллели. Червоне забарвлення очей домінує над білою. При схрещуванні червоноокого самця з черні самкою в F 1, отримували рівне число червонооких самок і білооких самців. Однак при схрещуванні білоокоїсамця з червоноокої самкою в F 1 були отримані в рівному числі червоноокі самці і самки . При схрещуванні цих мух F 1, між собою були отримані самки, червоноокими і білоокі самці, але не було жодної черні самки. Той факт, що у самців частота прояву рецесивним ознаки була вище, ніж у самок, наводив на думку, що рецесивний аллель, визначає білоокої, знаходиться в Х - хромосомі, а Y - хромосома позбавлена ​​гена забарвлення очей. Щоб перевірити цю гіпотезу, Морган схрестив вихідного білоокоїсамця з червоноокої самкою з F 1. У потомстві були отриманічервоноокими і білоокі самці і самки. З цього Морган справедливо уклав, що тільки Х - хромосома несе ген забарвлення очей. В Y - хромосомі відповідного локусу взагалі немає. Це явище відоме під назвою наслідування, зчепленого з підлогою.

Гени, що знаходяться в статевих хромосомах, називають зчепленими з підлогою. У Х-хромосомі є ділянка, для якого в Y-хромосомі немає гомолога. Тому у особин чоловічої статі ознаки, що визначаються генами цієї ділянки, виявляються навіть в тому випадку, якщо вони рецесивні. Ця особлива форма зчеплення дозволяє пояснити успадкування ознак, зчеплених зі статтю.

При локалізації ознак як в аутосоме, так і в Х- b Y-хромосомі спостерігається повне зчеплення з підлогою.

У людини близько 60 генів успадковуються у зв'язку з Х-хромосомою, в тому числі гемофелія, дальтонізм (дальтонізм), м'язова дистрофія, потемніння емалі зубів, одна з форм агаммглобулінеміі і інші. Спадкування таких ознак відхиляється від закономірностей, встановлених Г. Менделем. Х-хромосома закономірно переходить від однієї статі до іншого, при цьому дочка успадковує Х-хромосому батька, а син Х-хромосому матері. Спадкування, при якому сини успадковують ознака матері, а дочки - ознака батька отримало, назва Крісс-крос (або хрест-навхрест).

Відомі порушення колірного зору, так звана кольорова сліпота. В основі появи цих дефектів зору лежить дію ряду генів. Червоно-зелена сліпота зазвичай називається дальтонізм. Ще задовго до появи генетики наприкінці XVIII і в XIX ст. було встановлено, що дальтонізм наслідується відповідно до цілком закономірним правилам. Так, якщо жінка, яка страждає колірною сліпотою, виходить заміж за чоловіка з нормальним зором, то у їхніх дітей спостерігається дуже своєрідна картина перехресного наслідування. Всі дочки від такого шлюбу отримають ознака батька, тобто вони мають нормальний зір, а всі сини, отримуючи ознака матері, страждають колірною сліпотою (а-дальтонізм, зчеплений з Х-хромосомою).

У тому ж випадку, коли навпаки, батько є дальтоніком, а мати має нормальний зір, всі діти виявляються нормальними. В окремих шлюбах, де мати і батько мають нормальним зором, половина синів може виявитися ураженими колірної сліпотою. В основному наявність колірної сліпоти частіше зустрічається у чоловіків. Е.Вільсон пояснив успадкування цієї ознаки, припустивши, що він локалізував в Х-хромосомі і що у людини гетерогаметним (XY) є чоловіча стать. Стає цілком зрозумілим, що в шлюбі гомозиготною нормальної жінки (Х а Х а) з чоловіком дальтоніком (Х а y) всі діти народжуються нормальними. Однак при цьому, все дочки стають прихованими носіями дальтонізму, що може проявитися в наступних поколіннях.

Іншим прикладом наслідування зчепленого з підлогою, може послужити рецессівнийполулетальний ген, що викликає несвертиваемость крові на повітрі - гемофілію. Це захворювання з'являється майже виключно тільки у хлопчиків. При гемофілії порушується утворення фактора VIII, що прискорює згортання крові. ген, що детермінують сінтех фактора VIII, знаходиться в ділянці Х-хромосоми, недомінантним нормальним і рецесивним мутантним. Можливі наступні Генотип і фенотип:

У гомозиготному стані у жінок ген гемофілії летален.

Особин жіночої статі, гетерозиготних за допомогою одного з зчеплених зі статтю ознак, називають носіями відповідного рецесивного гена. Вони фенотипічно нормальні, але половина їх гамет несе рецесивний ген. Незважаючи на наявність у батька нормального гена, сини матерів-носіїв з імовірністю 50% будуть страждати на гемофілію.

Один з найбільш добре документованих прикладів успадкування гемофілії ми знаходимо в родоводу нащадків англійської королеви Вікторії. Припускають, що ген гемофілії виник в результаті мутації у самої королеви Вікторії або в одного з її батьків. Серед успадкували це вроджене захворювання - цесаревич Олексій, син останнього російського царя Миколи II. Мати цесаревича, цариця Олександра Федорівна, отримала від своєї бабусі королеви Вікторії ген гемофілії і передала його в четвертому поколінні колишньому спадкоємцю царського престолу. Один з зчеплених зі статтю рецесивних генів викликає особливий тип м'язової дистрофії (тип Дюмена). Ця дистрофія проявляється в ранньому дитинстві і поступово веде до інвалідності та смерті раніше 20-річного віку. Тому чоловіки з дистрофією Дюмена не мають потомства, а жінки гетерозиготні за геном цього захворювання, цілком нормальні.

Серед домінантних ознак, пов'язаних з Х-хромосомою, можна вказати на ген, який викликає недостатність органічного фосфору в крові. В результаті, при наявності цього гена, часто розвивається рахіт, стійкий до лікування звичайними дозами вітаміну А. У цьому випадку картина зчепленого з підлогою спадкування помітно відрізняється від того ходу передачі по поколінням, який був описаний для рецесивних хвороб. У шлюбах дев'яти хворих жінок зі здоровими чоловіками серед дітей була половина хворих дівчаток і половина хлопчиків. Тут, відповідно до характером успадкування домінантного гена, в Х-хромосомах відбулося розщеплення у відношенні 1: 1: 1: 1.

Іншим прикладом домінантного гена, локалізованого в Х-хромосомі людини, може послужити ген, що викликає дефект зубів, що призводить до потемніння емалі зубів.

Так як гетерогаметний підлогу гемізіготен по зчепленим з підлогою генам, то ці гени завжди виявляються в їх фенотипі, навіть якщо вони рецесивні. Більшість генів, наявних в Х-хромосомі, в Y-хромосомі відсутня, проте певну генетичну інформацію вона все-таки несе. Розрізняють два типи такої інформації: по-перше, що міститься в генах, присутніх тільки в Y-хромосомі, і, по-друге, в генах, присутніх як в Y-, так і в Х-хромосомі (гемфрагіческій діатез).

Y-хромосома передається від батька усім своїм синам, і тільки їм. Отже, для генів, що містяться тільки в Y-хромосомі, характерно голандріческое спадкування, тобто вони передаються від батька до сина і проявляються у чоловічої статі.

У людини в Y-хромосомі містяться принаймні три гени, один з яких необхідний для диференціації насінників, другий потрібно для прояву антигена гістосумісності, а третій впливає на розмір зубів. Y-хромосома має трохи ознак, серед яких є патологічні. Патологічні ознаки успадковуються по паралельній схемі успадкування (100% -е прояв по чоловічій лінії). До них відносять:

1) облисіння;

2) гіпертрихоз (Оволосененіе козелка вушної раковини в зрілому віці);

3) наявність перетинок на нижніх кінцівках;

4) іхтіоз (чешуйчатость і плямисте потовщення шкіри).

1.3. Успадкування ознак, контрольованих підлогою

Є ряд ознака, контрольованих генами, розташованими в аутосомах, однак для прояву цих ознак необхідна певна середовище, яке утворюється генами, які у статевих хромосомах (наприклад, гени, що визначають чоловічі ознаки, знаходяться в аутосомах, і їх фенотипічні ефекти маскуються наявністю пари Х-хромосом , в присутності однієї Х-хромосоми чоловічі ознаки проявляються. Такі ознаки називаються зумовленими або контрольованими підлогою. Поява лисини - аутосомно-домінантна ознака, але виявляється практично тільки у чоловіків при спадкуванні, контрольованому підлогою, у жінок придушуються гени, детермінують зростання бороди.

1.4. Хромосомна теорія спадковості

У роботах на плодової мушки Drosophila melanogaster було встановлено, що гени за ознакою спільної їх передачі нащадкам поділяються на 4 групи. Число таких груп зчеплення дорівнює кількості хромосом в гаплоидном наборі. Можна зробити висновок, що розвиток ознак, які успадковуються сцепленно, контролюється генами однієї хромосоми. Цей висновок обгрунтовується також даними наступних спостережень. Схрещування сірої мухи (В) з нормальними крилами (V) і чорної мухи (в) з зародковими крилами (v) дає в 1-му поколінні сірих гібридів з нормальними крилами B1V // bv. При схрещуванні самця-гібрида 1-го покоління з чорною самкою з зародковими крилами bb // vv народжуються особини 2 видів, аналогічних вихідним батьківським формам, причому в рівній кількості.

Отримані в проведених схрещування дані не можна пояснити незалежним успадкуванням ознак. Розглянуті спільно результати обох схрещувань переконують в тому, що розвиток альтернативних ознак контролюється різними генами, і зчеплене успадкування цих ознак пояснюється локалізацією генів в одній хромосомі.

Основні положення хромосомної теорії спадковості, сформульованої Т.Г. Морганом, полягають в наступному.

1. Гени розташовуються в хромосомах; різні хромосоми містять неоднакове число генів кожної з хромосом унікальний.

2. Алельні гени займають певні й ідентичні локуси гомологічних хромосом.

3. У хромосомі гени розташовуються в певній послідовності по її довжині в лінійному порядку.

4. Гени однієї хромосоми утворюють групу зчеплення, завдяки чому має місце зчеплене успадкування деяких ознак; сила зчеплення перебуває в зворотній залежності від відстані між генами.

5. кожен біологічний вид характеризується специфічним набором хромосом каріотипу.

1.5. механізм зчеплення

Гени, локалізовані в одній хромосомі, називають групою зчеплення. Кількість груп зчеплення відповідає гаплоидному набору хромосом.

Якщо дві зчеплені пари генів знаходяться в одній гомологічною парі хромосом, то генотип запишеться AB // ab.

Гени, що знаходяться в одній парі гомологічних хромосом, успадковуються разом і не розходяться в потомстві, так як при гаметогенезе вони обов'язково потрапляють в одну гамету. Спільне успадкування генів, що обмежує вільне їх комбінування називають зчепленням генів. Для успадкування зчеплених генів, що знаходяться в статевих хромосомах, має значення напрям схрещування.

Потрібно мати на увазі, що крім істинного зчеплення, можуть зустрічатися явища, зовні схожі зі зчепленням, нот відмінні від нього за природою: це так зване помилкове, міжхромосомні зчеплення, що виникає через порушення вільного комбінування хромосом в мейозі. Такі випадки спостерігалися в схрещуваннях ліній лабораторних мишей і дріжджів. Передбачається, що таке зчеплення між генами різних хромосом зобов'язане тенденції останніх до невипадковий розбіжності в мейозі. Зчеплене успадкування генів хромосом виявляється також при міжвидових схрещуваннях в тих випадках, коли батьківська комбінація хромосом виявляється фізіологічно сумісною. Хибне зчеплення слід відрізняти від істинного зчеплення генів, що знаходяться в одній хромосомі - в одній групі зчеплення.

2. БІОТЕХНОЛОГІЇ І ГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ

2.1. біотехнології

Дивовижними відкриттями в науці і грандіозним науково-технічним прогресом ознаменувався XX століття, проте науково-технічний прогрес в теперішньому вигляді має негативні сторони: вичерпання викопних ресурсів забруднення навколишнього середовища, зникнення багатьох видів рослин і тварин, глобальна зміна клімату, поява озонових дір над полюсами Землі і т.д. Ясно, що такий шлях веде в глухий кут. Потрібно принципову зміну вектора розвитку. Біотехнологія може внести вирішальний внесок у вирішення глобальних проблем людства.

Біотехнологія - це використання живих організмів (або їх складових частин) в практичних цілях. Коли говорять про сучасну біотехнології, то подібне визначення доповнюють словами: на базі досягнень молекулярної біології. Якщо не зробити подібного додавання, то під визначення «біотехнологія» потраплять і традиційне с / г, тваринництво і багато галузей харчової промисловості, що використовують мікроорганізми. Далі ми зупинимося на одному з видів біотехнології, а саме на генної інженерії, яка відкриває абсолютно нові шляхи в медицині хімії, у виробництві Енергії, нових матеріалів, в охороні навколишнього середовища. Генна інженерія - це технологія маніпуляцій з речовиною спадковості - ДНК.

Сьогодні вчені можуть у пробірці розрізати молекулу ДНК в бажаному місці, ізолювати і очищати окремі її фрагменти, синтезувати їх з двох дезоксирибонуклеотидов, можуть зшивати такі фрагменти. Результатом таких маніпуляцій є «гібридні», або рекомбінантні молекули ДНК, яких до цього не було в природі.

Роком народження генної інженерії вважається 1972 рік, коли в лабораторії Пола Берга в США була отримана в пробірці перша рекомбінантна реплицироваться, тобто розмножуватися, в бактерії кишкової палички E.сoli. Сама поява генної інженерії стало можливим завдяки фундаментальним відкриттям у молекулярної біології.

У 60-ті роки вчені розшифрували генетичний код, тобто встановили, що кожна амінокислота в білку кодується кодонів нуклеотидів в ДНК. Особливо важливо, що генетичний код універсальний для всього живого світу. Це означає, що весь світ «розмовляє» на одній мові. Якщо передати в яку-небудь клітину «чужорідну» ДНК, то інформація, в ній закодована, буде правильно сприйнята клітиною реципієнтом.

