Ιστορία της ανάπτυξης της γενετικής (συνοπτικά). Ιστορία της ανάπτυξης της γενετικής στη Ρωσία

Πολλοί πιστεύουν ότι ο πιο ενδιαφέρον κλάδος της γενετικής είναι ανθρώπινη γενετική— η επιστήμη της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας των χαρακτηριστικών στους ανθρώπους. Πράγματι, σε αυτόν τον τομέα γίνονται έντονες επιστημονικές συζητήσεις και όπου χρησιμοποιούνται οι πιο σύγχρονες επιστημονικές μέθοδοι και τεχνολογίες.

Ο άνθρωπος υπόκειται στους ίδιους νόμους κληρονομικότητας όπως κάθε ζώο με σεξουαλική μέθοδο αναπαραγωγής. Η ανθρώπινη γενετική συσκευή είναι η ίδια με αυτή των άλλων κατοίκων της Γης. Η βάση του είναι το DNA, πάνω στο οποίο συντίθεται το RNA, το οποίο, με τη σειρά του, χρησιμεύει για τη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών. ολόκληρη η ποικιλία των γονιδίων χτίζεται με τη συμμετοχή τεσσάρων νουκλεοτιδίων. Η γενετική πληροφορία διαβάζεται σε τρίδυμα. Επιπλέον, ορισμένα γονίδια σε εντελώς άσχετα είδη ζωντανών οργανισμών είναι εντελώς πανομοιότυπα. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς, αλλά οι άνθρωποι και οι μπανάνες έχουν ακριβώς τα μισά από όλα τα δομικά γονίδια το ίδιο! Και η ομοιότητα μεταξύ ανθρώπων και χιμπατζήδων είναι το 98,7% των γονιδίων. Επιπλέον, όχι μόνο τα γονίδια που λειτουργούν κανονικά είναι πανομοιότυπα, αλλά και ψευδογενείς - τμήματα ενός χρωμοσώματος που είναι παρόμοια με ένα δομικό γονίδιο, αλλά περιέχουν «λάθη εκτύπωσης» που τα καθιστούν μη λειτουργικά.

Υπάρχει μια ευφυής σύγκριση σχετικά με τη γενετική ομοιότητα όλων των ζωντανών οργανισμών. Φανταστείτε ότι δύο συνεργάτες έγραψαν δοκίμια στα οποία όχι μόνο το περιεχόμενο είναι το ίδιο, αλλά ακόμη και τα λάθη που έγιναν. Τα δοκίμια σε τρεις σελίδες σημειωματάριων διαφέρουν μόνο σε μία λέξη στο κείμενο. Είναι σαφές ότι οι μαθητές αντέγραψαν τα δοκίμιά τους ο ένας από τον άλλο ή από το ίδιο βιβλίο Αυτή η ακραία ομοιότητα στη δομή των «αγίων των αγίων» - του μηχανισμού της κληρονομικότητας - είναι αδιάψευστη απόδειξη της ενότητας προέλευσης όλων. ζωή στον πλανήτη μας.

Η κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών στον άνθρωπο υπόκειται στους νόμους και τους κανόνες της γενετικής: οι νόμοι των Mendel, Morgan, γονιδιακή σύνδεση, αλληλεπίδραση αλληλικών και μη αλληλόμορφων γονιδίων (Πίνακες 1, 2). Ωστόσο, δεδομένου ότι ένα άτομο δεν είναι μόνο βιολογικό, αλλά και κοινωνικό ον, οι γενετικές μελέτες του είδους Ομοφυλόφιλος sapiens διαφέρουν σε μια σειρά από χαρακτηριστικά:

• Για τη μελέτη της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών στους ανθρώπους, είναι αδύνατο, όπως για παράδειγμα σε εργαστηριακά ποντίκια, να χρησιμοποιηθεί υβριδολογική ανάλυση (μέθοδος διασταύρωσης): οι άνθρωποι δεν θέλουν να γεννήσουν απογόνους σύμφωνα με τις οδηγίες του πειραματιστή. Επομένως, για τη μελέτη των αποτελεσμάτων του υβριδισμού στους ανθρώπους, χρησιμοποιείται μια έμμεση γενεαλογική μέθοδος (Εικ. 69).
• ένα άτομο έχει χαρακτηριστικά που δεν βρίσκονται σε άλλους οργανισμούς: ιδιοσυγκρασία, μαθηματικές, οπτικές, μουσικές και άλλες ικανότητες, η κληρονομιά των οποίων είναι το πιο ενδιαφέρον μέρος της ανθρώπινης γενετικής.
• Χάρη στη δημόσια υποστήριξη και την ιατρική, είναι δυνατή η επιβίωση και η ύπαρξη ανθρώπων με εμφανείς αποκλίσεις από τον κανόνα (στη φύση, τέτοιοι οργανισμοί πεθαίνουν αμέσως).

Πίνακας 1. Μερικά κυρίαρχα και υπολειπόμενα χαρακτηριστικά στο ανθρώπινο σώμα

Πίνακας 2. Χαρακτηριστικά με ελλιπή κυριαρχία στον άνθρωποΥλικό από τον ιστότοπο

Ανθρώπινη γενετική — η επιστήμη της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας των χαρακτηριστικών στους ανθρώπους. Η μελέτη του ανθρώπινου γονιδιώματος έχει επιβεβαιώσει αναμφίβολα την εξελικτική του προέλευση. Στην ανθρώπινη γενετική είναι αδύνατο να εφαρμοστούν ορισμένες παραδοσιακές γενετικές μέθοδοι, ιδιαίτερα υβριδολογικές μέθοδοι. Οι κοινωνικοί παράγοντες αφήνουν επίσης το σημάδι τους στις γενετικές διεργασίες που συμβαίνουν στους ανθρώπινους πληθυσμούς.

Ιατρική γενετική - η επιστήμη των κληρονομικών πτυχών των ιατρικών προβλημάτων. Υπάρχουν κληρονομικά νοσήματα και ασθένειες με κληρονομική προδιάθεση. Οι κληρονομικές παθήσεις χωρίζονται σε γενετικές, χρωμοσωμικές και γονιδιωματικές παθολογίες.

Σε αυτή τη σελίδα υπάρχει υλικό για τα ακόλουθα θέματα:

• Σύντομη αναφορά ανθρώπινης γενετικής

• Σύντομο μήνυμα για το θέμα της ανθρώπινης γενετικής

• Ιστορία της ανθρώπινης γενετικής έρευνας

• Γενετική έκθεση εν συντομία

• Σύνοψη του φύλλου απάτης για τη γενετική

Ερωτήσεις σχετικά με αυτό το υλικό:

Λυσένκο Άννα

Το δοκίμιο βιολογίας παρέχει έναν ορισμό της γενετικής, τα στάδια ανάπτυξης αυτής της επιστήμης και τη σημασία της για την ανθρώπινη ζωή.

Λήψη:

Πρεμιέρα:

Η γενετική είναι ένας από τους κύριους, πιο συναρπαστικούς και ταυτόχρονα πολύπλοκους κλάδους της σύγχρονης φυσικής επιστήμης. Η θέση της γενετικής μεταξύ των βιολογικών επιστημών και το ιδιαίτερο ενδιαφέρον για αυτήν καθορίζονται από το γεγονός ότι μελετά τις βασικές ιδιότητες των οργανισμών, δηλαδή την κληρονομικότητα και τη μεταβλητότητα.

Ως αποτέλεσμα πολυάριθμων πειραμάτων στον τομέα της μοριακής γενετικής, εξαιρετικής σχεδίασης και εξαιρετικής εκτέλεσης, η σύγχρονη βιολογία έχει εμπλουτιστεί από δύο θεμελιώδεις ανακαλύψεις, οι οποίες έχουν ήδη αντικατοπτριστεί ευρέως στην ανθρώπινη γενετική και πραγματοποιήθηκαν εν μέρει σε ανθρώπινα κύτταρα. Αυτό δείχνει την άρρηκτη σχέση μεταξύ των επιτυχιών της ανθρώπινης γενετικής και των επιτυχιών της σύγχρονης βιολογίας, η οποία συνδέεται όλο και περισσότερο με τη γενετική.

Το πρώτο είναι η ικανότητα εργασίας με μεμονωμένα γονίδια. Λήφθηκε με την απομόνωση του γονιδίου στην καθαρή του μορφή και τη σύνθεσή του. Η σημασία αυτής της ανακάλυψης είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι χρησιμοποιούνται διαφορετικές μέθοδοι για τη γονιδιακή σύνθεση, π.χ. υπάρχει ήδη μια επιλογή όταν πρόκειται για έναν τόσο περίπλοκο μηχανισμό όπως ένα άτομο.

Το δεύτερο επίτευγμα είναι η απόδειξη της συμπερίληψης ξένων πληροφοριών στο γονιδίωμα, καθώς και της λειτουργίας της στα κύτταρα ανώτερων ζώων και ανθρώπων. Τα υλικά για αυτήν την ανακάλυψη συσσωρεύτηκαν από διαφορετικές πειραματικές προσεγγίσεις. Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για πολυάριθμες μελέτες στον τομέα της ιογενετικής θεωρίας για την εμφάνιση κακοήθων όγκων, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης σύνθεσης DNA σε μια μήτρα RNA. Επιπλέον, πειράματα με μεταγωγή προφάγου, που διεγείρονται από την ιδέα της γενετικής μηχανικής, επιβεβαίωσαν τη δυνατότητα λειτουργίας γονιδίων απλών οργανισμών σε κύτταρα θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων κυττάρων.