Далі було встановлено, що існують спеціальні послідовності ДНК, що визначають початок і закінчення транскрипції, трансляції, реплікації. Практично всі ці системи, в першому наближенні, байдужі до послідовностей ДНК, розташованим між даними сигналами. Треба сказати, що самі сигнали різняться в різних організмах. З усього сказаного випливає, що якщо взяти якийсь структурний ген (наприклад людини) і in vitro забезпечити його сигналами, характерними для гена бактеріальної клітини, то така структура, поміщена в бактеріальну клітину, буде здатна до синтезу людського білка.

Принципова особливість генної - здатність створювати структури ДНК, які ніколи не утворюються в живій природі. Генна інженерія подолала бар'єр, який існує в живому світі, де генетичний обмін здійснюється тільки в межах одного виду або близькоспоріднених видів організмів. Вона дозволяє переносити гени з одного живого організму в будь-який інший. ця нова технікавідкрила безмежні перспективи створення мікроорганізмів, рослин і тварин з новими корисними свойствамі.Конечно, порушення бар'єрів живої природи може таїти потенційну небезпеку. Ось чому в усіх розвинених країнах світу правила роботи, закони, що регулюють генно-інженерну діяльність. Закон про «генно-інженерної діяльності» прийнятий і парламентом РФ в липні 1996 р

Неможливо розповісти про всі аспекти застосування техніки генної інженерії в біотехнології або наукових дослідженнях. Наведемо лише кілька прикладів, що ілюструють можливості цього методу.

Одне з найбільш важливих напрямків генної інженерії - виробництво ліків нового покоління, що представляють собою біологічно активні білки людини. Слід нагадати, що в більшості випадків білки людини (як і інших тварин) видоспецифічність, тобто для лікування людини можна використовувати тільки білки людини. Внаслідок цього виникає проблема отримання людських білків в потрібних кількостях.

У зв'язку зі сказаним цікава історія отримання інтерферонів. У 1957 р англійські вчені Іссаакс і Ліндельман виявили, що миші, хворіли на грип, не схильні до інфекції іншими, більш небезпечними вірусами. Дослідження спостережуваного явища призвело до висновку, клітини тварин і людини у відповідь на вірусну інфекцію виділяють якусь речовину, яке робить навколишні здорові клітини стійкими до вірусної інфекції. Ця речовина (або речовини) отримало назву інтерферону.

Протягом наступних 20 років велися інтенсивні дослідження. Було встановлено, що інтерферони - групи білків, що відносяться до 3 класів - alpha, betta і gamma. Лейкоцити крові виділяють інтерферон типу alpha, фібробласти типу betta і T- лейкоцити типу gamma . Інтерферони виділили, очистили і показали їх ефект як противірусних ліків. Крім того, ці білки виявилися ефективними при лікуванні розсіяного склерозу і деяких видів раку. Єдиною перешкодою до використання інтерферонів була їх мала доступність. Вони синтезувалися в дуже малих кількостях: джерелом їх отримання була чи донорська кров, або культура клітин людини. На жаль, ці джерела не дозволяли отримувати інтерферони в кількості, потрібних медицині.

У 1980 - 1985 рр. в декількох лабораторіях світу, в тому числі і в СРСР, були виділені гени людини, що визначають синтез інтерферонів, і введені в бактерії. Такі бактерії стали здатні синтезувати людський інтерферон. Дуже важливо, що вони швидко ростуть, використовують дешеву живильне середовище і синтезують велику кількість білка. З 1 л бактеріальної культури можна виділити стільки людського інтерферону alpha, скільки з 10 тис. Л. донорської крові. Отриманий білок абсолютно ідентичний інтерферону, що синтезується в організмі людини. Звичайно, довелося вирішувати складне завдання очищення інтерферону, отриманого способом генної інженерії, до гомогенного стану.

Ще 4 - 6 років зайняли доклінічні та клінічні випробування. Нарешті в 1989 -1990 рр. з'явилося нове ліки - людський інтерферон alpha; в Росії він випускається під назвою «реаферон». За цю роботу група вчених удостоєна Ленінської премії.

Сьогодні це майже єдиний препарат, який ефективний проти вірусних гепатитів як у гострій, так і в хронічних формах, проти герпесу, простудних захворювань. Інтерферон застосовується і в терапії деяких видів раку. За кордоном з 1994 р випускаються препарати betta і gamma - інтерферонів людини.

З інших препаратів рекомбінантних білків людини, що набули широкого медичне застосування, Слід назвати інсулін, гормон росту, еритропоетин. Свинячий інсулін відрізняється від людського всього однієї амінокислотою. Застосовується з 1926 р для лікування людей при инсулинзависимом цукровому діабеті. Для гормону росту і еритропоетину відзначається, як і для інтерферонів, видоспецифичность білків. Генна інженерія відкрила нову можливість використання цих білків в медицині. Гормон росту застосовується не тільки для боротьби з карликовостью, але і широко використовується як стимулятор для загоєння ран, зрощення кісток. Гормони росту тварин почали використовувати в с / г (збільшення на 15% удою корів, прискорення росту риб). Еритропоетин - стимулятор кровотворення і використовується при лікуванні різного роду анемій.

В даний час в світі отримали дозвіл на застосування більш 30 препаратів, створених методами генної інженерії, і більше 200 знаходяться на різних стадіях клінічних досліджень. Зараз більше 20% фармацевтичного ринку ліків становлять ліки нової біотехнології.

Використання рекомбінантних білків людини - принципово нова терапія. У не вводиться нічого чужого. Дійсно, якщо в ньому не вистачає інсуліну або гормону росту, їх додають (замісна терапія). З вірусами організм сам бореться з допомогою інтерферонів - людина просто допомагає йому.

Значних успіхів досягнуто в генній інженерії рослин. В основі цієї техніки лежать методи культивування клітин і тканин рослин в пробірці і можливість регенерації цілої рослини з окремих клітин.

У генної інженерії рослин є свої проблеми. Одна з них полягає в тому, що багато корисних властивостей рослин кодуються не одним, а багатьма генами. Це робить важким або неможливим пряме генно-інженерне вдосконалення властивостей. Інша перешкода, яке поступово долається, - труднощі культивування та регенерації клітин в цілу рослину серед деяких видів, наприклад злаків. Кращі результати отримані в тому випадку, коли перенесення одного гена може привести до появи у рослини корисного властивості.

Незважаючи на обмеження, отримані вражаючі результати: створено сорти бавовнику, томатів, тютюну, рису, стійких до комах-шкідників, вірусів, грибкових захворювань. Піонер в області застосування генно-інженерних рослин в с / г - США. Тут в 1996 році до 20% посівів бавовнику вироблено насінням, модифікованими методом генної інженерії.

Створення генно-інженерних (їх зараз називають трансгенними) тварин має ті ж принципові труднощі, що і створення трансгенних рослин, а саме: множинність генів, що визначають господарсько цінні ознаки. Тим не менш, є швидко розвивається область, пов'язана зі створенням трансгенних тварин - продуцентів біологічно активних білків.

У вищих організмах конкретні гени кодують виробництво білків в певних тканинах. Хоча все гени містяться в кожній клітині, в спеціалізованих клітинах працюють тільки деякі з них, цим і визначається тканинна специфічність. Прикладом може служити виробництво білків молока (козеін, лактальбумин) в молочних залозах. Є можливість підставити потрібний нам ген під регуляторні послідовності, наприклад казеїну, і отримати чужорідний білок у складі молока. Важливо при цьому, що тварина відчуває себе нормально, так як чужий ген працює тільки в процесі лактації.

У світі вже існують сотні трансгенних овець і кіз, які продукують в молоці від десятків міліграмів до декількох грам біологічно активних білків людини в 1л молока. Такий метод виробництва економічно вигідний і екологічно чистіше, хоча і вимагає від учених великих зусиль і часу при створенні трансгенних тварин в порівнянні зі створенням генно-інженерних мікроорганізмів.

З молоком трансгенних тварин можна отримувати не тільки ліки. Відомо, що для виробництва сиру високої якості необхідний фермент, створаживается молоко, - реннін. Цей фермент добувають зі шлунків молочних телят. Він доріг і не завжди доступний. Нарешті, генні інженери сконструювали дріжджі, які стали виробляти цей цінний білок при мікробіологічному синтезі.

Наступний етап генної інженерії - створення трансгенних овець, які синтезують химозин в молоці. Невелике стадо наших овець в Росії знаходиться на Ленінських Горках під Москвою. Ці вівці синтезують до 300 мг / л ферменту в молоці. Для процесу сироваріння білок можна не виділяти, а використовувати просто в складі молока.

Можлива експансія біотехнології в області, які сьогодні цілком належать хімії. Це - Біокаталізу (замість хімічного каталізу) і нові матеріали. Один з процесів биокатализа, успішно реалізованого в промисловості, - отримання акриламіду з акрилонітрилу.

CH2 = CH-CN -> CH2 = CH-C = 0

Акриламід служить вихідним мономером для отримання полімерів і сополімерів, широко використовуваних при очищенні води та стоків, в гірничій справі, при освітленні соків і вин, приготуванні фарб і т.п.

До недавнього часу процес гідролізу нітрит вели при 105 С в присутності сірчаної кислоти. Після закінчення процесу сірчану кислоту нейтралізували аміаком. Велика кількість сірчанокислого амонію, в кінцевому рахунку виявлявся в річках. Були великі витрати енергії, швидко зношувалося обладнання, і якість акриламіду залишало бажати кращого.

У 1987 році вчені з інституту генетики та селекції промислових мікроорганізмів спільно зі своїми колегами з Саратовського філії інституту приступили до пошуку в природі мікроорганізмів, які могли б перетворювати акрилонітрил в акриламід, Такі мікроорганізми були знайдені. Після ряду маніпуляцій отримані мікроорганізми, які синтезують в 10 тис. Разів більше ферменту - нітрілгідратази, відповідального за трансформацію акрилонітрила.

Досягнення вчених реалізовані на практиці. На одному із заводів, що випускає антибіотики, налагоджений випуск биокатализатора, тобто потрібних мікроорганізмів, а ще на 3 заводах здійснено процес биокаталитических отримання акриламіду. Процес здійснюється при кімнатному тиску і температурі, отже, мало енергоёмок. Процес практично не має відходів, екологічно чистий. Одержуваний новим методом акриламід має високу чистоту, що важливо, так як більша його частина далі полімеризується в поліакриламід, а якість полімеру сильно залежить від чистоти мономера.

Інший приклад стосується не Біокаталізу, а до біоматеріалів. Вчені давно звернули увагу на дуже цінні механічні властивості матеріалу, з якого павуки плетуть мережі.

Павутинка приблизно в 100 разів тонші людської волосини, цей матеріал м'якше бавовни, міцніше сталі, володіє унікальною еластичністю, практично не змінює властивостей при зміні температури, матеріал ідеально підходить для багатьох практичних цілей: парашутного корду, бронежилетів і т.д. Питання, де взяти велику кількість павутини за подібною ціною?

На допомогу прийшла генна інженерія. Вчені виділили гени, відповідальні за синтез білків павутини, і перенесли їх в мікроорганізми. У 1995 р з'явилося повідомлення американських дослідників, що в мікроорганізмах дійсно синтезується потрібний білок. Таким чином відкривається шлях до промислового мікробіологічному синтезу нового матеріалу.

Зазвичай для росту мікроорганізмів використовуються дешеві крохмаль, патока та інші с / г продукти, тобто поновлюване сировину.

Потрібно відмітити. Що бактерії синтезують НЕ нитки, а аморфний білок так само, як і павуки. Нитка утворюється, коли павук видавлює білок з сопла своїх залоз. Технічно можливо імітувати цей процес, продавлюючи аморфний білок через дуже тонкі отвори. Перші нитки з мікробіологічного білка вже отримані. Є реальна можливість поліпшити чудові якості павутини, внісши деякі зміни в амінокислотну послідовність білка.

Наведені приклади далеко не охоплюють всіх практичних аспектів застосування генної інженерії. Ми не торкалися питань енергетики, охорони середовища, видобутку корисних копалин, мікробіологічної промисловості, а також дуже важливого питання - ролі генної інженерії у розвитку самої молекулярної біології.

Нова «Зелена революція», яка вже почалася, дасть рослини, які не потребуватимуть пестициди, а в майбутньому - і в азотних добривах. припинення використання

Хімічних пестицидів різко поліпшить стан навколишнього середовища, скоротить витрати нафти і газу на їх виробництво (на 3%). З'являться нові матеріали нові ліки, високопродуктивні тварини, нові харчові продукти.

За висновком експертів конгресу США, «біотехнологія найбільшою мірою змінить спосіб життя людей в XXI столітті».

2.2. Генна інженерія

На сьогоднішній день існує кілька сотень генетично змінених продуктів. Вже протягом кількох років їх вживають мільйони людей в більшості країн світу. Є дані, що подібними технологіями користуються для отримання продуктів, що реалізуються через мережу McDonalds. Багато великі концерни, типу Unilever, Nestle, Danon та інші використовують для виробництва своїх товарів генно-інженерні продукти і експортують їх в багато країн світу. Але в багатьох країнах такі продукти обов'язково повинні містити на упаковці напис «Зроблено з генетично модифікованого продукту».

Деякі вважають, що, вносячи зміни в генний код рослини чи тварини, вчені роблять те ж саме, що і сама природа. Абсолютно всі живі організми від бактерії до людини - це результат мутацій і природного відбору.

Приклад. Будь-яке рослина викинуло декілька тисяч насіння, і вони проросли. Серед тисяч з'явилися паростків деякі обов'язково будуть відрізнятися від батька, тобто фактично опиняться мутантами. Якщо зміни шкідливі для рослини, то воно загине, а якщо корисні, то воно дасть більш пристосоване і досконале потомство, і так може утворитися новий вид рослини. Але якщо природі для утворення нових видів потрібно багато сто- або тисячоліть, то вчені роблять цей процес за кілька років. Якийсь принципової ж різниці немає.