Χωρίς υπερβολή, μπορούμε να πούμε ότι, μαζί με τη μοριακή γενετική, η ανθρώπινη γενετική είναι ένας από τους πιο προοδευτικούς κλάδους της γενετικής γενικότερα. Η έρευνά της εκτείνεται από το βιοχημικό έως το επίπεδο του πληθυσμού, συμπεριλαμβανομένων των κυτταρικών και οργανικών επιπέδων.

Ας εξετάσουμε όμως χωριστά την ιστορία της ανάπτυξης της γενετικής.

Τα κύρια στάδια ανάπτυξης της γενετικής.

Η προέλευση της γενετικής, όπως κάθε επιστήμη, θα πρέπει να αναζητηθεί στην πράξη. Η γενετική προέκυψε σε σχέση με την εκτροφή οικόσιτων ζώων και την καλλιέργεια φυτών, καθώς και με την ανάπτυξη της ιατρικής. Από τότε που ο άνθρωπος άρχισε να χρησιμοποιεί τη διασταύρωση ζώων και φυτών, βρέθηκε αντιμέτωπος με το γεγονός ότι οι ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των απογόνων εξαρτώνται από τις ιδιότητες των γονέων ατόμων που επιλέγονται για διασταύρωση. Επιλέγοντας και διασταυρώνοντας τους καλύτερους απογόνους, ο άνθρωπος από γενιά σε γενιά δημιούργησε συγγενείς ομάδες - γραμμές και στη συνέχεια αναπαράγει και ποικιλίες με τις χαρακτηριστικές κληρονομικές τους ιδιότητες.

Αν και αυτές οι παρατηρήσεις και συγκρίσεις δεν μπόρεσαν ακόμη να αποτελέσουν τη βάση για τη διαμόρφωση της επιστήμης, η ταχεία ανάπτυξη της κτηνοτροφίας και της εκτροφής, καθώς και η καλλιέργεια φυτών και η παραγωγή σπόρων κατά το δεύτερο μισό του 19ου αιώνα οδήγησαν σε αυξημένο ενδιαφέρον για την ανάλυση. του φαινομένου της κληρονομικότητας.

Η ανάπτυξη της επιστήμης της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας προωθήθηκε ιδιαίτερα έντονα από το δόγμα του Καρόλου Δαρβίνου για την προέλευση των ειδών, το οποίο εισήγαγε στη βιολογία την ιστορική μέθοδο μελέτης της εξέλιξης των οργανισμών. Ο ίδιος ο Δαρβίνος κατέβαλε μεγάλη προσπάθεια στη μελέτη της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας. Συγκέντρωσε ένα τεράστιο όγκο γεγονότων και έβγαλε μια σειρά από σωστά συμπεράσματα με βάση αυτά, αλλά δεν μπόρεσε να θεμελιώσει τους νόμους της κληρονομικότητας. Οι σύγχρονοί του, οι λεγόμενοι υβριδιστές, που διέσχιζαν διάφορες μορφές και αναζητούσαν τον βαθμό ομοιότητας και διαφοράς μεταξύ γονέων και απογόνων, δεν μπόρεσαν επίσης να καθιερώσουν γενικά πρότυπα κληρονομικότητας.

Μια άλλη προϋπόθεση που συνέβαλε στην καθιέρωση της γενετικής ως επιστήμης ήταν η πρόοδος στη μελέτη της δομής και της συμπεριφοράς των σωματικών και γεννητικών κυττάρων. Πίσω στη δεκαετία του '70 του περασμένου αιώνα, ένας αριθμός κυτταρολογικών ερευνητών (Chistyakov το 1972, Strasburger το 1875) ανακάλυψαν την έμμεση διαίρεση σωματικών κυττάρων, που ονομάζεται καρυοκίνηση (Schleicher το 1878) ή μίτωση (Flemming το 1882). Το 1888, μετά από πρόταση του Waldeira, τα μόνιμα στοιχεία του κυτταρικού πυρήνα ονομάστηκαν «χρωμοσώματα». Εκείνα τα ίδια χρόνια, ο Flemming χώρισε ολόκληρο τον κύκλο της κυτταρικής διαίρεσης σε τέσσερις κύριες φάσεις: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση.

Ταυτόχρονα με τη μελέτη της μίτωσης των σωματικών κυττάρων, πραγματοποιήθηκε έρευνα για την ανάπτυξη γεννητικών κυττάρων και τον μηχανισμό γονιμοποίησης σε ζώα και φυτά. Το 1876, ο O. Hertwig καθιέρωσε για πρώτη φορά στα εχινόδερμα τη σύντηξη του πυρήνα του σπέρματος με τον πυρήνα του ωαρίου. N.N. Ο Gorozhankin το 1880 και ο E. Strasburger το 1884 καθιέρωσαν το ίδιο για τα φυτά: το πρώτο - για τα γυμνόσπερμα, το δεύτερο - για τα αγγειόσπερμα.

Την ίδια χρονιά, ο Van Beneden (1883) και άλλοι αποκάλυψαν το βασικό γεγονός ότι κατά την ανάπτυξη, τα γεννητικά κύτταρα, σε αντίθεση με τα σωματικά κύτταρα, υφίστανται μείωση του αριθμού των χρωμοσωμάτων ακριβώς κατά το ήμισυ και κατά τη γονιμοποίηση - η σύντηξη του θηλυκού και του αρσενικού πυρήνες - ο κανονικός αριθμός των χρωμοσωμάτων αποκαθίσταται, σταθερός για κάθε τύπο. Έτσι, αποδείχθηκε ότι κάθε είδος χαρακτηρίζεται από έναν ορισμένο αριθμό χρωμοσωμάτων.

Έτσι, οι παραπάνω συνθήκες συνέβαλαν στην ανάδειξη της γενετικής ως ξεχωριστού βιολογικού κλάδου – κλάδου με δικό του αντικείμενο και ερευνητικές μεθόδους.

Η επίσημη γέννηση της γενετικής θεωρείται η άνοιξη του 1900, όταν τρεις βοτανολόγοι, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο, σε τρεις διαφορετικές χώρες, σε διαφορετικές τοποθεσίες, ανακάλυψαν μερικά από τα πιο σημαντικά πρότυπα κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών στους απογόνους των υβριδίων. Ο G. de Vries (Ολλανδία), με βάση την εργασία με νυχτολούλουδο, παπαρούνα, ντατούρα και άλλα φυτά, ανέφερε «τον νόμο της υβριδικής διάσπασης». Ο K. Correns (Γερμανία) καθιέρωσε τα πρότυπα διαχωρισμού στο καλαμπόκι και δημοσίευσε το άρθρο «Ο νόμος του Γκρέγκορ Μέντελ για τη συμπεριφορά των απογόνων σε φυλετικά υβρίδια». την ίδια χρονιά, ο K. Csermak (Αυστρία) δημοσίευσε ένα άρθρο (On artificial crossing in Pisum Sativum).

Η επιστήμη δεν γνωρίζει σχεδόν καμία απροσδόκητη ανακάλυψη. Οι πιο λαμπρές ανακαλύψεις που δημιουργούν στάδια στην ανάπτυξή του έχουν σχεδόν πάντα τους προκατόχους τους. Αυτό συνέβη με την ανακάλυψη των νόμων της κληρονομικότητας. Αποδείχθηκε ότι οι τρεις βοτανολόγοι που ανακάλυψαν το μοτίβο διαχωρισμού στους απογόνους ενδοειδικών υβριδίων απλώς «ανακάλυψαν ξανά» τα πρότυπα κληρονομικότητας που ανακαλύφθηκαν το 1865 από τον Γκρέγκορ Μέντελ και περιέγραψε ο ίδιος στο άρθρο «Πειράματα σε υβρίδια φυτών», που δημοσιεύτηκε στο τα «πρακτικά» της Εταιρείας Φυσικών Επιστημόνων στο Brünn (Τσεχοσλοβακία).

Ο G. Mendel ανέπτυξε μεθόδους για τη γενετική ανάλυση της κληρονομικότητας μεμονωμένων χαρακτηριστικών ενός οργανισμού χρησιμοποιώντας φυτά μπιζελιού και καθιέρωσε δύο θεμελιωδώς σημαντικά φαινόμενα:

Τα χαρακτηριστικά καθορίζονται από μεμονωμένους κληρονομικούς παράγοντες που μεταδίδονται μέσω των γεννητικών κυττάρων.

Τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά των οργανισμών δεν εξαφανίζονται κατά τη διασταύρωση, αλλά διατηρούνται στους απογόνους με την ίδια μορφή που ήταν στους μητρικούς οργανισμούς.

Για τη θεωρία της εξέλιξης, αυτές οι αρχές ήταν πρωταρχικής σημασίας. Αποκάλυψαν μια από τις πιο σημαντικές πηγές μεταβλητότητας, δηλαδή τον μηχανισμό για τη διατήρηση της καταλληλότητας των χαρακτηριστικών ενός είδους για πολλές γενιές. Εάν τα προσαρμοστικά χαρακτηριστικά των οργανισμών που προέκυψαν υπό τον έλεγχο της επιλογής απορροφούνταν και εξαφανίζονταν κατά τη διασταύρωση, τότε η πρόοδος του είδους θα ήταν αδύνατη.

Όλη η μετέπειτα εξέλιξη της γενετικής συνδέθηκε με τη μελέτη και την επέκταση αυτών των αρχών και την εφαρμογή τους στη θεωρία της εξέλιξης και της επιλογής.

Από τις καθιερωμένες θεμελιώδεις αρχές του Μέντελ, λογικά ακολουθούν μια σειρά από προβλήματα, τα οποία βήμα προς βήμα λαμβάνουν τη λύση τους καθώς αναπτύσσεται η γενετική. Το 1901, ο de Vries διατύπωσε τη θεωρία των μεταλλάξεων, η οποία αναφέρει ότι οι κληρονομικές ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των οργανισμών αλλάζουν απότομα - μεταλλαγμένα.

Το 1903, ο Δανός φυσιολόγος φυτών V. Johannsen δημοσίευσε το έργο «On Heritance in Populations and Pure Lines», στο οποίο διαπιστώθηκε πειραματικά ότι τα εξωτερικά παρόμοια φυτά που ανήκουν στην ίδια ποικιλία είναι κληρονομικά διαφορετικά - αποτελούν έναν πληθυσμό. Ένας πληθυσμός αποτελείται από κληρονομικά διαφορετικά άτομα ή συγγενείς ομάδες - γραμμές. Στην ίδια μελέτη, αποδεικνύεται ξεκάθαρα ότι υπάρχουν δύο τύποι μεταβλητότητας στους οργανισμούς: κληρονομική, που καθορίζεται από τα γονίδια και μη κληρονομική, που καθορίζεται από έναν τυχαίο συνδυασμό παραγόντων που δρουν στην εκδήλωση των χαρακτηριστικών.

Στο επόμενο στάδιο της ανάπτυξης της γενετικής, αποδείχθηκε ότι οι κληρονομικές μορφές συνδέονται με τα χρωμοσώματα. Το πρώτο γεγονός που αποκάλυψε τον ρόλο των χρωμοσωμάτων στην κληρονομικότητα ήταν η απόδειξη του ρόλου των χρωμοσωμάτων στον προσδιορισμό του φύλου στα ζώα και η ανακάλυψη του μηχανισμού του διαχωρισμού φύλου 1:1.

Από το 1911, ο Τ. Μόργκαν και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια των ΗΠΑ άρχισαν να δημοσιεύουν μια σειρά έργων στα οποία διατύπωσε τη χρωμοσωμική θεωρία της κληρονομικότητας. Πειραματικά αποδεικνύοντας ότι οι κύριοι φορείς των γονιδίων είναι τα χρωμοσώματα και ότι τα γονίδια βρίσκονται γραμμικά στα χρωμοσώματα.

Το 1922 ο Ν.Ι. Ο Vavilov διατυπώνει τον νόμο της ομολογικής σειράς στην κληρονομική μεταβλητότητα, σύμφωνα με τον οποίο τα φυτικά και ζωικά είδη που σχετίζονται με την προέλευση έχουν παρόμοιες σειρές κληρονομικής μεταβλητότητας. Εφαρμόζοντας τον νόμο αυτό, ο Ν.Ι. Ο Βαβίλοφ δημιούργησε τα κέντρα προέλευσης των καλλιεργούμενων φυτών, στα οποία συγκεντρώνεται η μεγαλύτερη ποικιλία κληρονομικών μορφών.

Το 1925, στη χώρα μας ο Γ.Α. Nadson και G.S. Ο Filippov στα μανιτάρια και το 1927 ο G. Möller στις ΗΠΑ στη μύγα των φρούτων Drosophila απέκτησε στοιχεία για την επίδραση των ακτίνων Χ στην εμφάνιση κληρονομικών αλλαγών. Ταυτόχρονα, αποδείχθηκε ότι ο ρυθμός των μεταλλάξεων αυξάνεται κατά περισσότερο από 100 φορές. Αυτές οι μελέτες απέδειξαν τη μεταβλητότητα των γονιδίων υπό την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων. Η απόδειξη της επίδρασης της ιονίζουσας ακτινοβολίας στην εμφάνιση μεταλλάξεων οδήγησε στη δημιουργία ενός νέου κλάδου της γενετικής - της γενετικής ακτινοβολίας, η σημασία του οποίου αυξήθηκε ακόμη περισσότερο με την ανακάλυψη της ατομικής ενέργειας.

Το 1934, ο T. Paynter, χρησιμοποιώντας γιγάντια χρωμοσώματα των σιελογόνων αδένων των διπτερών, απέδειξε ότι η ασυνέχεια της μορφολογικής δομής των χρωμοσωμάτων, που εκφράζεται με τη μορφή διάφορων δίσκων, αντιστοιχεί στη θέση των γονιδίων στα χρωμοσώματα, που προηγουμένως είχε καθοριστεί από καθαρά γενετικά μεθόδους. Αυτή η ανακάλυψη σηματοδότησε την αρχή της μελέτης της δομής και της λειτουργίας του γονιδίου στο κύτταρο.

Την περίοδο από τη δεκαετία του '40 έως σήμερα, έχουν γίνει μια σειρά από ανακαλύψεις (κυρίως σε μικροοργανισμούς) εντελώς νέων γενετικών φαινομένων, αποκαλύπτοντας τις δυνατότητες ανάλυσης της γονιδιακής δομής σε μοριακό επίπεδο. Τα τελευταία χρόνια, με την εισαγωγή νέων μεθόδων έρευνας στη γενετική, δανεισμένες από τη μικροβιολογία, καταλήξαμε στη λύση για το πώς τα γονίδια ελέγχουν την αλληλουχία αμινοξέων σε ένα μόριο πρωτεΐνης.

Καταρχάς, πρέπει να πούμε ότι έχει πλέον αποδειχθεί πλήρως ότι φορείς της κληρονομικότητας είναι τα χρωμοσώματα, τα οποία αποτελούνται από μια δέσμη μορίων DNA.

Πραγματοποιήθηκαν αρκετά απλά πειράματα: απομονώθηκε καθαρό DNA από σκοτωμένα βακτήρια ενός στελέχους με ειδικό εξωτερικό χαρακτηριστικό και μεταφέρθηκε σε ζωντανά βακτήρια άλλου στελέχους, μετά τα οποία τα αναπαραγόμενα βακτήρια του τελευταίου απέκτησαν το χαρακτηριστικό του πρώτου στελέχους. Πολλά παρόμοια πειράματα δείχνουν ότι το DNA είναι ο φορέας της κληρονομικότητας.

Το 1953, ο F. Crick (Αγγλία) και ο J. Watstone (ΗΠΑ) αποκρυπτογραφούσαν τη δομή του μορίου του DNA. Βρήκαν ότι κάθε μόριο DNA αποτελείται από δύο πολυδεοξυριβονουκλεϊκές αλυσίδες, σπειροειδώς στριμμένες γύρω από έναν κοινό άξονα.

Επί του παρόντος, έχουν βρεθεί προσεγγίσεις για την επίλυση του προβλήματος της οργάνωσης του κληρονομικού κώδικα και της πειραματικής αποκωδικοποίησής του. Η γενετική, μαζί με τη βιοχημεία και τη βιοφυσική, έχει πλησιάσει στο να αποσαφηνίσει τη διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης σε ένα κύτταρο και την τεχνητή σύνθεση πρωτεϊνικών μορίων. Αυτό ξεκινά ένα εντελώς νέο στάδιο στην ανάπτυξη όχι μόνο της γενετικής, αλλά ολόκληρης της βιολογίας στο σύνολό της.

Η ανάπτυξη της γενετικής μέχρι σήμερα αποτελεί ένα συνεχώς διευρυνόμενο υπόβαθρο έρευνας για τη λειτουργική, μορφολογική και βιοχημική διακριτικότητα των χρωμοσωμάτων. Πολλά έχουν ήδη γίνει σε αυτόν τον τομέα, πολλά έχουν ήδη γίνει και κάθε μέρα η αιχμή της επιστήμης πλησιάζει τον στόχο - την αποκάλυψη της φύσης του γονιδίου. Μέχρι σήμερα, έχουν διαπιστωθεί μια σειρά από φαινόμενα που χαρακτηρίζουν τη φύση του γονιδίου. Πρώτον, ένα γονίδιο σε ένα χρωμόσωμα έχει την ιδιότητα της αυτοαναπαραγωγής (αυτοπαραγωγή). Δεύτερον, είναι ικανό για μεταλλακτική αλλαγή. τρίτον, σχετίζεται με μια ορισμένη χημική δομή του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος - DNA. τέταρτον, ελέγχει τη σύνθεση αμινοξέων και τις αλληλουχίες τους στα πρωτεϊνικά μόρια. Σε σχέση με πρόσφατη έρευνα, σχηματίζεται μια νέα ιδέα για το γονίδιο ως λειτουργικό σύστημα και η επίδραση του γονιδίου στον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών εξετάζεται σε ένα ενιαίο σύστημα γονιδίων - τον γονότυπο.

Οι αναδυόμενες προοπτικές για τη σύνθεση της ζωντανής ύλης προσελκύουν μεγάλη προσοχή από γενετιστές, βιοχημικούς, φυσικούς και άλλους ειδικούς.