Найпоширеніші - соя, кукурудза, олійний рапс і бавовна. У деяких країнах для вирощування схвалені трансгенні помідори, рис, кабачки. Експерименти проводяться на соняшнику, цукрових буряках, тютюні, винограді, деревах і т. Д. У тих країнах, де поки немає дозволу на вирощування трансгенів, проводяться польові випробування. Найчастіше культурні рослини наділяють стійкістю до гербіцидів, комах або вірусів. Стійкість до гербіцидів дозволяє «обраному» рослині бути несприйнятливим до смертельним для інших доз хімікатів. В результаті поле очищається від всіх зайвих рослин, тобто бур'янів, а культури, стійкі або толерантні (толерантні) до гербіцидів, виживають. Найчастіше компанія, що продає насіння подібних рослин, пропонує в наборі і відповідні гербіциди. Стійка до комах флора стає воістину безстрашної: наприклад, непереможний колорадський жук, з'їдаючи листочок картоплі, гине. Майже всі такі рослини містять вбудований ген природного токсину - земляної бактерії Bacillus thuringiensis. Стійкість до вірусу рослина набуває завдяки вбудованому гену, взятому з цього ж самого вірусу.

Основна маса трансгенів культивується в США, в Канаді, Аргентині, Китаї, менше - в інших країнах. Європа ж дуже стурбована. Під натиском громадськості і організацій споживачів, які хочуть знати, що вони їдять, в деяких країнах запроваджено мораторій на ввезення таких продуктів (Австрія, Франція, Греція, Великобританія, Люксембург). В інших прийнято жорстка вимога маркувати генетично змінене продовольство.

Австрія і Люксембург заборонили виробництво генних мутантів, а грецькі фермери під чорними прапорами і з плакатами в руках увірвалися на поля в Беотії, в Центральній Греції, і знищили плантації, на яких британська фірма «Зенека» експериментувала з помідорами. 1300 англійських шкілвиключили зі своїх меню їжу, що містить трансгенні рослини, а Франція дуже неохоче і повільно дає схвалення на продаж будь-яких нових продуктів з чужими генами. В ЄС дозволені тільки три види генетично змінених рослин, а якщо точніше - три сорти кукурудзи.

Соя - поки єдина трансгенна культура, дозволена до застосування в Росії. На підході - трансгенна картопля, кукурудза і цукровий буряк.

Якщо в 1996 році в світі під трансгенними культурами було зайнято 1,8 мільйона гектарів, то в 1999 році вже майже 40 мільйонів. А в 2001 році, за прогнозами, буде не менше 60 мільйонів. Це не рахуючи Китаю, який не дає офіційної інформації, але, за оцінками, близько мільйона китайських фермерів вирощують трансгенну бавовну приблизно на 35 млн. Гектарів.

Першим штучно зміненим продуктом став помідор. Його новим властивістю стала здатність місяцями лежати в недоспелий вигляді при температурі 12 градусів. Але як тільки такий помідор поміщають в тепло, він за кілька годин стає стиглим.

Американські компанії Origen Therapeutics і Embrex планують налагодити масове виробництво клонованих курчат. Сенс всієї затії очевидний: тиражування однієї єдиної жирної пташки, яка мало їсть, швидко зростає і не хворіє, представляється справою надзвичайно вигідним. Дослідження, які проводяться за підтримки Національного інституту науки і технологій, що виділив на проект 4,7 мільйона доларів, вже дали конкретні результати. Технологія клонування в своєму звичайному вигляді, що припускає перенесення ядра клітини-донора в яйцеклітину з наступною її імплантацією сурогатної матері, до птахів непридатна, оскільки, як відомо, їх ембріони розвиваються не в матці, а в шкаралупі. Генетичні копії курчат створюються іншим чином. Вчені виділяють і розмножують ембріональні стовбурові клітини донора, з яких з ростом ембріона розвиваються всі тканини. Потім ці клітини імплантуються в звичайне яйце. Строго кажучи, що виходить таким чином курча є не генетичною копією, а «химерою», оскільки разом з донорськими клітинами містить і рідні, ті, що були в яйці. Однак вчені домоглися, щоб донорських клітин було більше 95%, і навіть створили 100-процентного клону. Для масового виробництва таких курчат планується використовувати спеціальні машини, здатні за годину ввести ін'єкції в 50 тисяч яєць.

Американці добилися зміни полуниці, тюльпанів. Вивели сорт картоплі, який при смаженні вбирає менше жиру. Вони ж скоро планують отримати помідори-гіганти кубічної форми, щоб їх було легше упаковувати в ящики. Швейцарці почали вирощувати кукурудзу, яка виділяє власний отрута проти шкідників.

Був створений «помідор із зябрами» - помідор, в який для збільшення морозостійкості вживили ген північноамериканської плоскої риби. До речі, саме цей гібрид овоча і риби отримав кличку «сніданок Франкенштейна».

У Московському інституті картоплярства виводиться картопля з людським інтерфероном крові, який підвищує імунітет. А в Інституті тваринництва отримано патент на вівцю, у якої в молоці присутній сичужний фермент, необхідний для виробництва сиру. Фахівці стверджують, що при нової технологіївиробництва сиру, досить буде всього 200 овець, щоб забезпечити сиром всю Росію.

Сьогодні вчені працюють над створенням «розумних рослин», які можуть посилати фермерам сигнал SOS, світитися, коли їм не вистачає води або при перших ознаках захворювання. Повним ходом йдуть роботи по створенню пластмаси, яка б руйнувалася, потрапляючи в навколишнє середовище - в олійні культури вводять гени бактерій, що дозволяють вирощувати цю біологічно руйнуватися пластмасу прямо на полях. Нещодавно американці заявили, що їм вдалося додати в генну структуру звичайного бавовни гени рослин, квітучих блакитним кольором. З'явилася реальна можливість революціонізувати ринок джинсової тканини - фарбувальне виробництво припинить скидання в навколишнє середовище отруйних стічних вод. Ця технологія буде запущена у виробництво в 2005 році.

Експерименти ведуться і в іншій області - області запахів. Деякі не люблять запах троянд, вважаючи його занадто нудотним, - для таких людей можна вирощувати троянди, запашні лимоном. Можна навіть виростити троянду, що видає аромат парфумів Кельвіна Клайна - маніпуляції з генами, що відповідають за запах, дозволяють вивести рослини з будь-яким ароматом.

1. За запевненнями вчених демографів, в найближчі двадцять років населення земної куліподвоїться. Користуючись сучасними агрокультури і агротехнологіями, прогодувати таку кількість людей буде просто неможливо. Отже, вже зараз пора подумати про те, як з найменшими втратами підняти врожайність сільгоспугідь вдвічі. Оскільки для звичайної селекції термін у два десятиліття вкрай малий, то залишається механічна модифікація генетичного кодурослин. Можна, наприклад, додати ген стійкості до комах-шкідників або зробити рослину більш плідним. Це основний аргумент трансгенетіков.

2. За допомогою генної інженерії можна збільшити в генетично зміненою продукції вміст корисних речовин і вітамінів у порівнянні з «чистими» сортами. Наприклад, можна «вставити» вітамін А в рис, з тим щоб вирощувати його в регіонах, де люди відчувають його нестачу.

3. Можна істотно розширити ареали посіву сільгосппродуктів, пристосувавши їх до екстремальних умов, таким, як посуха і холод.

4. Шляхом генетичної модифікації рослин можна суттєво зменшити інтенсивність обробки полів пестицидами та гербіцидами. Яскравим прикладом тут є вже відбулося впровадження в геном кукурудзи гена земляної бактерії Bacillus thuringiensis, вже постачає рослина власним захистом, так званим Bt-токсином, і робить за задумом генетиків додаткову обробку безглуздою.

5. Генетично зміненим продуктам можуть бути додані лікувальні властивості. Вченим вже вдалося створити банан із вмістом анальгіну і салат, що виробляє вакцину проти гепатиту B.

6. Їжа з генетично змінених рослин може бути дешевше і смачніше.

7. Модифіковані види допоможуть вирішити і деякі екологічні проблеми. Конструюються рослини, ефективно поглинають цинк, кобальт, кадмій, нікель і інші метали з забруднених промисловими відходами грунтів.

8. Генна інженерія дозволить поліпшити якість життя, дуже ймовірно - істотно продовжити її; є надія знайти гени, відповідальні за старіння організму і реконструювати їх.

ВИСНОВОК

У рефераті була розглянула дуже цікава тема- генетика, генна інженерія і біотехнології.

Таким чином, генетика займає важливе місце в житті людини. Саме вона пояснює механізми спадкування ознак людини, як патологічних, так і позитивних. Так, стать людини - це менделирующий ознака, що успадковується за принципом зворотного схрещування.

У жінок підлогу гетерогаметен (XY), у чоловіків гомогаметен. Серед ознак, що підкоряються законам Г. Менделя, існують ознаки успадковані сцепленно. Однак зчеплення часто буває неповним, причина того кроссинговер, який має важливе біологічне значення - лежить в основі комбинативной мінливості.

Список використаних джерел

1. Ф. Антала, Дж. Кайгер, Сучасна генетика, Москва, "Мир", 199, Т.1.

2. С.Г. Інге-Вечтомов, Генетика з основами селекції, Москва, "Вища школа", 1989.

3. Н.П. Дубінін, Загальна генетика, Москва, "Наука", 1970.

4. БМП, Москва, " Радянська енциклопедія", 1962р., Т.25.

5. Н. Грін, Біологія, Москва, "Мир", 1993.

6. А.П. Пеків, Біологія і загальна генетика, Москва, Видавництво Російського універститету дружби народів, 1994.

7. М.Є. Лобашев, Генетика, Ленінград, Видавництво Ленінградського університету, 1967.

8. В.М. Яригін, Біологія, Москва, "Медицина", 1985.

9. Ф. Кібернштерн, Гени та генетика, Москва, "Параграф", 1995.

10. В.П. Балашов, Т.Н. Шеворокова, Задачник з медичної генетики, Саранськ, Видавництво Мордовського університету, 1998..

Генетика - це наука, що вивчає закономірності передачі ознак від батьківських особин до нащадків. Ця дисципліна також розглядає їх властивості та здатність до мінливості. При цьому в якості носіїв інформації виступають особливі структури - гени. В даний час наука накопичила достатньо інформації. Вона має кілька розділів, кожен з яких володіє своїми завданнями і об'єктами досліджень. Найбільш важливі з розділів: класична, молекулярна, і

Класична генетика

Класична генетика - це наука про спадковість. Це властивість всіх організмів передавати під час розмноження свої зовнішні та внутрішні ознаки потомству. Класична генетика також займається вивченням мінливості. Вона виражається в нестабільності ознак. Ці зміни накопичуються з покоління в покоління. Тільки завдяки такому непостійності організми можуть пристосуватися до змін у навколишньому середовищі.

Спадкова інформація організмів укладена в генах. В даний час їх розглядають з точки зору молекулярної генетики. Хоча виникли ці поняття ще задовго до появи цього розділу.

Терміни «мутація», «ДНК», «хромосоми», «мінливість» стали відомими в процесі численних досліджень. Зараз результати багатовікових дослідів здаються очевидними, але колись все починалося зі випадкових схрещувань. Люди прагнули отримати корів з великими удоями молока, більших свиней і овець з густою шерстю. Це були перші, навіть не наукові, досліди. Однак саме ці передумови привели до виникнення такої науки, як класична генетика. Аж до 20-го століття схрещування було єдиним відомим і доступним методом дослідження. Саме результати класичної генетики стали значним досягненням сучасної наукибіології.

молекулярна генетика

Це розділ, який вивчає всі закономірності, які підпорядковані процесам на молекулярному рівні. Найважливіше властивість всіх живих організмів - це спадковість, тобто вони здатні з покоління в покоління зберігати основні риси будови свого організму, а також схеми протікання обмінних процесів і відповідей на вплив різних чинників навколишнього середовища. Це відбувається завдяки тому, що на молекулярному рівні особливі речовини записують і зберігають всю отриману інформацію, а потім передають її наступним поколінням під час процесу запліднення. Відкриття цих речовин і подальше їх вивчення стало можливим завдяки дослідженню будови клітини на хімічному рівні. Так були відкриті нуклеїнові кислоти - основа генетичного матеріалу.

Відкриття «спадкових молекул»

Сучасна генетика знає практично все про нуклеїнові кислоти, але, звичайно ж, так було не завжди. Перше припущення про те, що хімічні речовиниможуть бути якось пов'язані зі спадковістю, було висунуто лише в 19-му столітті. Вивченням цієї проблеми на той момент займалися біохімік Ф. Мішер і брати-біологи Гертвіга. У 1928 році вітчизняний вчений Н. К. Кольцов, спираючись на результати досліджень, припустив, що всі спадкові властивості живих організмів закодовані і розміщені в гігантських «спадкових молекулах». При цьому він заявив, що ці молекули складаються з упорядкованих ланок, які, власне, і є генами. Це безумовно було проривом. Також Кольцов визначив, що дані «спадкові молекули» упаковані в клітинах в особливі структури, названі хромосомами. Згодом ця гіпотеза знайшла своє підтвердження і дала поштовх розвитку науки в 20-м столітті.

Розвиток науки в 20-м столітті

Розвиток генетики і подальші дослідження привели до ряду не менш важливих відкриттів. Було встановлено, що кожна хромосома в клітці містить всього одну величезну молекулу ДНК, що складається з двох ниток. Її численні відрізки - це гени. Основна їх функція полягає в тому, що вони особливим чином кодують інформацію про будову білків-ферментів. Але реалізація спадкової інформації в певні ознаки протікає за участю іншого типу нуклеїнової кислоти - РНК. Вона синтезується на ДНК і знімає копії з генів. Вона ж переносить інформацію на рибосоми, де і відбувається синтез ферментних білків. було з'ясовано в 1953 р, а РНК - в період з 1961 по 1964 рік.

З цього часу молекулярна генетика стала розвиватися семимильними кроками. Ці відкриття стали основою досліджень, в результаті яких були розкриті закономірності розгортання спадкової інформації. Цей процес здійснюється на молекулярному рівні в клітинах. Також були отримані принципово нові відомості про зберігання інформації в генах. Згодом було встановлено, як відбуваються механізми подвоєння ДНК перед (реплікація), процеси зчитування інформації молекулою РНК (транскрипція), синтез білків-ферментів (трансляція). Також були виявлені принципи зміни спадковості і з'ясована їх роль у внутрішній і зовнішній середовищі клітин.