Γενεσιολογία

ΓΕΝΕΣΙΟΛΟΓΙΑ[neʁ], -i; και.[από τα ελληνικά genētikos - σχετικά με τη γέννηση, την καταγωγή]. Η επιστήμη των νόμων της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας των οργανισμών. Ζ. ανθρώπινος. Ζ. φυτά. Ιατρική πόλη Διαστημική πόλη

(από το ελληνικό génesis - προέλευση), η επιστήμη των νόμων της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας των οργανισμών και των μεθόδων διαχείρισής τους. Ανάλογα με το αντικείμενο μελέτης, διακρίνονται η γενετική μικροοργανισμών, φυτών, ζώων και ανθρώπων και ανάλογα με το επίπεδο της έρευνας - μοριακή γενετική, κυτταρογενετική κ.λπ. Τα θεμέλια της σύγχρονης γενετικής έθεσε ο G. Mendel, ο οποίος ανακάλυψε νόμους της διακριτής κληρονομικότητας (1865) και τη σχολή του T. H. Morgan, ο οποίος τεκμηρίωσε τη χρωμοσωμική θεωρία της κληρονομικότητας (δεκαετία 1910). Στην ΕΣΣΔ τη δεκαετία του 20-30. Εξαιρετική συνεισφορά στη γενετική έγινε από τα έργα των N. I. Vavilov, N. K. Koltsov, S. S. Chetverikov, A. S. Serebrovsky και άλλων. και ιδιαίτερα μετά τη σύνοδο του 1948 της Πανενωσιακής Ακαδημίας Γεωργικών Επιστημών, οι αντιεπιστημονικές απόψεις του T. D. Lysenko (αβάσιμα αποκαλούμενος από αυτόν «διδασκαλία του Michurin») επικράτησαν στη σοβιετική γενετική, η οποία μέχρι το 1965 σταμάτησε την ανάπτυξή της και οδήγησε στην καταστροφή μεγάλων γενετικών σχολών. Η ταχεία ανάπτυξη της γενετικής κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου στο εξωτερικό, ιδιαίτερα της μοριακής γενετικής στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα, κατέστησε δυνατή την αποκάλυψη της δομής του γενετικού υλικού και την κατανόηση του μηχανισμού της εργασίας του. Ιδέες και μέθοδοι γενετικής χρησιμοποιούνται για την επίλυση προβλημάτων στην ιατρική, τη γεωργία και τη μικροβιολογική βιομηχανία. Τα επιτεύγματά της οδήγησαν στην ανάπτυξη της γενετικής μηχανικής και της βιοτεχνολογίας.

ΓΕΝΕΤΙΚΗ (από το ελληνικό γένεση - προέλευση), η επιστήμη των νόμων της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας των οργανισμών και των μεθόδων ελέγχου τους. Ανάλογα με το αντικείμενο μελέτης διακρίνονται η γενετική μικροοργανισμών, φυτών, ζώων και ανθρώπων και ανάλογα με το επίπεδο της έρευνας - μοριακή γενετική, κυτταρογενετική κ.λπ. Τα θεμέλια της σύγχρονης γενετικής έθεσε ο G. Mendel (εκ.ΜΕΝΤΕΛ Γκρέγκορ Γιόχαν), ο οποίος ανακάλυψε τους νόμους της διακριτής κληρονομικότητας (1865), και τη σχολή του T. H. Morgan, που τεκμηρίωσε τη χρωμοσωμική θεωρία της κληρονομικότητας (δεκαετία 1910). Στην ΕΣΣΔ τη δεκαετία 1920-1930, μια εξαιρετική συμβολή στη γενετική έγινε από το έργο του N. I. Vavilov (εκ.ΒΑΒΙΛΟΦ Νικολάι Ιβάνοβιτς), N.K Koltsov, S.S. Chetverikov, A.S. Serebrovsky και άλλοι. Στη δεκαετία του 1930, και ειδικά μετά τη σύνοδο του 1948 της Πανρωσικής Ακαδημίας Γεωργικών Επιστημών, οι αντιεπιστημονικές απόψεις του T. D. Lysenko επικράτησαν στη σοβιετική γενετική (αδικαιολόγητα αποκάλεσε το «δόγμα Michurin»), το οποίο μέχρι το 1965 σταμάτησε την ανάπτυξή του και οδήγησε στην καταστροφή μεγάλων γενετικών σχολών. Η ραγδαία ανάπτυξη της γενετικής αυτή την περίοδο στο εξωτερικό, ιδιαίτερα της μοριακής γενετικής στο 2ο εξάμηνο. 20ος αιώνας, κατέστησε δυνατή την αποκάλυψη της δομής του γενετικού υλικού και την κατανόηση του μηχανισμού της λειτουργίας του. Ιδέες και μέθοδοι γενετικής χρησιμοποιούνται για την επίλυση προβλημάτων στην ιατρική, τη γεωργία και τη μικροβιολογική βιομηχανία. Τα επιτεύγματά της οδήγησαν στην ανάπτυξη της γενετικής μηχανικής (εκ.ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ)και βιοτεχνολογίας (εκ.ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ).
* * *
ΓΕΝΕΤΙΚΗ (από το ελληνικό γένεση - προέλευση), επιστήμη που μελετά τα πρότυπα κληρονομικότητας και μεταβλητότητας των οργανισμών.
Κύρια στάδια στην ιστορία της γενετικής
Διάφορες εικασιακές ιδέες σχετικά με την κληρονομικότητα και τη μεταβλητότητα εκφράστηκαν από αρχαίους φιλοσόφους και γιατρούς. Ως επί το πλείστον, αυτές οι ιδέες ήταν λανθασμένες, αλλά μερικές φορές εμφανίζονταν λαμπρές εικασίες μεταξύ τους. Έτσι, ο Ρωμαίος φιλόσοφος και ποιητής Lucretius Carus (εκ.ΛΟΥΚΡΗΤΙΟΣ)έγραψε στο περίφημο ποίημά του «On the Nature of Things» για τις «πρώτες αρχές» (κληρονομικές κλίσεις) που καθορίζουν τη μετάδοση από γενιά σε γενιά χαρακτηριστικών από τους προγόνους στους απογόνους, για τον τυχαίο συνδυασμό («κλήρωση») αυτών. χαρακτηριστικά που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, και αρνήθηκε τη δυνατότητα αλλαγής κληρονομικών χαρακτηριστικών υπό την επίδραση εξωτερικών συνθηκών. Ωστόσο, η πραγματικά επιστημονική γνώση της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας ξεκίνησε μόνο πολλούς αιώνες αργότερα, όταν συσσωρεύτηκαν πολλές ακριβείς πληροφορίες σχετικά με την κληρονομικότητα διαφόρων χαρακτήρων σε φυτά, ζώα και ανθρώπους. Ο αριθμός τέτοιων παρατηρήσεων, που πραγματοποιήθηκαν κυρίως από πρακτικούς κτηνοτρόφους φυτών και ζώων, αυξήθηκε ιδιαίτερα την περίοδο από τα μέσα του 18ου έως τα μέσα του 19ου αιώνα. Τα πιο πολύτιμα στοιχεία ελήφθησαν από τους I. Kelreuter και A. Gertner (Γερμανία), O. Sajray και C. Naudin (Γαλλία), T. Knight (Αγγλία). Με βάση τις ενδοειδικές και ενδοειδικές διασταυρώσεις φυτών, ανακάλυψαν μια σειρά σημαντικών παραγόντων που σχετίζονται με την αυξημένη ποικιλία χαρακτηριστικών στους απογόνους των υβριδίων, την κυριαρχία των χαρακτηριστικών ενός από τους γονείς στους απογόνους κ.λπ. Παρόμοιες γενικεύσεις έγιναν στη Γαλλία από τον P. Luca (1847-1850), ο οποίος συγκέντρωσε εκτενείς πληροφορίες σχετικά με την κληρονομικότητα διαφόρων χαρακτηριστικών στον άνθρωπο. Ωστόσο, μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα δεν υπήρχαν σαφείς ιδέες για τα πρότυπα κληρονομικότητας και κληρονομικότητας, με μια σημαντική εξαίρεση. Αυτή η εξαίρεση ήταν το αξιόλογο έργο του G. Mendel (εκ.ΜΕΝΤΕΛ Γκρέγκορ Γιόχαν), ο οποίος καθιέρωσε σε πειράματα για τον υβριδισμό των ποικιλιών μπιζελιού τους σημαντικότερους νόμους κληρονομικότητας χαρακτηριστικών, οι οποίοι στη συνέχεια αποτέλεσαν τη βάση της γενετικής. Ωστόσο, το έργο του G. Mendel [που αναφέρθηκε από αυτόν το 1865 σε μια συνάντηση της Εταιρείας Φυσικών Επιστημόνων στο Brunn (Brno) και δημοσιεύτηκε τον επόμενο χρόνο στα πρακτικά αυτής της εταιρείας] δεν εκτιμήθηκε από τους συγχρόνους του και, έμεινε ξεχασμένο για 35 χρόνια, δεν επηρέασε τις ιδέες για την κληρονομικότητα και τη μεταβλητότητα. Η εμφάνιση των εξελικτικών θεωριών του J. B. Lamarck (εκ. LAMARC Jean Baptiste), και μετά ο Κάρολος Δαρβίνος, στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, αύξησε το ενδιαφέρον για τα προβλήματα μεταβλητότητας και κληρονομικότητας, αφού η εξέλιξη είναι δυνατή μόνο με βάση την εμφάνιση αλλαγών στα έμβια όντα και τη διατήρησή τους στους απογόνους. Αυτό ώθησε εξέχοντες βιολόγους της εποχής να διατυπώσουν αρκετές υποθέσεις για τον μηχανισμό της κληρονομικότητας, πολύ πιο λεπτομερείς από αυτές που προτάθηκαν προηγουμένως. Αν και αυτές οι υποθέσεις ήταν σε μεγάλο βαθμό εικασιακές και αργότερα διαψεύστηκαν από πειραματικές μελέτες, τρεις από αυτές, μαζί με λανθασμένες, περιείχαν επίσης επιβεβαιωμένες διατάξεις. Το πρώτο ανήκε στον Κάρολο Δαρβίνο, ο οποίος το ονόμασε «προσωρινή υπόθεση της πανγένεσης» (βλ. (εκ.ΠΑΓΓΕΝΕΣΙΣ)). Αυτή η υπόθεση είχε τη σωστή εικασία ότι τα γεννητικά κύτταρα περιέχουν ειδικά σωματίδια που καθορίζουν την ανάπτυξη των χαρακτηριστικών των απογόνων. Η δεύτερη υπόθεση, που προτάθηκε από τον Γερμανό βοτανολόγο K. Naegeli, περιείχε τη σωστή ιδέα ότι κάθε κύτταρο του σώματος περιέχει μια ειδική ουσία («ιδεόπλασμα») που καθορίζει τις κληρονομικές ιδιότητες του οργανισμού. Η πιο λεπτομερής ήταν η τρίτη υπόθεση, που πρότεινε ο Γερμανός ζωολόγος A. Weissmann (εκ. WEISMAN Αύγουστος). Πίστευε επίσης ότι τα γεννητικά κύτταρα περιέχουν μια ειδική ουσία - τον φορέα της κληρονομικότητας («βλαστικό πλάσμα»). Με βάση πληροφορίες σχετικά με τον μηχανισμό της κυτταρικής διαίρεσης, ο Weisman αναγνώρισε αυτή την ουσία με τα χρωμοσώματα. Η υπόθεση για τον πρωταγωνιστικό ρόλο των χρωμοσωμάτων στη μετάδοση κληρονομικών ιδιοτήτων ήταν σωστή και ο Weisman δικαίως θεωρείται ο πρόδρομος της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας (εκ.ΧΡΩΜΟΣΩΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΑΣ). Οι δηλώσεις του για τη μεγάλη σημασία των διασταυρώσεων ως αιτίας μεταβλητότητας και η άρνηση της κληρονομιάς επίκτητων χαρακτηριστικών ήταν επίσης αληθινές.
Η ημερομηνία γέννησης της γενετικής θεωρείται το 1900, όταν τρεις βοτανολόγοι - G. de Vries (εκ. DE FRIES Hugo)(Ολλανδία), K. Correns (εκ.ΚΟΡΕΝΣ Καρλ Έριχ)(Γερμανία) και E. Cermak (εκ. CHERMAK-SEISENEGG)(Αυστρία), ο οποίος διεξήγαγε πειράματα για τον υβριδισμό των φυτών, συνάντησε ανεξάρτητα το ξεχασμένο έργο του G. Mendel. Έμειναν εντυπωσιασμένοι από την ομοιότητα των αποτελεσμάτων του με τα δικά τους, εκτίμησαν το βάθος, την ακρίβεια και τη σημασία των συμπερασμάτων του και δημοσίευσαν τα δεδομένα τους, δείχνοντας ότι επιβεβαίωσαν πλήρως τα συμπεράσματα του Μέντελ. Η περαιτέρω ανάπτυξη της γενετικής συνδέεται με μια σειρά από στάδια, καθένα από τα οποία χαρακτηριζόταν από τους τομείς έρευνας που επικρατούσαν εκείνη την εποχή. Τα όρια μεταξύ αυτών των σταδίων είναι σε μεγάλο βαθμό αυθαίρετα - τα στάδια συνδέονται στενά μεταξύ τους και η μετάβαση από το ένα στάδιο στο άλλο έγινε δυνατή χάρη στις ανακαλύψεις που έγιναν στο προηγούμενο. Παράλληλα με την ανάπτυξη των πιο χαρακτηριστικών νέων κατευθύνσεων για κάθε στάδιο, η έρευνα συνεχίστηκε για εκείνα τα προβλήματα που ήταν τα κύρια νωρίτερα και στη συνέχεια, στον έναν ή τον άλλο βαθμό, έπεσαν στο παρασκήνιο. Με αυτήν την προειδοποίηση, η ιστορία της γενετικής μπορεί να χωριστεί σε έξι κύρια στάδια.