Розшифровка структури ДНК

Методи генетики інтенсивно розвивалися. Найважливішим досягненням стала розшифровка хромосомної ДНК. З'ясувалося, що існує всього два типи ділянок ланцюга. Вони відрізняються один від одного розташуванням нуклеотидів. У першого типу кожну ділянку своєрідний, тобто йому властива унікальність. Другий же містив різну кількість регулярно повторюваних послідовностей. Вони були названі повторами. У 1973 році був встановлений той факт, що унікальні зони завжди перериваються певними генами. Відрізок завжди закінчується повтором. Цей проміжок кодує певні ферментативні білки, саме по ним «орієнтується» РНК при зчитуванні інформації з ДНК.

Перші відкриття в генній інженерії

З'являються нові методи генетики спричинили подальші відкриття. Було виявлено унікальну властивість всієї живої матерії. Йдеться про здатність відновлювати пошкоджені ділянки в ланцюзі ДНК. Вони можуть виникати в результаті різних негативних впливів. Здатність до самовідновлення була названа «процесом генетичної репарації». В даний час багато іменитих вчені висловлюють досить підкріплені фактами надії на можливість «вихоплювати» певні гени з клітки. Що це може дати? В першу чергу можливість усувати генетичні дефекти. Вивченням таких проблем займається генетична інженерія.

процес реплікації

Молекулярна генетика вивчає процеси передачі спадкової інформації при розмноженні. Збереження незмінності записи, кодируемой в генах, забезпечується точним її відтворенням під час ділення клітин. Весь механізм даного процесу вивчений в деталях. Виявилося, що безпосередньо перед тим, як відбувається розподіл в клітці, здійснюється реплікація. Це процес подвоєння ДНК. Він супроводжується абсолютно точним копіюванням початкових молекул за правилом комплементарності. Відомо, що в складі нитки ДНК всього чотири типи нуклеотидів. Це гуанін, аденін, цитозин і тимін. Згідно з правилом комплементарності, відкритого вченими Ф. Криком і Д. Уотсоном в 1953 році, в структурі подвійного ланцюга ДНК аденіну відповідає тимін, а цітіділовому нуклеотиду - гуаніловий. Під час процесу реплікації відбувається точне копіювання кожної ланцюга ДНК шляхом підстановки потрібного нуклеотиду.

Генетика - наука порівняно молода. Процес реплікації був вивчений лише в 50-х роках 20-го століття. Тоді ж був виявлений фермент ДНК-полімераза. У 70-ті роки, після багаторічних досліджень, було встановлено, що реплікація - процес багатостадійний. У синтезі молекул ДНК беруть безпосередню участь кілька різних видів ДНК-полімерази.

Генетика і здоров'я

Всі відомості, пов'язані з точковим відтворенням спадкової інформації під час процесів широко застосовуються в сучасній медичній практиці. Досконально вивчені закономірності властиві як здоровим організмам, так і у випадках патологічних змін в них. Наприклад, доведено і підтверджено дослідами, що лікування деяких хвороб може бути досягнуто при впливі ззовні на процеси реплікації генетичного матеріалу і ділення Особливо якщо патологія функціонування організму пов'язана з процесами метаболізму. Наприклад, такі захворювання, як рахіт і порушення фосфорного обміну, безпосередньо викликані пригніченням реплікації ДНК. Як же можна змінити такий стан ззовні? Вже синтезовані і випробувані лікарські препарати, що стимулюють пригноблені процеси. Вони активізують реплікацію ДНК. Це сприяє нормалізації і відновленню патологічних станів, пов'язаних із захворюванням. Але генетичні дослідження не стоять на місці. З кожним роком отримують все більше даних, що допомагають не просто вилікувати, а запобігти можливій хвороба.

Генетика і лікарські препарати

Дуже багатьма питаннями здоров'я займається молекулярна генетика. Біологія деяких вірусів і мікроорганізмів така, що їх діяльність в організмі людини деколи приводить до збою реплікації ДНК. Також вже встановлено, що причиною деяких захворювань є не гноблення цього процесу, а надмірна його активність. Перш за все, це вірусні та бактеріальні інфекції. Вони обумовлені тим, що в уражених клітинах і тканинах починають прискореними темпами розмножуватися патогенні мікроби. Також до даної патології відносяться онкологічні захворювання.

В даний час існує цілий ряд лікарських засобів, які здатні придушити реплікацію ДНК в клітині. Більшу частину з них синтезували радянські вчені. Ці ліки широко застосовуються в медичній практиці. До них відноситься, наприклад, група протитуберкульозних препаратів. Існують і антибіотики, що пригнічують процеси реплікації і ділення патологічних і мікробних клітин. Вони допомагають організму швидко впоратися з чужорідними агентами, не даючи їм розмножуватися. Такі лікарські препарати забезпечують відмінний лікувальний ефект при більшості серйозних гострих інфекцій. А особливо широке застосування ці кошти знайшли при лікуванні пухлин і новоутворень. Це пріоритетний напрямок, яке вибрав інститут генетики Росії. Щороку з'являються нові поліпшені препарати, що перешкоджають розвитку онкології. Це дає надію десяткам тисяч хворих людей по всьому світу.

Процеси транскрипції і трансляції

Після того як були проведені досвідчені лабораторні тести з генетики і отримані результати про роль ДНК і генів як матриць для синтезу білків, деякий час вчені висловлювали думку, що амінокислоти збираються в більш складні молекули тут же, в ядрі. Але після отримання нових даних стало ясно, що це не так. Амінокислоти не будуються на ділянках генів в ДНК. Було встановлено, що цей складний процес протікає в кілька етапів. Спочатку з генів знімаються точні копії - інформаційні РНК. Ці молекули виходять з ядра клітини і пересуваються до особливих структурам - рибосом. Саме на цих органелах і відбуваються складання амінокислот і синтез білків. Процес отримання копій ДНК отримав назву «транскрипція». А синтез білків під контролем інформаційної РНК - «трансляція». Вивчення точних механізмів цих процесів і принципів впливу на них - головні сучасні завдання з генетики молекулярних структур.

Значення механізмів транскрипції і трансляції в медицині

В останні роки стало очевидним, що скрупульозне розгляд всіх етапів транскрипції і трансляції має велике значення для сучасної охорони здоров'я. Інститут генетики РАН вже давно підтвердив той факт, що при розвитку практично будь-якого захворювання відзначається інтенсивний синтез токсичних і просто шкідливих для організму людини білків. Цей процес може протікати під контролем генів, які в нормальному стані неактивні. Або це введений синтез, за ​​який відповідальні проникли в клітини і тканини людини патогенні бактерії і віруси. Також утворення шкідливих білків можуть стимулювати активно розвиваються онкологічні новоутворення. Саме тому доскональне вивчення всіх етапів транскрипції і трансляції в даний час дуже важливо. Так можна виявити способи боротьби не тільки з небезпечними інфекціями, але і з раком.

Сучасна генетика - це безперервні пошуки механізмів розвитку захворювань і лікарських препаратів для їх лікування. Зараз вже можна пригнічувати процеси трансляції в уражених органах або організмі в цілому, тим самим придушити запалення. В принципі, саме на цьому і побудована дія більшості відомих антибіотиків, наприклад, тетрациклінового або стрептомицинового ряду. Всі ці лікарські препарати вибірково інгібують в клітинах процеси трансляції.

Значення дослідження процесів генетичної рекомбінації

Дуже велике значення для медицини має також детальне вивчення процесів генетичної рекомбінації, яка відповідає за передачу і обмін ділянок хромосом і окремих генів. Це важливий фактор у розвитку інфекційних захворювань. Генетична рекомбінація лежить в основі проникнення в клітини людини і впровадження в ДНК чужорідного, частіше вірусного, матеріалу. В результаті відбувається синтез на рибосомах не "рідних» організму білків, а патогенних для нього. За цим принципом відбувається репродукція в клітинах цілих колоній вірусів. Методи спрямовані на розробку засобів боротьби з інфекційними захворюваннями і для запобігання збірки патогенних вірусів. Крім того, накопичення інформації про генетичної рекомбінації дозволило зрозуміти принцип обміну генів між організмами, що призвело до появи геномодифікованих рослин і тварин.

Значення молекулярної генетики для біології та медицини

За останнє сторіччя відкриття спочатку в класичній, а потім вже в молекулярній генетиці справили величезний, і навіть вирішальний вплив на прогрес всіх біологічних наук. Особливо сильно зробила крок вперед медицина. Успіхи генетичних досліджень дозволили зрозуміти колись незбагненні процеси успадкування генетичних ознак і розвитку індивідуальних особливостейлюдини. Примітно і те, як швидко ця наука з чисто теоретичної переросла в практичну. Вона стала найважливішою для сучасної медицини. Детальне вивчення молекулярно-генетичних закономірностей послужило базою для розуміння процесів, що відбуваються в організмі як хворого, так і здорової людини. Саме генетика дала поштовх розвитку таких наук, як вірусологія, мікробіологія, ендокринологія, фармакологія і імунологія.

1865 рік- Відкриття Г. Менделем (1822-1884) факторів спадковості і розробка гибридологического методу, т. Е. Правил схрещування організмів та обліку ознак у їх потомства.

1868 рік- швейцарський біохімік Ф. Мішер зі сперми лосося виділив фосфоровмісних речовина, що відбувається з клітинних ядер, яке він назвав нуклєїнах (тепер його називають дезоксирибонуклеїнової кислотою).

1871 рік- Ч. Дарвін публікує свою книгу «Походження людини і статевий відбір».

1875 рік- Ф. Гальтон демонструє можливість використання близнюків для вивчення відносного впливу на організм спадковості і навколишнього середовища.

1900 рік- Формальне народження генетики як науки. Незалежна публікація статей Г. де Фріза, К. Корренса і Е. Чермака з викладом основних законів успадкування. Фактично перевідкриття і стали відомі широкій науковій громадськості дослідження Г. Менделя.

1902 рік- В. Саттон і Т. Бовери незалежно створюють хромосомну теорію спадковості.

1905 рік- У. Бетсон пропонує слово «генетика» (від грец. Γιγνομαι - породжувати) Для нового напряму науки.

1909 рік- В. Іогансеном запропонований термін - «генотип».

1910 рік- Томас Хант Морганом встановлено, що гени розташовані в хромосомах в лінійному порядку, утворюючи групи зчеплення. Морган встановив також закономірності успадкування ознак, зчеплених зі статтю ( Нобелівська премія 1933 р фізіології і медицині за експериментальне обгрунтування хромосомної теорії спадковості).

А. Кёссель отримав Нобелівську премію з хімії за встановлення того, що до складу ДНК входять чотири азотистих підстави: аденін, гуанін, цитозин і тимін.

1917 рік- Миколою Костянтиновичем Кольцовим заснований Інститут експериментальної біології.

1920 рік- термін «геном» вперше запропонований німецьким генетиком Г. Вінклер.

1922 рік- Н. І. Вавилов сформулював «Закон гомологічних рядів»- про паралелізм в мінливості родинних груп рослин, тобто про генетичну близькість цих груп. Закон Вавилова встановив певні правила формоутворення і дозволив передбачати у даного виду ще не відкриті, але можливі ознаки (аналогія з системою Менделєєва).

1925 рік- Г. А. Надсон, Г. С. Філіппов, Г. Мюллер проводять перший цикл робіт по радіаційним методам індукції мутацій.

1926 рік- С. С. Четвериков написав статтю, що заклав основи популяційної генетики і синтезу генетики і теорії еволюції.

1927 рік- Г. Мюллер довів мутаційний ефект рентгенівських променів, за що в 1946 р отримав Нобелівську премію в галузі фізіології і медицини.

Н. К. Кольцов висунув ідею матричного синтезу, яка пізніше лягла головним каменем в основу молекулярної біологи: «В основі кожної хромосоми лежить найтонша нитка, яка представляє собою спіральний ряд величезних органічних молекул - генів. Можливо, вся ця спіраль є однією гігантською довжини молекулою ».

1928 рік- Відкриття явища трансформації у бактерій (Ф. Гріффіт).

1929-1930 роки- А. С. Серебровський і Н. П. Дубінін вперше продемонстрували складну природу організації гена; перші реальні кроки на шляху створення сучасного уявленняпро тонку структуру гена.

1931 рік- Барбара Мак-Клінток продемонструвала наявність кросинговеру.

1934 рік- Н. П. Дубінін і Б. Н. Сидоров відкрили особливий тип ефекту положення.

Б. Л. Астауров здійснив успішні досліди по отриманню у шовкопряда потомства з незапліднених яєць (одне з найцікавіших досягнень в прикладної генетики того часу).

1935 рік- Н. В. Тимофєєв-Ресовський, К. Г. Циммер, М. Дельбрюк здійснили експериментальне визначення розмірів гена. Ними дана трактування гена з позицій квантової механіки, тим самим був створений фундамент для відкриття структури ДНК.

1940 рік- Дж. Бідл і Е. Татум сформулювали теорію «один ген - один фермент». (Нобелівська премія з фізіології та медицини за 1958 г.).

1943 рік- І. А. Рапопорт, Ш. Ауербах і Дж. Г. Робсон вперше показали індукцію мутацій хімічними речовинами.

1944 рік- початок «ери ДНК». О. Евері, К. Маклеод і М. Маккарті встановили, що «речовиною гена» служить ДНК. У своїх експериментах з трансформації бактерій ці вчені показали, що проникнення молекул очищеної ДНК, виділеної з вірулентних пневмококів, що викликають захворювання і загибель заражених мишей, в клітини авірулентние штаму цих бактерій може супроводжуватися перетворенням (трансформацією) останніх в вірулентну форму.

М. Дельбрюк, С. Лурія, А. Херші справили піонерські дослідження з генетики кишкової палички і її фагів, після чого ці об'єкти стали модельними для генетичних досліджень на багато десятиліть. (Нобелівська премія з фізіології та медицини за 1969 рік за відкриття циклу репродукції вірусів і розвиток генетики бактерій і вірусів).

Л. А. Зільбер сформулював вірусно-генетичну теорію раку.

1946 рік- Меллер Герман Джозеф (1890-1967), американський генетик отримав Нобелівську премію за відкриття радіаційного мутагенезу.

1950 рік- Е. Чаргафф сформулював знамените «правило Чаргаффа», де говориться: в ДНК число нуклеотидів А дорівнює числу Т, а число Г - числу Ц.