Το πρώτο στάδιο (από το 1900 έως το 1912 περίπου), που ονομάζεται Μεντελισμός (εκ.ΜΕΝΔΕΛΙΣΜΟΣ), είναι μια περίοδος έγκρισης των νόμων κληρονομικότητας που ανακάλυψε ο Mendel με βάση υβριδολογικά πειράματα που έγιναν σε διάφορες χώρες σε ανώτερα φυτά και ζώα (εργαστηριακά τρωκτικά, κοτόπουλα, πεταλούδες κ.λπ.), με αποτέλεσμα να γίνει σαφές ότι αυτοί οι νόμοι είναι καθολικοί. Το όνομα «γενετική» δόθηκε στην αναπτυσσόμενη επιστήμη το 1906 από τον Άγγλο επιστήμονα W. Bateson, και σύντομα σημαντικές γενετικές έννοιες όπως το γονίδιο (εκ.γονίδιο (κληρονομικός παράγοντας)), γονότυπος (εκ.ΓΟΝΟΤΥΠΟΣ), φαινότυπος (εκ.ΦΑΙΝΟΤΥΠΟΣ), τα οποία προτάθηκαν το 1909 από τον Δανό γενετιστή V. Johansen (εκ. JOHANSEN Wilhelm Ludwig). Μαζί με τα πιο χαρακτηριστικά έργα για αυτό το αρχικό στάδιο της ιστορίας της γενετικής, που επιβεβαιώνουν την εγκυρότητα των νόμων του Mendel για διάφορα αντικείμενα, προέκυψαν τα ίδια χρόνια μερικοί νέοι τομείς έρευνας, οι οποίοι αναπτύχθηκαν σε επόμενες περιόδους. Πρώτον, είναι μια σύνθεση πληροφοριών για τα χρωμοσώματα, τη μίτωση και τη μείωση με γενετικά δεδομένα. Ήδη το 1902, ο T. Boveri (Γερμανία) και ο W. Setton (ΗΠΑ) επέστησαν την προσοχή στον πλήρη παραλληλισμό της απόκλισης των χρωμοσωμάτων και του ανασυνδυασμού τους κατά τη μείωση και τη γονιμοποίηση με τη διάσπαση και τον ανασυνδυασμό κληρονομικών χαρακτήρων σύμφωνα με τους νόμους του Mendel. ως σημαντική προϋπόθεση για την εμφάνιση της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας.
Δεύτερον, αποδείχθηκε ότι, αν και τα περισσότερα από τα κληρονομικά χαρακτηριστικά μιας μεγάλης ποικιλίας οργανισμών που μελετήθηκαν μέχρι εκείνη την εποχή μεταβιβάζονταν από γενιά σε γενιά σε πλήρη συμφωνία με τους νόμους του Mendel, υπήρχαν εξαιρέσεις. Έτσι, οι Άγγλοι γενετιστές W. Batson και R. Punnett το 1906, σε πειράματα με τα γλυκά μπιζέλια, ανακάλυψαν το φαινόμενο της συνδεδεμένης κληρονομικότητας ορισμένων χαρακτηριστικών, και ένας άλλος Άγγλος γενετιστής L. Doncaster την ίδια χρονιά, σε πειράματα με το φραγκοστάφυλο, ανακάλυψε κληρονομικότητα που συνδέεται με το φύλο. Και στις δύο περιπτώσεις, η κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών συνέβη διαφορετικά από ό,τι προέβλεπαν οι νόμοι του Μέντελ. Ο αριθμός των παραδειγμάτων και των δύο τύπων αποκλίσεων από τη Μεντελική κληρονομικότητα άρχισε τότε να αυξάνεται γρήγορα, αλλά μόνο στο επόμενο στάδιο της ιστορίας της γενετικής κατέστη σαφές ότι δεν υπήρχε θεμελιώδης αντίφαση με τον Μεντελισμό σε αυτές τις περιπτώσεις και ότι αυτή η φαινομενική αντίφαση ήταν εξηγήσιμη στο πλαίσιο της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας. Τρίτον, ξεκίνησε η μελέτη ξαφνικών και επίμονων κληρονομικών αλλαγών - μεταλλάξεων. Από αυτή την άποψη, ιδιαίτερα μεγάλα επιτεύγματα ανήκαν στον G. de Vries (1901, 1903), και στη Ρωσία στον S. N. Korzhinsky (1892). Στο πρώτο στάδιο της ανάπτυξης της γενετικής, εμφανίστηκαν και οι πρώτες προσπάθειες να εξεταστούν τα προβλήματα της εξελικτικής διδασκαλίας υπό το φως των δεδομένων της. Τρεις τέτοιες προσπάθειες, που έγιναν από τους W. Bateson (Αγγλία), G. de Vries και J. Lotsi (Ολλανδία), αντανακλούσαν την επιθυμία των συγγραφέων να χρησιμοποιήσουν τις θεμελιώδεις αρχές της γενετικής για να αναθεωρήσουν τις αρχές του Δαρβινισμού. Η ασυνέπεια αυτών των προσπαθειών είχε ήδη επισημανθεί σε μια σειρά από κριτικά άρθρα του K. A. Timiryazev, ο οποίος ήταν ένας από τους πρώτους που σημείωσε ότι ο Μεντελισμός όχι μόνο δεν έρχεται σε αντίθεση με τον Δαρβινισμό, αλλά, αντίθετα, τον ενισχύει, αφαιρώντας ορισμένες σημαντικές αντιρρήσεις που εγείρονται. ενάντια στη θεωρία του Δαρβίνου.
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του δεύτερου σταδίου ανάπτυξης της γενετικής (1912-1925 περίπου) ήταν η δημιουργία και η έγκριση της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας. Πρωταγωνιστικό ρόλο σε αυτό έπαιξε η πειραματική εργασία του Αμερικανού γενετιστή T. Morgan και των μαθητών του (A. Sturtevant, K. Bridges και G. Meller), που πραγματοποιήθηκε την περίοδο 1909-1919 στη Drosophila. Αυτές οι εργασίες, που επιβεβαιώθηκαν αργότερα σε άλλα εργαστήρια και σε άλλους οργανισμούς, έδειξαν ότι τα γονίδια βρίσκονται στα χρωμοσώματα του κυτταρικού πυρήνα και ότι η μετάδοση κληρονομικών χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων των οποίων η κληρονομικότητα, εκ πρώτης όψεως, δεν ταιριάζει στους νόμους του Mendel, προσδιορίζεται. από τη συμπεριφορά των χρωμοσωμάτων κατά την ωρίμανση των γεννητικών κυττάρων και τη γονιμοποίηση. Αυτό το συμπέρασμα προέκυψε από μελέτες που πραγματοποιήθηκαν με δύο ανεξάρτητες μεθόδους - υβριδολογική και κυτταρολογική, οι οποίες έδωσαν αμοιβαία επιβεβαιωτικά αποτελέσματα. Η γενετική εργασία της σχολής Morgan έδειξε την ικανότητα να κατασκευάζει χάρτες χρωμοσωμάτων που υποδεικνύουν την ακριβή θέση διαφόρων γονιδίων (βλ. Γενετικοί χάρτες (εκ.ΓΕΝΕΤΙΚΟΙ ΧΑΡΤΕΣ ΧΡΩΜΟΣΩΜΑΤΩΝ)). Με βάση τη χρωμοσωμική θεωρία της κληρονομικότητας, αποσαφηνίστηκε και αποδείχθηκε ο χρωμοσωμικός μηχανισμός προσδιορισμού του φύλου. Μεγάλη αξία σε αυτό ανήκε, εκτός από τον Morgan, στον Αμερικανό κυτταρολόγο E. Wilson. Παράλληλα ξεκίνησαν και άλλες εργασίες για τη γενετική του φύλου, μεταξύ των οποίων ιδιαίτερη σημασία είχαν οι μελέτες του Γερμανού γενετιστή R. Goldschmidt. Η χρωμοσωμική θεωρία της κληρονομικότητας ήταν το μεγαλύτερο επίτευγμα αυτού του σταδίου στην ανάπτυξη της γενετικής και καθόρισε σε μεγάλο βαθμό την πορεία της περαιτέρω γενετικής έρευνας.
Αν στα πρώτα χρόνια της ανάπτυξης του Μεντελισμού ήταν διαδεδομένη μια απλοποιημένη ιδέα ότι κάθε κληρονομικό χαρακτηριστικό ενός οργανισμού καθορίζεται από ένα ειδικό γονίδιο, τότε κατά την υπό εξέταση περίοδο έγινε σαφές ότι οποιοδήποτε τέτοιο χαρακτηριστικό καθορίζεται από την αλληλεπίδραση της πολλαπλότητας. γονίδια (επίσταση (εκ.ΕΠΙΣΤΑΣΗ), πολυμερές (εκ.ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΣ)κ.λπ.), και κάθε γονίδιο σε έναν ή τον άλλο βαθμό επηρεάζει διαφορετικά χαρακτηριστικά (πλειοτροπία (εκ.ΠΛΕΙΟΤΡΟΠΙΑ)). Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι η ικανότητα ενός γονιδίου να εκδηλώνεται στον φαινότυπο ενός οργανισμού (διείσδυση (εκ.ΔΙΕΙΣΧΥΣΗ)) και ο βαθμός της επίδρασής του στον φαινότυπο (εκφραστικότητα (εκ.ΕΚΦΡΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑ)) μπορεί να εξαρτάται, μερικές φορές σε μεγάλο βαθμό, από περιβαλλοντικές επιρροές ή τη δράση άλλων γονιδίων. Οι ιδέες για τη διείσδυση και την εκφραστικότητα των γονιδίων διατυπώθηκαν για πρώτη φορά το 1925 από τον N.V. Timofeev-Resovsky (εκ.ΤΙΜΟΦΕΦ-ΡΕΣΟΒΣΚΥ Νικολάι Βλαντιμίροβιτς)βασισμένος στα αποτελέσματα των πειραμάτων του με τη Drosophila.
Την ίδια περίοδο, ορισμένοι τομείς της γενετικής αναπτύχθηκαν γρήγορα, σημαντικοί για την ανάπτυξη των γενετικών θεμελίων της επιλογής, της παραγωγής και της αναπαραγωγής σπόρων: η μελέτη των προτύπων κληρονομικότητας των ποσοτικών χαρακτηριστικών (οι μελέτες του Σουηδού γενετιστή G. Nilsson-Ehle είναι ιδιαίτερα σημαντικές), διευκρίνιση της φύσης της ετέρωσης (εκ.ΕΤΕΡΩΣΗ)(έργα των Αμερικανών γενετιστών E. East και D. Jones), μελέτες της συγκριτικής γενετικής των καλλιεργούμενων φυτών (εξαιρετικές εργασίες του N. I. Vavilov, που αποτέλεσαν τη βάση του νόμου του για ομόλογες σειρές στην κληρονομική μεταβλητότητα), σχετικά με τον διαειδικό υβριδισμό των οπωροφόρων φυτών ( έργα του I. V. Michurin στην ΕΣΣΔ, του L. Burbank στις ΗΠΑ), σχετικά με την ιδιωτική γενετική των καλλιεργούμενων φυτών και των οικόσιτων ζώων.
Η υπό ανασκόπηση περίοδος περιλαμβάνει επίσης τη διαμόρφωση της γενετικής στην ΕΣΣΔ και η ταχεία ανάπτυξή της ξεκίνησε τη δεκαετία του 1920, όταν εμφανίστηκαν τρεις γενετικές σχολές, με επικεφαλής τον Ν.Κ.Κολτσόφ στη Μόσχα, τον Ν.
Το επόμενο στάδιο (1925-1940 περίπου) συνδέεται με την ανακάλυψη της τεχνητής μεταλλαξιογένεσης. Πριν από το 1925, υπήρχε μια αρκετά διαδεδομένη άποψη, που ανατρέχει στη δήλωση του Weismann και ιδιαίτερα στις απόψεις του de Vries, ότι οι μεταλλάξεις εμφανίζονται αυθόρμητα στο σώμα υπό την επίδραση κάποιων καθαρά εσωτερικών λόγων και δεν εξαρτώνται από εξωτερικές επιρροές. Αυτή η λανθασμένη ιδέα διαψεύστηκε το 1925 από την εργασία των G. A. Nadson και G. S. Filippov σχετικά με την τεχνητή επαγωγή μεταλλάξεων και στη συνέχεια αποδείχθηκε πειραματικά από τα πειράματα του G. Meller (1927) σχετικά με τις επιπτώσεις των ακτίνων Χ στη Drosophila. Το έργο του G. Meller ενθάρρυνε πολυάριθμες μελέτες για τη μεταλλαξιογένεση σε διάφορα αντικείμενα, οι οποίες έδειξαν ότι η ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι ένα παγκόσμιο μεταλλαξιογόνο. Χάρη σε αυτό, ξεκίνησε η μελέτη των προτύπων της μεταλλαξογόνου επίδρασης της ακτινοβολίας. Ιδιαίτερα πολύτιμες ήταν οι μελέτες των N.V. Timofeev-Resovsky και M. Delbrück, οι οποίοι ανακάλυψαν μια άμεση εξάρτηση της συχνότητας των επαγόμενων μεταλλάξεων από τη δόση ακτινοβολίας και πρότειναν το 1935 ότι αυτές οι μεταλλάξεις προκαλούνται από την άμεση είσοδο ενός κβαντικού ή ιονίζοντος σωματιδίου στο το γονίδιο (θεωρία στόχου). Αργότερα αποδείχθηκε ότι οι υπεριώδεις ακτίνες και οι χημικές ουσίες έχουν μεταλλαξιογόνο δράση. Τα πρώτα χημικά μεταλλαξιγόνα ανακαλύφθηκαν στη δεκαετία του 1930 στην ΕΣΣΔ από τους V.V.Sakharov, M.E. Lobashev και S.M. Χάρη στην έρευνα του I. A. Rappoport στην ΕΣΣΔ και των S. Auerbach και J. Robson στη Μεγάλη Βρετανία, ανακαλύφθηκαν το 1946 τα υπερμεταλλαξιογόνα αιθυλενοϊμίνη και άζωτο μουστάρδα.
Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα οδήγησε σε ταχεία πρόοδο στην κατανόηση των προτύπων της διαδικασίας μετάλλαξης και στην αποσαφήνιση ορισμένων ζητημάτων που σχετίζονται με τη λεπτή δομή του γονιδίου. Στα τέλη της δεκαετίας του 1920 - αρχές της δεκαετίας του 1930, ο A. S. Serebrovsky και οι μαθητές του έλαβαν τα πρώτα δεδομένα που υποδεικνύουν τη σύνθετη δομή του γονιδίου από μέρη που μπορούν να μεταλλαχθούν χωριστά ή μαζί. Η πιθανότητα πρόκλησης μεταλλάξεων έχει ανοίξει νέες προοπτικές για την πρακτική χρήση γενετικών επιτευγμάτων. Σε διάφορες χώρες, έχουν ξεκινήσει εργασίες για τη χρήση της μεταλλαξιογένεσης ακτινοβολίας για την απόκτηση πρώτης ύλης για τη δημιουργία νέων μορφών καλλιεργούμενων φυτών. Στην ΕΣΣΔ, οι εμπνευστές μιας τέτοιας «επιλογής ακτινοβολίας» ήταν οι A. A. Sapegin και L. N. Delone.
Στο ίδιο στάδιο ανάπτυξης της γενετικής, προέκυψε μια κατεύθυνση που μελέτησε τον ρόλο των γενετικών διεργασιών στην εξέλιξη. Θεμελιώδεις σε αυτόν τον κλάδο της γνώσης ήταν οι θεωρητικές εργασίες των Άγγλων γενετιστών R. Fisher και J. Haldane, του Αμερικανού γενετιστή S. Wright και οι πειραματικές μελέτες του S. S. Chetverikov και των συναδέλφων του, οι οποίοι για πρώτη φορά μελέτησαν τη γενετική δομή του φυσικού πληθυσμούς σε διάφορα είδη Drosophila. Σε αντίθεση με ορισμένους πρώιμους Μεντελιανούς που αντιτάχθηκαν στον Δαρβινισμό, αυτοί οι επιστήμονες, βασιζόμενοι σε μεγάλο όγκο πραγματικού υλικού που συσσωρεύτηκε από τότε από τη γενετική, έδειξαν πειστικά ότι τα γενετικά δεδομένα επιβεβαιώνουν και συγκεκριμενοποιούν ορισμένες από τις βασικές αρχές του Δαρβινισμού, συμβάλλουν στην αποσαφήνιση της σχετικής σημασίας στο εξέλιξη της φυσικής επιλογής, διαφορετικοί τύποι μεταβλητότητας, απομόνωση κ.λπ. Ο Ν.Ι. Βαβίλοφ και οι μαθητές του συνέχισαν την επιτυχή μελέτη τους για τη συγκριτική γενετική και την εξέλιξη των καλλιεργούμενων φυτών. Ιδιαίτερα εντυπωσιακή ήταν η δουλειά του ταλαντούχου υπαλλήλου του G.D. Karpechenko, ο οποίος, με βάση τον διαγενετικό υβριδισμό, απέκτησε ένα γόνιμο υβρίδιο ραπανάκι-λάχανο. Απέδειξε πειραματικά τη δυνατότητα υπέρβασης της στειρότητας σε μακρινά υβρίδια και αναπαρήγαγε μία από τις μεθόδους για το σχηματισμό νέων ειδών στα φυτά.
Η γενετική στην ΕΣΣΔ άκμασε αυτή την περίοδο. Εκτός από τις εξαιρετικές εργασίες που αναφέρθηκαν παραπάνω, έχουν ληφθεί σημαντικά αποτελέσματα σε διάφορους τομείς της γενετικής που αναγνωρίζονται από γενετιστές σε όλο τον κόσμο. Μεταξύ αυτών είναι τα έργα του B. L. Astaurov, ο οποίος, σε πειράματα σε μεταξοσκώληκες χρησιμοποιώντας γενετικές μεθόδους που αναπτύχθηκε από αυτόν, απέδειξε για πρώτη φορά την ικανότητα να ρυθμίζει τη συχνότητα ατόμων ενός συγκεκριμένου φύλου στους απογόνους, ο M. M. Zavadovsky για την ανάπτυξη σεξουαλικών χαρακτηριστικών στα σπονδυλωτά, G. A. Levitsky σχετικά με την ταξινόμηση και τη μεταβλητότητα των καρυοτύπων και την εξέλιξή τους. Ευρέως γνωστές κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ήταν οι μελέτες των A. A. Sapegin, K. K. Meister, A. R. Zhebrak για την ιδιωτική γενετική και τη γενετική βάση της αναπαραγωγής φυτών, τα έργα των A. S. Serebrovsky, S. G. Davydov, D. A. Kislovsky για την ιδιωτική γενετική και τις γενετικές βάσεις της φυλής οικόσιτων ζώων. N. K. Koltsov (εκ. KOLTSOV Νικολάι Κωνσταντίνοβιτς)πρότεινε το 1927 την ιδέα ότι ένα χρωμόσωμα με γονίδια αντιπροσωπεύει ένα γιγάντιο οργανικό μόριο και ότι η αναπαραγωγή αυτού του κληρονομικού μορίου πραγματοποιείται από μια μήτρα. Και οι δύο επιβεβαιώθηκαν αργότερα όταν οι γενετικές διεργασίες άρχισαν να μελετώνται σε μοριακό επίπεδο (αν και αποδείχθηκε ότι το γενετικό υλικό δεν είναι πρωτεΐνη, όπως πίστευε ο Koltsov, αλλά DNA).
Στα τέλη της δεκαετίας του 1920, υπήρξε μια ζωηρή συζήτηση στην ΕΣΣΔ σχετικά με το εάν τροποποιήσεις (τότε ονομάζονταν «επίκτητα χαρακτηριστικά»), δηλ. φαινοτυπικές αλλαγές που προκαλούνται στο σώμα ενός οργανισμού από την έκθεση σε εξωτερικές συνθήκες (τροφή, θερμοκρασία, υγρασία, φωτισμός) θα μπορούσε να κληρονομηθεί κ.λπ.) και άσκηση ή μη οργάνων. Η ιδέα της δυνατότητας κληρονομικότητας των τροποποιήσεων είχε απορριφθεί εκείνη την εποχή σχεδόν εντελώς στην ξένη γενετική με βάση πολυάριθμα πειραματικά δεδομένα, αλλά στην ΕΣΣΔ ορισμένοι βιολόγοι, ιδιαίτερα οι E. S. Smirnov, E. M. Vermel και A. M. Kuzin, μοιράστηκαν αυτήν τη δυνατότητα διάδοσης . Υποστηρίχθηκαν από τους φιλοσόφους της Μόσχας M. B. Mitin, P. F. Yudin και άλλους, οι οποίοι υποστήριξαν ότι αυτή η νεολαμαρκική έννοια υποτίθεται ότι αντιστοιχεί στη φιλοσοφία του διαλεκτικού υλισμού. Αυτή η διαμάχη συνεχίστηκε για αρκετά χρόνια, αν και η πλάνη της θεωρίας της κληρονομικότητας των τροποποιήσεων αποδείχθηκε πειστικά από τις κουκουβάγιες. Οι γενετιστές N.K Koltsov, Yu.A.Serebrovsky, S.S. Chetverikov και I.S. Οι τελευταίοι διατύπωσαν αργότερα σημαντικές εκτιμήσεις ότι το εύρος και η φύση των τροποποιήσεων, αν και δεν κληρονομούνται, εξαρτώνται όχι μόνο από εξωτερικές επιρροές, αλλά και από τον «κανόνα αντίδρασης» του οργανισμού, που καθορίζεται από τον γονότυπο του. Η εσφαλμένη ιδέα της κληρονομικότητας των επίκτητων χαρακτηριστικών προοριζόταν να αναβιώσει στη συνέχεια στις αντιεπιστημονικές απόψεις του T. D. Lysenko.
Τα πιο χαρακτηριστικά γνωρίσματα του τέταρτου σταδίου της ιστορίας της γενετικής (περίπου 1940-1955) ήταν η ταχεία ανάπτυξη της εργασίας για τη γενετική των φυσιολογικών και βιοχημικών χαρακτηριστικών, λόγω της συμμετοχής στον κύκλο των γενετικών πειραμάτων νέων αντικειμένων για τη γενετική - μικροοργανισμών και ιών. Η δυνατότητα απόκτησης τεράστιου αριθμού απογόνων από αυτά τα αντικείμενα σε σύντομο χρονικό διάστημα αύξησε απότομα την ανάλυση της γενετικής ανάλυσης και κατέστησε δυνατή τη μελέτη πολλών προηγουμένως απρόσιτων πτυχών γενετικών φαινομένων.
Η μελέτη των βιοχημικών διεργασιών που διέπουν το σχηματισμό κληρονομικών χαρακτηριστικών σε διάφορους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένης της Drosophila και ιδιαίτερα της μούχλας Neurospora, έχει ρίξει φως στον τρόπο λειτουργίας των γονιδίων και, ειδικότερα, στο πώς οι γονιδιακές μεταλλάξεις επηρεάζουν τα ένζυμα που συντίθενται στο σώμα. Αυτό οδήγησε στη γενίκευση που έγινε στη δεκαετία του 1940 από τους Αμερικανούς γενετιστές J. Beadle και E. Tatem, σύμφωνα με την οποία κάθε γονίδιο καθορίζει τη σύνθεση ενός ενζύμου (ο τύπος «ένα γονίδιο - ένα ένζυμο» στη συνέχεια εξευγενίστηκε σε «ένα γονίδιο - ένα πρωτεΐνη» ή ακόμα και «ένα γονίδιο - ένα πολυπεπτίδιο»).