Б. Мак-Клінток показала існування переміщаються генетичних елементів. З великим запізненням (тільки в 1983 р) вона отримала за це Нобелівську премію в галузі фізіології і медицини.

1951 рік- Р. Франклін і М. Уілкінсон отримали першу рентгеннограмму молекули ДНК.

1953 рік, 25 квітня- Френсіс Крік і Джеймс Уотсон, спираючись на результати дослідів генетиків і біохіміків і на дані рентгеноструктурного аналізу, створили структурну модельДНК у формі подвійної спіралі. В англійському журналі «Nature» вони опублікували невелику статтю зі своєю моделлю. У 1962 році ним спільно з М. X. Ф. Вілкінсом присуджена Нобелівська премія з фізіології і медицині.

1956 рік- Ю. Тіо і A. Леван встановили, що диплоїдний набір хромосом у людини дорівнює 46.

А. Корнберн виявив перший фермент, здатний синтезувати ДНК в пробірці - ДНК-полімерази I. У 1959 році він разом з С. Очоа отримав Нобелівську премію з фізіології і медицини за дослідження механізму біологічного синтезу РНК і ДНК.

1958 рік- М. Мезельсон і Ф. Сталь довели напівконсервативний механізм реплікації ДНК.

1960 рік- Відкриття РНК-полімерази С. Б. Вейсом, Дж. Гурвіцем і А. Стивенсом.

І. А. Рапопорт повідомив про відкриття «супермутагенов».

1961 рік- У роботах М. У. Ниренберга, Р. У. Холлі і X. Г. Корани розпочато розшифровка «мови життя» - коду, яким в ДНК записана інформація про структуру білкових молекул. У 1968 році всі троє розділили Нобелівську премію з фізіології і медицині, яка була присуджена їм «За розшифровку генетичного коду і його функціонування в синтезі білків».

Ф. Жакоб і Ж. Моно прийшли до висновку про існування двох груп генів - структурних, які відповідають за синтез специфічних (ферментних) білків, і регуляторних, які здійснюють контроль за активністю структурних генів. У 1965 р Нобелівська премія з фізіології та медицини присуджена А. М. Львову, Ф. Жакобу і Ж. Моно за відкриття генетичної регуляції синтезу ферментів і вірусів.

Навесні цього року в Москві на Міжнародному біохімічному конгресі вчений М. Ніренберг повідомив, що йому вдалося «прочитати» перше «слово» в тексті ДНК. Це була трійка нуклеотидів - ААА (в РНК, відповідно, УУУ), тобто три аденіну, що стоять один за одним. Ця послідовність кодує амінокислоту фенілаланін в білку.

1962 рік- Дж. Гердон здійснив перше клонування тварини організму (жаба).

Дж. Кендрью і М. Перутц були удостоєні Нобелівської премії з хімії за вперше здійснену розшифровку тривимірної структури білків міоглобіну і гемоглобіну.

1965 рік- Р. Б. Хесин показав, що регуляція синтезу білка здійснюється шляхом включення і виключення транскрипції генів.

1966 рік- Б. Вейс і С. Ріхардсон відкривають фермент ДНК-лігази.

1969 рік- Х. Г. Корана синтезував хімічним шляхом перший ген.

1970 рік- Відкриття зворотної транскриптази, ферменту, який синтезує ДНК з використанням комплементарної РНК як матрицю. Це було зроблено майбутніми Нобелівськими лауреатамипо фізіології і медицині (1975) Г. Темін і Д. Балтімором.

Виділена перша рестриктаза - фермент, що розрізає ДНК в суворо визначених місцях. За це відкриття в 1978 році Нобелівська премія з фізіології і медицини була присуджена Д. Натансу, Х. Сміту і В. Арбер.

1972 рік- У лабораторії Пола Берга отримані перші рекомбінантні ДНК (Нобелівська премія з хімії за 1980 р вручена П. Бергу і Г. Бойєр). Закладено основи генної інженерії.

1973 рік- С. Коен і Г. Бойєр розробили стратегію переносу генів в бактеріальну клітину.

1974 рік- С. Мілстайн і Г. Келер створили технологію отримання моноклональних антитіл. Рівно десять років тому вони (разом з Н. К. Ерне) отримали за це Нобелівську премію з фізіології і медицині.

Р. Д. Корнберг описує структуру хроматину (нуклеосоми).

1975 рік- С. Тонегава показав різне розташування генів, що кодують варіабельний і константну частину імуноглобулінів, в ДНК ембріональних і мієлоїдних клітин, що дало підставу для висновку про перегрупуваннях генів імуноглобулінів при утворенні клітин імунної системи (Нобелівська премія з фізіології і медицині в 1987 р). Здійснено перше клонування кДНК.

Е. Саузерн описав метод перенесення фрагментів ДНК на нітроцел-люлозние фільтри, метод отримав назву Саузерн-блот гібридизації.

1976 рік- Відкриття у тварин (на прикладі дрозофіли) «стрибаючих генів», зроблене Д. Хогнессом (США) і російськими вченими на чолі з Г. П. Георгієва і В. А. Гвоздьовим.

Засновано першу генно-інженерна компанія (Genentech), яка використовує технологію рекомбінантних ДНК для виробництва різних ферментів і лікарських засобів.

Д. М. Бішоп і Г. Е. Вармус повідомили, що онкоген у вірусі представляє собою не істинний вірусний ген, а клітинний ген, який вірус «підхопив» колись давно в ході реплікації в клітинах і тепер зберігає в зміненому мутаціями вигляді. Було також показано, що його попередник, клітинний протоонкоген, в здорової клітини грає найважливішу роль-управляє її ростом і поділом. У 1989 р обидва цих вчених отримали Нобелівську премію з фізіології і медицині за фундаментальні дослідження канцерогенних генів пухлини.

1977 рік- Опубліковані швидкі методи визначення (секвенування) довгих нуклеотидних послідовностей ДНК (У. Гілберт і А. Максам; Ф. Сенгер з співавт.). З'явилося реальний засіб аналізу структури генів як основа для розуміння їх функцій. У 1980 році У. Гільберт і Ф. Сенгер спільно з П. Бергом отримали Нобелівську премію з хімії «За вагомий внесок у встановлення первинної структури ДНК; за фундаментальні дослідження біохімічних властивостей нуклеїнових кислот, в тому числі рекомбінант-них ДНК ».

Повністю секвенирован геном бактеріофага φΧ174(5386 п. Н.).

Секвенований перший ген людини - ген, який кодує білок Хоріон соматомаммотропін.

П. Шарп і Р. Робертс показали, що гени у аденовірусів (пізніше з'ясувалося, що і у еукаріотичних організмів) мають моаічную екзон-інтрон структуру, і відкрили явище сплайсингу (Нобелівська премія з фізіології і медицині в 1993 г.).

К. Ітакура з співавт. синтезують хімічно ген соматостатину людини і здійснює штучний синтез гормону соматостатину в клітинах кишкової палички E. coli.

1978 рік- Компанія Genentech здійснила перенесення еукаріотичного гена інсуліну в бактеріальну клітину, де на ньому синтезований білок - проінсулін.

Визначено повна послідовність нуклеотидів ДНК вірусу SV40і фага fd.

1979 рік- Показано, що хімічно трансформовані клітини містять активоване онкоген BAS.

1980 рік- Дж. Гордоном з співавт. отримана перша трансгенна миша. У пронуклеус заплідненого одноклітинного ембріона Мікроін'єкції введений ген тимидин-кінази вірусу простого герпесу і показано, що цей ген працює у всіх соматичних клітинах миші. З тих пір трансгеноз став основним підходом як для фундаментальних досліджень, Так і для вирішення практичних завдань сільського господарства і медицини.

1981 рік- Визначено повна нуклеотидних послідовність мітохондріальної ДНК людини.

кілька незалежних дослідних групповідомили про відкриття людських онкогенов.

1982 рік- Визначено повна нуклеотидних послідовність бактеріофага λ (48502 п. Н.).

Показано, що РНК може мати каталітичними властивостями, як і білок.

1983 рік- За допомогою біоінформатики знайдена гомология фактора росту PDGF з відомим онкобелкі, які кодуються онкогеном SIS.

Показано, що різні онкогени кооперують при пухлинної трансформації клітин.

Ген хвороби Хантігтона локалізована на хромосомі 4 людини.

1984 рік- У. Мак-Гінніс відкрив гомеотіческіе (Hox) регуляторні гени, відповідальні за побудову загального плану тіла тварин.

А. Джеффріс створює метод геномної дактилоскопії, в якому нуклеотидні послідовності ДНК використовуються для ідентифікації особи.

1985 рік- Створення К. Б. Мюлліса революціонізуючу технології - полімеразної ланцюгової реакції, ПЛР- найбільш чутливого до сих пір методу детектування ДНК. Ця технологія набула широкого поширення (Нобелівська премія з хімії за 1993 р).

Клонування і визначення нуклеотидної послідовності ДНК, виділеної з стародавньої єгипетської мумії.

1986 рік- Клонування гена RB - першого антіонкогена - супрессора пухлин. Початок епохи масованого клонування генів пухлиноутворення.

1987 рік- Створені перші дріжджові штучні хромосоми - YAC(Yeast Artificial Chromosomes). Вони відіграють велику роль як вектори для клонування великих фрагментів геномів.

1988 рік- створено проект «Геном людини» Національного інституту здоров'я США. Ініціатором і керівником цього проекту став лауреат Нобелівської премії знаменитий учений Джеймс Уотсон.

Під егідою Комітету з науки і техніки в СРСР розпочала роботу програма «Геном людини», яку очолив Наукову раду по геномної програмі на чолі з академіком А. А. Баєва.

Показана можливість аналізу мітохондріальної ДНК з дуже древніх зразків при дослідженні мозку людини давністю 7000 років.

Запропоновано метод «нокауту» генів.

1989 рік- Т. Р. Чех і С. Альтман отримали Нобелівську премію з хімії за відкриття каталітичних властивостей деяких природних РНК (рибозимов).

1990 рік- в США і в СРСР, а потім в Англії, Франції, Німеччини, Японії, Китаї почали працювати наукові програми по розшифровці генома людини. Об'єднала ці проекти Міжнародна організація з вивчення генома людини (Human Genome Organization, скорочено HUGO). Віце-президентом HUGO протягом декількох років був російський академік А. Д. Мирзабеков.

Ф. Коллінз і Л. - Ч. Тсуі ідентифікували перший ген людини (CFTR), відповідальний за спадкове захворювання (кістозний фіброз), який розташований на хромосомі 7.

В. Андерсоном здійснено перше успішне застосування генної терапії для лікування хворої з спадковим імунодефіцитом.

Визначено повна послідовність генома вірусу ВВПЗ-вакцини (192 т. П. Н.).

1992 рік- Е. Кребсу і Е. Фішеру присуджена Нобелівська премія з фізіології та медицини за відкриття оборотного фосфорилування білків як важливого регулюючого механізму клітинного метаболізму.

1995 рік- компанією «Celera Genomics» визначена повна послідовність генома першого самостійно існуючого організму - бактерії Haemophilus influenzae (1 830 137 п. Н.)

Становлення геноміки як самостійного розділу генетики.

1997 рік- Визначено повна послідовність нуклеотидів геномів кишкової палички E. coliі дріжджів Saccharomyces cerevisiae.

Нобелівська премія з фізіології та медицини присуджена американцеві С. Прузінер за внесок у вивчення хвороботворного агента білкової природи, приона, що викликає губчасту енцефалопатію, або «коров'ячий сказ» у великої рогатої худоби.

Я. Вильмут з ​​співробітниками вперше клонували ссавець - вівцю Доллі.

1998 рік- розшифровано всього близько 3% генома людини.

Визначено повна нуклеотидних послідовність першого вищого організму - нематоди Caenorhabditis elegans.

У нематоди C. elegans знайдено механізм РНК-інтерференції.

1999 рік- Роберт Фурчготт, Луїс Ігнарро і Ферид Мурад отримали Нобелівську премію за відкриття ролі оксиду азоту як сигнальної молекули (тобто, регулятора і переносника сигналів) серцево-судинної системи.

Вчені клонували мишу і корову.

1999 рік, грудень- в журналу Nature за з'явилася стаття під назвою «Нуклеотидні послідовності першого хромосоми людини». У цій статті колектив, що складається з більш ніж двохсот авторів, повідомив про повну розшифровку однієї з найменших хромосом людини - хромосоми під номером 22.

2000 рік- Нобелівська премія з фізіології та медицини присуджена А. Карлссон, П. Грінгард і Е. Кендел за відкриття, що стосується «передачі сигналів в нервовій системі».

Вчені клонували свиню.

2000 рік, червень- два конкуруючих колективу - «Celera Genomics» і міжнародний консорціум HUGO, об'єднавши свої дані, офіційно оголосили про те, що їх спільними зусиллями в цілому завершена розшифровка генома людини, створений його чорновий варіант.

2001 рік- Нобелівська премія з фізіології та медицини присуджена Л. Хартвелл, Т. Ханту і П. Нерс за відкриття ключових регуляторів клітинного циклу.

2001 рік, лютий- з'явилися перші наукові публікації чорнового варіанту структури генома людини.

2002 рік- Повністю розшифрований геном миші.

Нобелівська премія з фізіології та медицини присуджена С. Бреннеру, Р. Хорвітц і Дж. Салстон за їх відкриття в області генетичного регулювання розвитку органів і запрограмованої клітинної смерті.

генетика

ГЕНЕТИКА[Нє], -і; ж.[Від грец. genētikos - відноситься до народження, походженням]. Наука про закони спадковості і мінливості організмів. Г. людини. Г. рослин. Медична р Космічна р

генетика

(Від грец. Génesis - походження), наука про закони спадковості і мінливості організмів і методи керування ними. Залежно від об'єкта дослідження розрізняють генетику мікроорганізмів, рослин, тварин і людини, а від рівня дослідження - молекулярну генетику, цитогенетику і ін. Основи сучасної генетики закладені Г. Менделем, який відкрив закони дискретної спадковості (1865), і школою Т. Х. Моргана , обгрунтував хромосомну теорію спадковості (1910-і рр.). В СРСР в 20-30-х рр. видатний внесок в генетику внесли роботи М. І. Вавилова, Н. К. Кольцова, С. С. Четверикова, А. С. Серебровського і ін. З середини 30-х рр. і особливо після сесії ВАСГНІЛ 1948 радянської генетики взяли гору антинаукові погляди Т. Д. Лисенко (безпідставно названі ним «мічурінським вченням»), що до 1965 зупинило її розвиток і призвело до знищення великих генетичних шкіл. Швидкий розвиток генетики в цей період за кордоном, особливо молекулярної генетики в другій половині XX ст., Дозволило розкрити структуру генетичного матеріалу, зрозуміти механізм його роботи. Ідеї ​​і методи генетики використовуються для вирішення проблем медицини, сільського господарства, мікробіологічної промисловості. Її досягнення привели до розвитку генетичної інженерії і біотехнології.

ГЕНЕТИКА

ГЕНЕТИКА (від грец. Genesis - походження), наука про закони спадковості і мінливості організмів і методи керування ними. Залежно від об'єкта дослідження розрізняють генетику мікроорганізмів, рослин, тварин і людини, а від рівня дослідження - молекулярну генетику, цитогенетику і ін. Основи сучасної генетики закладені Г. Менделем (см.МЕНДЕЛЬ Грегор Іоганн), Який відкрив закони дискретної спадковості (1865), і школою Т. Х. Моргана, обгрунтувати хромосомну теорію спадковості (1910-і рр.). В СРСР в 1920-1930-х роках видатний внесок в генетику внесли роботи М. І. Вавилова (см.ВАВИЛОВ Микола Іванович), Н. К. Кольцова, С. С. Четверикова, А. С. Серебровського і ін. З сер. 1930-х років, і особливо після сесії ВАСГНІЛ 1948 в радянській генетиці взяли гору антинаукові погляди Т. Д. Лисенко (безпідставно названі ним «мічурінським вченням»), що до 1965 зупинило її розвиток і призвело до знищення великих генетичних шкіл. Швидкий розвиток генетики в цей період за кордоном, особливо молекулярної генетики у 2-й пол. 20 в., Дозволило розкрити структуру генетичного матеріалу, зрозуміти механізм його роботи. Ідеї ​​і методи генетики використовуються для вирішення проблем медицини, сільського господарства, мікробіологічної промисловості. Її досягнення привели до розвитку генетичної інженерії (см.ГЕНЕТИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ)і біотехнології (см.БІОТЕХНОЛОГІЯ).
* * *
ГЕНЕТИКА (від грец. Genesis - походження), наука, що вивчає закономірності спадковості і мінливості організмів.
Основні етапи історії генетики
Різні умоглядні уявлення про спадковість і мінливість висловлювалися ще античними філософами і лікарями. Здебільшого ці уявлення були помилковими, але іноді серед них з'являлися і геніальні здогадки. Так, римський філософ і поет Лукрецій Кар (см.Лукреція)писав у своїй знаменитій поемі «Про природу речей» про «першооснову» (спадкових задатках), що визначають передачу з покоління в покоління ознак від предків до нащадків, про те, що відбувається при цьому випадковому комбінуванні ( «жеребкуванні») цих ознак, заперечував можливість зміни спадкових ознак під впливом зовнішніх умов. Однак справді наукове пізнанняспадковості і мінливості почалося лише через багато століть, коли було накопичено безліч точних відомостей про спадкування різних ознак у рослин, тварин і людини. Число таких спостережень, проведених переважно практиками-рослинникам і тваринниками, особливо зросла в період з середини 18 до середини 19 століття. Найбільш цінні дані були отримані І. Кельрейтер і А. Гертнером (Німеччина), О. Сажре і Ш. Ноден (Франція), Т. Найтом (Англія). На підставі міжвидових і внутрішньовидових схрещувань рослин вони виявили ряд важливих факторів, що стосуються посилення різноманітності ознак в потомстві гібридів, переважання у нащадків ознак одного з батьків і т. П. Подібні узагальнення зробив у Франції П. Люка (1847-1850), який зібрав великі відомості про спадкування різних ознак у людини. Проте, чітких уявлень про закономірності спадковості й спадковості аж до кінця 19 століття не було за одним істотним винятком. Цим винятком була чудова робота Г. Менделя (см.МЕНДЕЛЬ Грегор Іоганн), Який встановив в дослідах по гібридизації сортів гороху найважливіший закони успадкування ознак, які згодом лягли в основу генетики. Однак робота Г. Менделя [повідомлена їм в 1865 на засіданні товариства дослідників природи м Брюнн (Брно) і надрукована на наступний рікв працях цього товариства] була оцінена сучасниками і, залишаючись забутої 35 років, чи не вплинула на поширені в 19 столітті уявлення про спадковість і мінливість. Поява еволюційних теорій Ж. Б. Ламарка (см.ЛАМАРК Жан Батист), А потім Ч. Дарвіна посилило в другій половині 19 століття інтерес до проблем мінливості і спадковості, т. К. Еволюція можлива тільки на основі виникнення у живих істот змін і їх збереження у нащадків. Це спонукало видних біологів того часу висунути кілька гіпотез про механізм спадковості, набагато більш деталізованих, ніж запропоновані раніше. Хоча ці гіпотези були в значній мірі умоглядними і надалі були спростовані експериментальними дослідженнями, три з них поряд з помилковими містили також підтвердилися положення. Перша належала Ч. Дарвіну, який назвав її «тимчасової гіпотезою пангенезиса» (див. Пангенезіса (см.пангенезіса)). У цій гіпотезі була правильна думка про те, що статеві клітини містять особливі частинки, що визначають розвиток ознак нащадків. У другій гіпотезі, висунутої німецьким ботаніком К. Негелі, містилася вірна думка про те, що кожна клітина організму містить особливу речовину ( «ідіоплазми»), що визначає спадкові властивості організму. Найбільш деталізованої була третя гіпотеза, запропонована німецьким зоологом А. Вейсманом (см.Вейсман Август). Він теж вважав, що в статевих клітинах є особлива речовина - носій спадковості ( «зародкова плазма»). Спираючись на відомості про механізм поділу клітини, Вейсман ототожнював це речовина з хромосомами. Припущення про провідну роль хромосом у передачі спадкових властивостей було правильним і Вейсмана справедливо вважають предтечею хромосомної теорії спадковості (см.Хромосомної теорії спадковості). Вірними були також його твердження про велике значення схрещувань, як причини мінливості, і заперечення успадкування набутих ознак.
Датою народження генетики прийнято вважати 1900 коли три ботаніка - Г. де Фриз (см.ДЕ ФРИЗ Хуго)(Голландія), К. Корренс (см.Корренс Карл Еріх)(Німеччина) і Е. Чермак (см.Чермак-Зейзенегга)(Австрія), що проводили досліди по гібридизації рослин, натрапили незалежно один від одного на забуту роботу Г. Менделя. Вони були вражені схожістю його результатів з отриманими ними, оцінили глибину, точність і значення зроблених ним висновків і опублікували свої дані, показавши, що повністю підтверджують висновки Менделя. Подальший розвиток генетики пов'язано з рядом етапів, кожен з яких характеризувався переважаючими в той час напрямками досліджень. Межі між цими етапами значною мірою умовні - етапи тісно пов'язані один з одним, і перехід від одного етапу до іншого ставав можливим завдяки відкриттям, зробленим в попередньому. Поряд з розробкою найбільш характерних для кожного етапу нових напрямків, тривало дослідження тих проблем, які були головними раніше, а потім в тій чи іншій мірі відсунулися на другий план. З цим застереженням можна розділити історію генетики на шість основних етапів.
Перший етап (з 1900 приблизно по 1912), який отримав назву менделізму (см.менделізму), Є періодом затвердження відкритих Менделем законів успадкування на основі гибридологический дослідів, проведених в різних країнахна вищих рослинах і тварин (лабораторні гризуни, кури, метелики і ін.), в результаті чого з'ясувалося, що ці закони мають універсальний характер. Назва «генетика» розвивається науці дав в 1906 англійський вчений У. Бетсон, а незабаром склалися і такі важливі генетичні поняття, як ген (см.ГЕН (спадковий фактор)), генотип (см.ГЕНОТИП), фенотип (см.ФЕНОТИП), Які були запропоновані в 1909 датським генетиком В. Іогансеном (см.Йогансен Вільгельм Людвіг). Поряд з найбільш характерними для цього початкового етапу історії генетики роботами, які підтверджують на різних об'єктах справедливість законів Менделя, в ті ж роки зародилися і деякі нові напрямки досліджень, які отримали свій розвиток в наступні періоди. По-перше, це синтез відомостей про хромосомах, митозе і мейозі з даними генетики. Уже в 1902 Т. Бовери (Німеччина) і У. Сеттон (США) звернули увагу на повний паралелізм розбіжності хромосом і їх перекомбінірованія при мейозі і заплідненні з розщепленням і перекомбінірованієм спадкових ознак за законами Менделя, що послужило важливою передумовою виникнення хромосомної теорії спадковості.
По-друге, з'ясувалося, що, хоча більшість вивчених на той час спадкових ознак самих різних організмів передавалося з покоління в покоління в повній відповідності з законами Менделя, були і винятки. Так, англійські генетики У. Бетсон і Р. Пеннет в 1906 в дослідах із запашним горошком виявили явище зчепленого успадкування деяких ознак, а інший англійський генетик Л. Донкастер в тому ж році в дослідах з агрусового п'ядуна відкрив зчеплене з підлогою спадкування. І в тому і в іншому випадку успадкування ознак відбувалося інакше, ніж передбачали закони Менделя. Число прикладів обох типів відхилення від менделевского успадкування стало потім швидко збільшуватися, але тільки на наступному етапі історії генетики з'ясувалося, що принципового протиріччя з менделізмом в цих випадках немає і що це позірна суперечність можна пояснити в рамках хромосомної теорії спадковості. По-третє, розпочалося вивчення раптово виникають і стійко успадкованих змін - мутацій. У цьому особливо великі заслуги належали Г. де Фриз (1901, 1903), а в Росії С. Н. Коржинська (1892). На першому етапі розвитку генетики з'явилися також перші спроби розглянути в світлі її даних проблеми еволюційного вчення. Три такі спроби, початі У. Бетсоном (Англія), Г. де Фріз і Я. Лотсі (Голландія), відбивали прагнення авторів використовувати основи генетики для ревізії положень дарвінізму. На неспроможність цих спроб вже тоді вказав в ряді критичних статей К. А. Тімірязєв, який одним з перших зазначив, що менделізм не тільки не суперечить дарвінізму, але, навпаки, підкріплює його, знімаючи деякі важливі заперечення, що висувалися проти теорії Дарвіна.
Відмінною рисою другого етапу розвитку генетики (приблизно 1912-1925) було створення та затвердження хромосомної теорії спадковості. Провідну роль в цьому зіграли експериментальні роботи американського генетика Т. Моргана і його учнів (А. Стертевант, К. Бріджес і Г. Меллер), проведені в період з 1909 по 1919 на дрозофілі. Ці роботи, підтверджені потім в ін. Лабораторіях і на ін. Організмах, показали, що гени лежать в хромосомах клітинного ядра і що передача спадкових ознак, в т. Ч. І таких, успадкування яких, на перший погляд, не вкладається в закони Менделя , визначається поведінкою хромосом при дозріванні статевих клітин і запліднення. Даний висновок випливав з досліджень, що проводилися двома незалежними методами - гибридологический і цитологічним, які давали взаємно підтверджують результати. Генетичні роботи школи Моргана показали можливість будувати карти хромосом із зазначенням точного розташуваннярізних генів (див. Генетичні карти (см.ГЕНЕТИЧНІ КАРТИ ХРОМОСОМ)). На основі хромосомної теорії спадковості був з'ясований і доведений хромосомний механізм визначення статі. Великі заслуги в цьому належали, крім Моргана, американському цитологу Е. Вільсона. Тоді ж почалися і інші роботи по генетиці статі, серед яких особливе значення мали дослідження німецького генетика Р. Гольдшмідт. Хромосомна теорія спадковості була найбільшим досягненням цього етапу розвитку генетики і багато в чому визначила шлях подальших генетичних досліджень.
Якщо в перші роки розвитку менделізму було поширене спрощене уявлення, що кожен спадковий ознака організму визначається особливим геном, то в розглянутий період стало ясно, що будь-який такий ознака визначається взаємодією мн. генів (епістаз (см.епістаз), полімерія (см.полімери)і ін.), а кожен ген в тій чи іншій мірі впливає на різні ознаки (плейотропія (см.плейотропії)). Крім того, виявилося, що здатність гена проявлятися у фенотипі організму (пенетрантность (см.пенетрантность)) І ступінь його дії на фенотип (експресивність (см.експресивність)) Можуть залежати, іноді у великій мірі, від впливу навколишнього середовища або дії ін. Генів. Уявлення про пенетрантності експресивності генів були вперше сформульовані в 1925 Н. В. Тимофєєвим-Ресовський (см.Тимофєєв-Ресовський Микола Володимирович)на підставі результатів його дослідів з дрозофіли.
В цей же період швидко розвиваються деякі напрямки генетики, важливі для розробки генетичних основ селекції, насінництва та племінної справи: вивчення закономірностей успадкування кількісних ознак (особливо важливі дослідження шведського генетика Г. Нільсона-Еле), з'ясування природи гетерозису (см.гетерозису)(Роботи американських генетиків Е. Іста і Д. Джонса), дослідження порівняльної генетики культурних рослин (видатні праці М. І. Вавилова, які лягли в основу його закону гомологічних рядів в спадкової мінливості), по міжвидової гібридизації плодових рослин (роботи І. В . Мічуріна в СРСР, Л. Бербанка в США), по приватній генетиці оброблюваних рослин і домашніх тварин.
До розглянутого періоду відноситься і становлення генетики в СРСР, причому її швидкий розвиток почалося в 1920-х роках, коли склалися три генетичних школи, очолювані Н. К. Кольцовим в Москві, Ю. А. Філіпченко і Н. І. Вавілов в Ленінграді.
Наступний етап (приблизно 1925-1940) пов'язаний з відкриттям штучного мутагенезу. До 1925 досить широко була поширена думка, що сходило до висловом Вейсмана і особливо до поглядів де Фріза, про те, що мутації виникають в організмі спонтанно під впливом якихось суто внутрішніх причин і не залежать від зовнішніх впливів. Ця помилкова концепція була спростована в 1925 роботами Г. А. Надсона та Г. С. Філіппова зі штучного викликанню мутацій, а потім експериментально доведена дослідами Г. Меллера (1927) по впливу рентгенівських променів на дрозофілу. Робота Г. Меллера стимулювала численні дослідження з мутагенезу на різних об'єктах, які показали, що іонізуюче випромінювання - універсальні мутагени. Завдяки цьому почалося вивчення закономірностей мутагенного дії випромінювань; особливо цінними були дослідження Н. В. Тимофєєва-Ресовський та М. Дельбрюка, які виявили пряму залежність частоти індукованих мутацій від дози радіації та припустили в 1935, що ці мутації викликаються безпосереднім попаданням в ген кванта або іонізуючої частинки (теорія мішені). Надалі показано, що мутагенну дію мають ультрафіолетові промені, хімічні речовини. Перші хімічні мутагени були відкриті в 1930-х роках в СРСР В. В. Сахаровим, М. Е. Лобашева і С. М. Гершензоном. Завдяки дослідженням І. А. Раппопорта в СРСР і Ш. Ауербах і Дж. Робсона в Великобританії, в 1946 виявлені супермутагени етиленімін і азотистий іприт.
Дослідження в цій області привели до швидкого прогресу в пізнанні закономірностей мутаційного процесу і до з'ясування деяких питань, що стосуються тонкої будови гена. В кінці 1920-х - початку 1930-х років А. С. Серебровський і його учні отримали перші дані, що вказують на складну будову гена з частин, здатних мутувати порізно або разом. Можливість індукції мутацій відкрила нові перспективи практичного використаннядосягнень генетики. У різних країнах почалися роботи по застосуванню радіаційного мутагенезу для отримання вихідного матеріалу при створенні нових форм культурних рослин. В СРСР ініціаторами такої «радіаційної селекції» були А. А. Сапегін і Л. Н. Делоне.
На цьому ж етапі розвитку генетики виник напрямок, що вивчає роль генетичних процесів в еволюції. Основоположними в цій галузі знань були теоретичні роботи англійських генетиків Р. Фішера і Дж. Холдейна, американського генетика С. Райта і експериментальні дослідженняС. С. Четверикова і його співробітників, вперше досліджували на декількох видах дрозофіл генетичну структуру природних популяцій. На відміну від деяких ранніх менделістів, які виступали проти дарвінізму, ці вчені, спираючись на великий фактичний матеріал, накопичений з тих пір генетикою, переконливо показали, що генетичні дані підтверджують і конкретизують ряд основних принципів дарвінізму, сприяють з'ясуванню соотносительного значення в еволюції природного відбору, різних типівмінливості, ізоляції і т. д. М. І. Вавілов і його учнями тривало успішне вивчення порівняльної генетики і еволюції оброблюваних рослин. Особливо яскравою була робота його талановитого співробітника Г. Д. Карпеченко, який на основі межродовой гібридизації отримав плідний редечного-капустяний гібрид. Він експериментально довів можливість подолання безпліддя у віддалених гібридів і відтворив один із способів утворення нових видів рослин.
Великого розквіту в цей період досягла генетика в СРСР. Крім видатних робіт, зазначених вище, в різних областях генетики були отримані важливі результати, визнані генетиками усього світу. Серед них роботи Б. Л. Астаурова, який в дослідах на шовковичного шовкопряда розробленими їм генетичними методами вперше довів можливість регулювати частоту особин певної статі у потомства, М. М. Завадовського з розвитку статевих ознак у хребетних, Г. А. Левитського за класифікацією і мінливості кариотипов і їх еволюції. Широко відомі в цей період дослідження А. А. Сапегіна, К. К. Мейстера, А. Р. Жебрака по приватній генетиці і генетичним основам селекції рослин, роботи А. С. Серебровского, С. Г. Давидова, Д. А. Кисловського по приватній генетиці і генетичним основам селекції домашніх тварин. Н. К. Кольцов (см.КОЛЬЦОВ Микола Костянтинович)висунув в 1927 концепцію про те, що хромосома з генами представляє одну гігантську органічну молекулу і що відтворення цієї спадкової молекули здійснюється матричних шляхом. Те й інше було пізніше підтверджено, коли генетичні процеси почали вивчати на молекулярному рівні (правда виявилося, що генетичним матеріалом служить не білок, як вважав Кольцов, а ДНК).
В кінці 1920-х років в СРСР відбувалася жвава дискусія про те, чи можуть успадковуватися модифікації (їх тоді називали «придбаними ознаками»), т. Е. Фенотипические зміни, викликані в тілі організму впливом зовнішніх умов (їжею, температурою, вологістю, освітленням і т. п.) і вправою або неупражненія органів. Уявлення про можливість успадкування модифікацій було в ту пору практично повністю відкинуто в зарубіжній генетиці на підставі численних досвідчених даних, але в СРСР деякі біологи, особливо Е. С. Смирнов, Е. М. Вермель і А. М. Кузин, цю можливість поділяли і пропагували. Їх підтримували московські філософи М. Б. Мітін, П. Ф. Юдін і ін., Які стверджували, що ця неоламаркістская концепція нібито відповідає філософії діалектичного матеріалізму. Суперечка ця тривав кілька років, хоча помилковість теорії наслідування модифікацій була переконливо продемонстрована і сов. генетиками Н. К. Кольцовим, Ю. А. Філіпченко, А. С. Серебровський, С. С. Четверикова і зоологами А. С. Северцовим і І. І. Шмальгаузеном. Останній пізніше висунув важливі міркування про те, що розмах і характер модифікацій, хоча вони і не успадковуються, залежать не тільки від зовнішніх впливів, але і від «норми реакції» організму, яка визначається його генотипом. Помилковою ідеї успадкування придбаних ознак судилося згодом відродитися в антинаукових поглядах Т. Д. Лисенко.
Найбільш характерними рисами четвертого етапу історії генетики (приблизно 1940-1955) був бурхливий розвиток робіт з генетики фізіологічних і біохімічних ознак, обумовлене залученням в коло генетичних дослідів нових для генетики об'єктів - мікроорганізмів і вірусів. Можливість отримання у цих об'єктів величезного за чисельністю потомства за короткий час різко підвищила роздільну здатність генетичного аналізу і дозволила досліджувати багато раніше недоступні боку генетичних явищ.
Вивчення біохімічних процесів, що лежать в основі формування спадкових ознак різних організмів, в т. Ч. Дрозофіли і особливо цвілі нейроспори, пролило світло на те, як діють гени і, зокрема, як впливають генні мутації на синтезовані в організмі ферменти. Це призвело до узагальнення, зробленому в 1940-х роках американськими генетиками Дж. Бідлом і Е. Тейтемом, згідно з яким будь-який ген визначає синтез одного ферменту (формула «один ген - один фермент» була згодом уточнена «один ген - один білок» або навіть «один ген - один поліпептид»).
В кінці 30-х і початку 40-х років роботами американських генетиків М. Гріна і Е. Льюїса в дослідах на дрозофілі було чітко доведено складну будову і дробильність гена, т. Е. Підтверджені і поглиблені аналогічні дані, отримані А. С. Серебровський (см.Серебровський Олександр Сергійович).
У 1944 американський генетик О. Ейвері із співробітниками в роботі по з'ясуванню природи генетичної трансформації у бактерій показала, що носієм спадкових потенцій (генетичної інформації) організму служить дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) хромосом. Це відкриття стало потужним поштовхом до вивчення тонкого хімічної будови, Шляхів біосинтезу і біологічних функцій нуклеїнових кислот і стало відправною точкою, з якої почався розвиток молекулярної генетики та всієї молекулярної біології. Найбільш важливими досягненнями кінця четвертого періоду є встановлення того факту, що інфекційним елементом вірусів служить їх нуклеїнова кислота (ДНК або РНК), а також відкриття в 1952 американськими генетиками Дж. Ледербергом і М. Зиндер трансдукції (см.трансдукції), Т. Е. Перенесення вірусами генів господаря, і з'ясування структури молекул ДНК (т. Н. Подвійної спіралі) англійським фізиком Ф. Криком і американським генетиком Дж. Уотсоном в 1953. Остання робота зіграла визначну роль у всьому подальшому розвитку генетики і всієї біології .
Завдяки прогресу біохімічної генетики великі успіхи були досягнуті в генетичних і цитологічних дослідженнях спадкових хвороб (см.СПАДКОВІ ХВОРОБИ)людини. В результаті склалося новий напрям - медична генетика.
Подальший розвиток отримали роботи з генетики природних популяцій. Особливо інтенсивно вони проводилися в СРСР Н. П. Дубиніним з співробітниками і С. М. Гершензоном з співробітниками, а в США Ф. Г. Добржанську. В ході цих досліджень показані роль різних типів мутацій в еволюції, дія природного відбору, ізоляції та генетичного дрейфу на генетичну структуру природних популяцій. Відкриття ряду сильних хімічних мутагенів послужило поштовхом до швидкого прогресу хімічного мутагенезу. У ці ж роки з'явилися перші високопродуктивні сорти культурних рослин, створені на основі мутацій, штучно викликаних радіацією, почалося застосування з тією ж метою хімічних мутагенів; були впроваджені в практику методи використання гетерозису, особливо у кукурудзи і тутового шовкопряда.
До 1940-х років генетичні дослідження в СРСР розвивалися в цілому успішно і займали одне з провідних місць в світі. Зі встановленням в сов. біології повновладного панування Т. Д. Лисенко і його сподвижників, швидке висування якого почалося в середині 1930-х років і досягло апогею в 1948, генетика в СРСР була фактично розгромлена.
П'ятий етап історії генетики (приблизно з середини 1950-х років до початку 1970-х років) характеризується дослідженням генетичних явищ переважно на молекулярному рівні, що стало можливим завдяки швидкому впровадженню в генетику, як і в ін. Галузі біології, нових хімічних, фізичних і математичних методів.
Було встановлено, що гени являють собою ділянки гігантських полімерних молекул ДНК і розрізняються числом і порядком чергування складових їх пар нуклеотидів. Спільними зусиллями генетиків, фізиків і хіміків було з'ясовано, що спадкова інформація, що передається від батьків нащадкам, закодована послідовністю нуклеотидних пар в генах. За допомогою ферментів вона листується (транскрипція) в нуклеотидну послідовність однониткових молекул матричних (інформаційних) РНК, що визначають амінокислотнихпослідовність синтезованих білках (трансляція), які обумовлюють основні властивості організму (у РНК-вірусів генетична інформація закодована в нуклеотидної послідовності їх РНК). У розшифровці генетичного коду (см.КОД ГЕНЕТИЧНИЙ), Який опинився універсальним для всіх живих істот, головні заслуги належать Ф. Крику, С. Бреннеру (Великобританія), С. Очоа і М. Ніренбергу (США).
У ці ж роки завдяки відкриттю ряду ферментів (рестриктаз), розрізають нитка ДНК в певних точках на дрібні фрагменти, навчилися виділяти гени з ДНК хромосом. У 1969 в США Х. Г. Корана із співробітниками здійснив хімічний синтез гена.
У 1961 французькі генетики Ф. Жакоб і Ж. Моно відкрили регуляторні механізми включення і виключення роботи деяких генів білкового синтезу у кишкової палички і розробили на основі цих даних концепцію оперона (см.оперон), Яка пізніше була підтверджена і на ін. Організмах.
В результаті з'ясування молекулярних механізмів мутацій були досягнуті великі успіхи в дослідженні і вивченні дії нових потужних хімічних мутагенів ( «супермутагенов») і у використанні їх в селективної практиці. Значно просунулися роботи і в мн. інших областях генетики - в розробці методів захисту генома людини від впливу фізичних і хімічних мутагенів навколишнього середовища, в розкритті молекулярно-генетичних механізмів регуляції індивідуального розвитку організмів, в дослідженні раніше маловивчених явищ внеядерная спадковості, здійснюваної через пластиди, мітохондрії, плазміди. До кінця цього періоду відноситься широке відродження генетичних досліджень в СРСР (починаючи з 1965).
На сучасному етапі історії генетики, що почався на початку 1970-х років, поряд з прогресом майже всіх раніше сформованих напрямків, особливо інтенсивно розвивалася молекулярна генетика, що призвело до фундаментальних відкриттів і, як наслідок, до виникнення і успішної розробки принципово нових форм прикладної генетики.
Так, ще в 1960-х роках в СРСР С. М. Гершензон з співробітниками, які вивчали репродукцію одного з вірусів комах, отримали нові дані на користь того, що генетична інформація може передаватися від РНК до ДНК (зворотна транскрипція), а не тільки від ДНК до РНК, що раніше вважалося єдиним шляхом транскрипції. У 1970 американські генетики Г. Темін і Д. Балтімор в дослідах з деякими РНК-містять опухолеродного вірусами тварин довели існування зворотної транскрипції, виявили її молекулярний механізм і виділили здійснює її фермент - зворотну транскриптазу (ревертазу (см.ревертаза)), Кодованих вірусним геном. Відкриття зворотної транскрипції дозволило штучно синтезувати багато фізіологічно активні гени на основі їх матричної РНК і створювати банки генів (см.БАНК ГЕНОВ), Як штучно синтезованих, так і природних. Більшість цих генів вже секвенувати, т. Е. В них визначено послідовність нуклеотидних пар. Отримані при секвенування дані привели до відкриття інтрон-екзон структури більшості генів еукаріот.
З'ясування того, що репродукція РНК-містять онкогенних вірусів відбувається з використанням зворотної транскрипції (такі віруси стали називати ретровирусами (см.ретровірусів)), Зіграло важливу роль у створенні сучасної молекулярно-генетичної концепції онкогенеза (см.ОНКОГЕНЕЗ)- виникнення злоякісних пухлин. Вирусогенетичної природа виникнення пухлин була висунута ще в сер. 1940-х років радянським вірусологом Л. А. Зільбером, які працювали з ДНК-містив онкогенним вірусом. Однак її визнанню в ті роки завадило те, що вона не могла пояснити, як РНК-віруси викликають злоякісні пухлини. Після відкриття зворотної транскрипції стало ясно, що вирусогенетичної теорія застосовна до ретровірусів в такій же мірі, як і до ДНК-онкогенним вірусам. Надалі вирусогенетичної теорія злоякісного росту стала розвиватися гл. обр. на основі гіпотези онкогенов (см.онкоген), Вперше висунутої американськими вченими Р. Хюбнером і Дж. Тодаро і підтвердженої потім численними експериментальними дослідженнями.
Фундаментальне значення для розвитку генетики мало також відкриття і дослідження мобільних генетичних елементів (см.МОБІЛЬНІ ГЕНЕТИЧНІ ЕЛЕМЕНТИ), Вперше передбачених Б. Мак-Клінток (см.МАК-Клінтока Барбара)ще в кінці 1940-х років на основі генетичних експериментів на кукурудзі. Ці дані не були належним чином оцінені до тих пір, поки в кінці 1960-х років широко розгорнулися роботи по генетиці бактерій не привели до відкриття у них двох класів мобільних генетичних елементів. Десятиліття потому Д. Хогнесс з співробітниками (США) і незалежно від них Г. П. Георгієв з співробітниками (СРСР) виявили мобільні генетичні елементи, які отримали назву мобільних диспергованих генів (МДГ) у дрозофіли. Незабаром було встановлено, що рухливі генетичні елементи є і у інших еукаріот.
Деякі мобільні генетичні елементи здатні захоплювати прилеглі гени і переносити їх в інші. Місця генома. Така здатність мобільного Р-елемента дрозофіли була використана американськими генетиками Г. Рубіним і А. Спредлінгом для розробки техніки перенесення будь-якого виділеного за допомогою рестриктаз гена або його частини в невластивий йому місце хромосом. Цей метод став широко застосовуватися для вивчення ролі регуляторних генів в роботі структурних генів, для конструювання музичних генів і т. Д.
Молекулярно-генетичний підхід поглибив розуміння механізму синтезу антитіл (імуноглобулінів (см.ІМУНОГЛОБУЛІНИ)). Виявлення структурних генів, що кодують константні і варіабельні ланцюги молекул імуноглобулінів, і регуляторних генів, які забезпечують узгоджене дію цих структурних генів, дозволило пояснити, як забезпечується можливість синтезу величезного числа різних імуноглобулінів на основі обмеженого набору відповідних генів.
Уже на початкових етапах розвитку генетики склалося уявлення про два основні типи мінливості: спадкову, або генотипической, мінливості, зумовленої генними і хромосомними мутаціями і рекомбінацією генів, і ненаследственной, або модификационной, обумовленої впливами на ознаки організму, що розвивається різних факторів навколишнього середовища. Відповідно до цього було прийнято розглядати фенотип організму як результат взаємодії генотипу і факторів навколишнього середовища. Однак, ця концепція зажадала суттєвого доповнення. Ще в 1928 Б. Л. Астауров на підставі вивчення мінливості деяких мутантних ознак дрозофіли висловив думку, що однією з причин мінливості можуть бути випадкові відхилення в ході розвитку тих чи інших ознак (органів). У 1980-і роки ця думка отримала додаткові підтвердження. Дослідами Г. Стент (США) і В. А. Струнникова (СРСР), проведеними на різних тварин (нематодах, повіках, дрозофілі, тутового шовкопряда), було показано, що виражена мінливість структурних і фізіологічних ознак спостерігається навіть серед генетично ідентичних (ізогенних) особин, що виховуються в ідеально однорідних умовах середовища. Ця мінливість, очевидно, зумовлена ​​випадковими відхиленнями в протіканні різних внутрішньоклітинних і міжклітинних онтогенетических процесів, т. Е. Тим, що можна охарактеризувати, як «онтогенетический шум». У зв'язку з цим В. А. Струнников розвинув уявлення про «реалізаційної мінливості», яка бере участь у формуванні фенотипу поряд з генотипической і модификационной (докладніше див. Мінливість (см.Мінливість)).
Успіхи молекулярної генетики створили передумови для виникнення чотирьох нових напрямків генетичних досліджень переважно прикладного характеру, основна мета яких змінювати геном організму в бажану сторону. Найбільш швидко з цих напрямків розвивалися генетична інженерія (см.ГЕНЕТИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ)і генетика соматичних клето ڮ Генетична інженерія підрозділяється на генну (штучний перенесення окремих генів) і хромосомну (штучний перенесення хромосом і їх фрагментів). Методи генної інженерії, розвиток яких почалося в 1972 в США в лабораторії П. Берга, широко використовуються для промислового виробництва високоякісних біопрепаратів, що використовуються в медицині (інсулін людини, інтерферон, вакцини проти гепатиту В, для діагностики СНІД і т. Д.). З їх допомогою отримані різноманітні трансгенні тварини (см.Трансгенні тварини). Отримано рослини картоплі та соняшнику, збагачені запасним білком, які кодуються геном бобових, рослини соняшнику, збагачені білком, які кодуються геном кукурудзи. Дуже перспективні роботи, що ведуться в багатьох лабораторіях світу, по переносу генів азотфіксації з грунтових бактерій в сільськогосподарські рослини. Робляться спроби лікування спадкових захворювань шляхом введення в організм пацієнта «здорового» гена для заміщення ним мутантного, що є причиною хвороби. Досягнення в технології рекомбінантних ДНК, які уможливили виділення багатьох генів ін. Організмів, а також розширення знань про регулювання їх експресії дозволяють сподіватися на реалізацію цієї, здавалася перш фантастичною, ідеї.
Метод хромосомної інженерії дозволяє пересадити в яйцеклітину ссавця з віддаленим ядром диплоидное ядро ​​соматичної клітини і ввести таку яйцеклітину в матку самки, гормонально підготовлену до імплантації. В цьому випадку народиться нащадок, генетично ідентичний особини, від якої взята соматична клітина. Таких нащадків можна отримати від цієї особи необмежене число, т. Е. Генетично клонувати її (див. Клонування тварин (см.КЛОНИРОВАНИЕ ТВАРИН)).
Практичне значення мають дослідження, що проводяться на соматичних клітинах рослин, тварин і людини. Селекцією клітин рослин - продуцентів лікарських алкалоїдів (рути запашної, раувольфии), в поєднанні з мутагенезу зміст цих алкалоїдів в клітинній масі підвищено в 10-20 разів. Селекцією клітин на поживних середовищах і наступною регенерацією цілих рослин з клітинного каллуса виведені сорти ряду оброблюваних рослин, стійкі до різних гербіцидів і засолення грунту. Гибридизацией соматичних клітин різних видіві пологів рослин, статева гібридизація яких неможлива або вкрай утруднена, і наступною регенерацією з клітинного каллуса створені різні гібридні форми (капуста - турнепс, культурний картопля - дикі його види та т. п.).
інше важливе досягненнягенетики соматичних клітин тварин - створення гібридом (см.гібридоми), На основі яких отримують моноклональні антитіла, службовці для створення високоспецифічних вакцин, а також для виділення необхідного ферменту з суміші ферментів.
Дуже перспективні для практики ще два молекулярно-генетичних напрямки - сайт-специфічний мутагенез і створення антисмислових РНК. Сайт-специфічний мутагенез (індукція мутацій певного виділеного рестріктазамі гена або його комплементарної ДНК, і потім включення гена, що мутує в геном для заміни їм його немутантний алелі) вперше дозволив індукувати бажані, а не випадкові генні мутації, і вже успішно застосовується для отримання спрямованих генних мутацій у бактерій і дріжджів.
Антисмислового РНК, можливість отримання яких вперше була показана в 1981 працюючим в США японським імунологом Д. Томізава, можуть використовуватися для цілеспрямованого регулювання рівня синтезу певних білків, а також для спрямованого інгібування онкогенов і вірусних геномів. Дослідження, проведені за цими новими генетичним напрямками, були націлені переважно на вирішення прикладних завдань. Разом з тим вони внесли фундаментальний внесок в уявлення про організацію геному, структуру та функції генів, взаємини генів ядра і клітинних органел і ін.
Основні завдання генетики
Генетичні дослідження мають на меті двоякого роду: пізнання закономірностей спадковості і мінливості і пошук шляхів практичного використання цих закономірностей. Те й інше тісно пов'язане: рішення практичних завдань ґрунтується на висновках, отриманих при вивченні фундаментальних генетичних проблем і в той же час приносить фактичні дані, важливі для розширення і поглиблення теоретичних уявлень.
Від покоління до покоління передається (хоча іноді і в дещо спотвореному вигляді) інформація про всіх різноманітних морфологічних, фізіологічних і біохімічних ознаках, які повинні реалізуватися у нащадків. Виходячи з такого кібернетичного характеру генетичних процесів, зручно сформулювати чотири основні теоретичні проблеми, досліджувані генетикою:
По-перше, проблема зберігання генетичної інформації. Вивчається, в яких матеріальних структурах клітини укладена генетична інформація і як вона там закодована (див. Генетичний код (см.КОД ГЕНЕТИЧНИЙ)).
По-друге, проблема передачі генетичної інформації. Вивчаються механізми і закономірності передачі генетичної інформації від клітини до клітини і від покоління до покоління.
По-третє, проблема реалізації генетичної інформації. Вивчається, як генетична інформація втілюється в конкретних ознаках організму, що розвивається, взаємодіючи при цьому з впливами навколишнього середовища, в тій чи іншій мірі змінює ці ознаки, часом значно.
По-четверте, проблема зміни генетичної інформації. Вивчаються типи, причини та механізми цих змін.
Висновки, отримані при вивченні фундаментальних проблем спадковості і мінливості, служать основою вирішення поставлених перед генетикою прикладних задач.
Досягнення генетики використовуються для вибору типів схрещувань, найкращим чином впливають на генотипическую структуру (розщеплення) у нащадків, для вибору найбільш ефективних способів відбору, для регуляції розвитку спадкових ознак, управління мутаційним процесом, спрямованого зміни геному організму за допомогою генетичної інженерії і сайт-специфічного мутагенезу . Знання того, як різні способи відбору впливають на генотипическую структуру вихідної популяції (породу, сорт), дозволяє використовувати ті прийоми відбору, які найбільш швидко змінять цю структуру в бажану сторону. Розуміння шляхів реалізації генетичної інформації в ході онтогенезу і впливу, що чиниться на ці процеси навколишнім середовищем, Допомагають підбирати умови, що сприяють найбільш повному прояву у даного організму цінних ознак і «придушення» небажаних. Це має важливе значення для підвищення продуктивності домашніх тварин, культурних рослин і промислових мікроорганізмів, а також для медицини, так як дозволяє попереджати прояв ряду спадкових хвороб людини.
Дослідження фізичних і хімічних мутагенів і механізму їх дії робить можливим штучно отримувати безліч спадково змінених форм, що сприяє створенню поліпшених штамів корисних мікроорганізмів і сортів культурних рослин. Пізнання закономірностей мутаційного процесу необхідно для розробки заходів щодо захисту генома людини і тварин від пошкоджень фізичними (гл. Обр. Радіацією) і хімічними мутагенами.
Успіх будь-яких генетичних досліджень визначається не тільки знанням загальних законів спадковості і мінливості, але і знанням приватної генетики організмів, з якими ведеться робота. Хоча основні закони генетики універсальні, вони мають у різних організмів і особливості, зумовлені відмінностями, наприклад, в біології розмноження і будові генетичного апарату. Крім того, для практичних цілей необхідно знати, які гени беруть участь у визначенні ознак даного організму. Тому вивчення генетики конкретних ознак організму є обов'язковий елемент прикладних досліджень.
Основні розділи генетики
Сучасна генетика представлена ​​безліччю розділів, які представляють як теоретичний, так і практичний інтерес. Серед розділів загальної, або «класичної», генетики основними є: генетичний аналіз, основи хромосомної теорії спадковості, цитогенетика, цитоплазматическая (внеядерная) спадковість, мутації, модифікації. Інтенсивно розвиваються молекулярна генетика, генетика онтогенезу (феногенетіка), популяційна генетика (генетична будова популяцій, роль генетичних факторів в мікроеволюції), еволюційна генетика (роль генетичних факторів в видоутворенні і макроеволюції), генетична інженерія, генетика соматичних клітин, імуногенетика, приватна генетика - генетика бактерій, генетика вірусів, генетика тварин, генетика рослин, генетика людини, медична генетика і мн. ін. Новітня галузь генетики - геноміка - вивчає процеси становлення і еволюції геномів.
Вплив генетики на інші галузі біології
Генетика займає центральне місце в сучасної біології, Вивчаючи явища спадковості і мінливості, більшою мірою визначають головні властивості живих істот. Універсальність генетичного матеріалу і генетичного коду лежить в основі єдності всього живого, а різноманіття форм життя є результат особливостей його реалізації в ході індивідуального та історичного розвитку живих істот. Досягнення генетики входять важливою складовою частиноюмайже в усі сучасні біологічні дисципліни. Синтетична теорія еволюції представляє собою найтісніше поєднання дарвінізму і генетики. Те ж можна сказати про сучасну біохімії, основні положення якої про те, як контролюється синтез найголовніших компонентів живої матерії - білків і нуклеїнових кислот, засновані на досягненнях молекулярної генетики. Цитологія головну увагу приділяє будовою, репродукції та функціонування хромосом, пластид і мітохондрій, т. Е. Елементам, в яких записана генетична інформація. Систематика тварин, рослин і мікроорганізмів все ширше користується порівнянням генів, що кодують ферменти і інші білки, а також прямим зіставленням нуклеотиднихпослідовностей хромосом для встановлення ступеня споріднення таксонів і з'ясування їх філогенії. Різні фізіологічні процеси рослин і тварин досліджуються на генетичних моделях; зокрема, при дослідженнях фізіології мозку і нервової системикористуються спеціальними генетичними методами, лініями дрозофіли і лабораторних ссавців. Сучасна імунологія цілком побудована на генетичних даних про механізм синтезу антитіл. Досягнення генетики, в тій чи іншій мірі, часто дуже значною, входять складовою частиною в вірусологію, мікробіологію, ембріологію. З повним правом можна сказати, що сучасна генетика займає центральне місце серед біологічних дисциплін.

- (від грец. Genesis походження), наука про спадковість і мінливість живих організмів і методи керування ними. В її основу лягли закономірності спадковості, виявлені Г. Менделем при схрещуванні разл. сортів гороху (1865), а також ... ... Біологічний енциклопедичний словник