Στα τέλη της δεκαετίας του '30 και στις αρχές της δεκαετίας του '40, το έργο των Αμερικανών γενετιστών M. Green και E. Lewis σε πειράματα στη Drosophila απέδειξε ξεκάθαρα τη σύνθετη δομή και τον κατακερματισμό του γονιδίου, δηλ. παρόμοια δεδομένα που ελήφθησαν από τον A. S. Serebrovsky επιβεβαιώθηκαν και εμβαθύνθηκαν. (εκ. SEREBROVSKY Alexander Sergeevich).
Το 1944, η Αμερικανίδα γενετιστής O. Avery και οι συνεργάτες της, στην εργασία τους για την αποσαφήνιση της φύσης του γενετικού μετασχηματισμού στα βακτήρια, έδειξαν ότι το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) των χρωμοσωμάτων χρησιμεύει ως φορέας των κληρονομικών δυνατοτήτων (γενετικές πληροφορίες) των χρωμοσωμάτων. οργανισμός. Αυτή η ανακάλυψη χρησίμευσε ως ισχυρή ώθηση για τη μελέτη της λεπτής χημικής δομής, των βιοσυνθετικών οδών και των βιολογικών λειτουργιών των νουκλεϊκών οξέων και ήταν το σημείο εκκίνησης από το οποίο ξεκίνησε η ανάπτυξη της μοριακής γενετικής και όλης της μοριακής βιολογίας. Τα σημαντικότερα επιτεύγματα του τέλους της τέταρτης περιόδου είναι η διαπίστωση του γεγονότος ότι το μολυσματικό στοιχείο των ιών είναι το νουκλεϊκό τους οξύ (DNA ή RNA), καθώς και η ανακάλυψη της μεταγωγής το 1952 από τους Αμερικανούς γενετιστές J. Lederberg και M. Zinder (εκ.ΜΕΤΑΦΟΡΑ), δηλαδή, η μεταφορά των γονιδίων του ξενιστή από ιούς και η αποσαφήνιση της δομής των μορίων DNA (η λεγόμενη διπλή έλικα) από τον Άγγλο φυσικό F. Crick και τον Αμερικανό γενετιστή J. Watson το 1953. Το τελευταίο έργο έπαιξε εξαιρετικό ρόλο σε ολόκληρη τη μετέπειτα εξέλιξη της γενετικής και όλης της βιολογίας.
Χάρη στην πρόοδο της βιοχημικής γενετικής, έχουν γίνει μεγάλα βήματα στις γενετικές και κυτταρολογικές μελέτες κληρονομικών ασθενειών (εκ.ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΕΣ ΠΑΘΗΣΕΙΣ)πρόσωπο. Ως αποτέλεσμα, προέκυψε μια νέα κατεύθυνση - ιατρική γενετική.
Οι εργασίες για τη γενετική των φυσικών πληθυσμών αναπτύχθηκαν περαιτέρω. Διεξήχθησαν ιδιαίτερα εντατικά στην ΕΣΣΔ από τον N. P. Dubinin και τους συναδέλφους του και τον S. M. Gershenzon και τους συναδέλφους του, και στις ΗΠΑ από τον F. G. Dobrzhansky. Αυτές οι μελέτες καταδεικνύουν το ρόλο διαφόρων τύπων μεταλλάξεων στην εξέλιξη, την επίδραση της φυσικής επιλογής, της απομόνωσης και της γενετικής μετατόπισης στη γενετική δομή των φυσικών πληθυσμών. Η ανακάλυψη ενός αριθμού ισχυρών χημικών μεταλλαξιγόνων έδωσε ώθηση στην ταχεία πρόοδο της χημικής μεταλλαξιογένεσης. Τα ίδια αυτά χρόνια εμφανίστηκαν οι πρώτες υψηλής παραγωγικότητας ποικιλίες καλλιεργούμενων φυτών, που δημιουργήθηκαν με βάση μεταλλάξεις που προκλήθηκαν τεχνητά από την ακτινοβολία και άρχισε η χρήση χημικών μεταλλαξιγόνων για τον ίδιο σκοπό. Μέθοδοι για τη χρήση ετερόζης εισήχθησαν στην πράξη, ειδικά στο καλαμπόκι και στους μεταξοσκώληκες.
Μέχρι τη δεκαετία του 1940, η γενετική έρευνα στην ΕΣΣΔ αναπτύχθηκε γενικά με επιτυχία και κατείχε μια από τις κορυφαίες θέσεις στον κόσμο. Με την εγκαθίδρυση στη Σοβιετική Ένωση. Βιολογία της απόλυτης κυριαρχίας του T.D. Lysenko και των συνεργατών του, η ραγδαία εξέλιξη της οποίας ξεκίνησε στα μέσα της δεκαετίας του 1930 και έφτασε στο απόγειό της το 1948, η γενετική στην ΕΣΣΔ ουσιαστικά καταστράφηκε.
Το πέμπτο στάδιο στην ιστορία της γενετικής (περίπου από τα μέσα της δεκαετίας του 1950 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1970) χαρακτηρίζεται από τη μελέτη γενετικών φαινομένων κυρίως σε μοριακό επίπεδο, η οποία κατέστη δυνατή χάρη στην ταχεία εισαγωγή στη γενετική, όπως και σε άλλους τομείς βιολογία, νέων χημικών, φυσικών και μαθηματικών μεθόδων.
Διαπιστώθηκε ότι τα γονίδια είναι τμήματα γιγάντιων πολυμερών μορίων DNA και διαφέρουν ως προς τον αριθμό και τη σειρά εναλλαγής των συστατικών ζευγών νουκλεοτιδίων τους. Μέσα από τις κοινές προσπάθειες γενετιστών, φυσικών και χημικών, διαπιστώθηκε ότι οι κληρονομικές πληροφορίες που μεταδίδονται από τους γονείς στους απογόνους κωδικοποιούνται από την αλληλουχία των ζευγών νουκλεοτιδίων στα γονίδια. Με τη βοήθεια ενζύμων, ξαναγράφεται (μεταγραφή) στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων των μορίων RNA μονόκλωνης μήτρας (αγγελιοφόρος), τα οποία καθορίζουν την αλληλουχία αμινοξέων των συντιθέμενων πρωτεϊνών (μετάφραση), που καθορίζουν τις βασικές ιδιότητες του σώματος (στο Οι ιοί που περιέχουν RNA, οι γενετικές πληροφορίες κωδικοποιούνται στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων του RNA τους). Στην αποκρυπτογράφηση του γενετικού κώδικα (εκ.ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΟΣ), που αποδείχθηκε καθολική για όλα τα έμβια όντα, τα κύρια πλεονεκτήματα ανήκουν στους F. Crick, S. Brenner (Μ. Βρετανία), S. Ochoa και M. Nirenberg (ΗΠΑ).
Τα ίδια αυτά χρόνια, χάρη στην ανακάλυψη ενός αριθμού ενζύμων (ένζυμα περιορισμού) που κόβουν τον κλώνο του DNA σε ορισμένα σημεία σε μικρά θραύσματα, έμαθαν να απομονώνουν γονίδια από το DNA των χρωμοσωμάτων. Το 1969 στις ΗΠΑ, ο H. G. Korana και οι συνεργάτες του πραγματοποίησαν χημική σύνθεση του γονιδίου.
Το 1961, οι Γάλλοι γενετιστές F. Jacob και J. Monod ανακάλυψαν ρυθμιστικούς μηχανισμούς για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της εργασίας ορισμένων γονιδίων πρωτεϊνοσύνθεσης στο Escherichia coli και, με βάση αυτά τα δεδομένα, ανέπτυξαν την έννοια του οπερονίου. (εκ. OPERON), που αργότερα επιβεβαιώθηκε και σε άλλους οργανισμούς.
Ως αποτέλεσμα της αποσαφήνισης των μοριακών μηχανισμών των μεταλλάξεων, έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στην αναζήτηση και μελέτη της δράσης νέων ισχυρών χημικών μεταλλαξιγόνων («υπερμεταλλαξιογόνων») και στη χρήση τους στην επιλεκτική πρακτική. Οι εργασίες έχουν επίσης προχωρήσει σημαντικά σε πολλούς τομείς. άλλοι τομείς της γενετικής - στην ανάπτυξη μεθόδων για την προστασία του ανθρώπινου γονιδιώματος από τις επιδράσεις των φυσικών και χημικών μεταλλαξιγόνων του περιβάλλοντος, στην αποκάλυψη μοριακών γενετικών μηχανισμών για τη ρύθμιση της ατομικής ανάπτυξης των οργανισμών, στη μελέτη προηγουμένως ελάχιστα μελετημένων φαινομένων εξωπυρηνική κληρονομικότητα που πραγματοποιείται μέσω πλαστιδίων, μιτοχονδρίων και πλασμιδίων. Προς το τέλος αυτής της περιόδου υπήρξε μια ευρεία αναβίωση της γενετικής έρευνας στην ΕΣΣΔ (από το 1965).
Στο παρόν στάδιο της ιστορίας της γενετικής, που ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του 1970, μαζί με την πρόοδο σχεδόν όλων των προηγουμένως καθιερωμένων περιοχών, η μοριακή γενετική αναπτύχθηκε ιδιαίτερα εντατικά, γεγονός που οδήγησε σε θεμελιώδεις ανακαλύψεις και, κατά συνέπεια, στην εμφάνιση και την επιτυχία ανάπτυξη θεμελιωδώς νέων μορφών εφαρμοσμένης γενετικής.
Έτσι, στη δεκαετία του 1960 στην ΕΣΣΔ, ο S. M. Gershenzon και οι συνεργάτες του, που μελέτησαν την αναπαραγωγή ενός από τους ιούς των εντόμων, έλαβαν νέα δεδομένα υπέρ του γεγονότος ότι η γενετική πληροφορία μπορεί να μεταδοθεί από το RNA στο DNA (αντίστροφη μεταγραφή). και όχι μόνο από το DNA στο RNA, που προηγουμένως πιστευόταν ότι ήταν η μόνη οδός μεταγραφής. Το 1970, οι Αμερικανοί γενετιστές G. Temin και D. Baltimore, σε πειράματα με ιούς όγκων ζώων που περιέχουν RNA, απέδειξαν την ύπαρξη αντίστροφης μεταγραφής, αναγνώρισαν τον μοριακό μηχανισμό της και απομόνωσαν το ένζυμο που την εκτελεί - την ανάστροφη μεταγραφάση (ρεβερτάση). (εκ. REVERTASE)), που κωδικοποιείται από το ιικό γονίδιο. Η ανακάλυψη της αντίστροφης μεταγραφής κατέστησε δυνατή την τεχνητή σύνθεση πολλών φυσιολογικά ενεργών γονιδίων με βάση το αγγελιοφόρο RNA τους και τη δημιουργία τραπεζών γονιδίων (εκ.ΤΡΑΠΕΖΑ ΓΟΝΙΔΙΩΝ), τόσο τεχνητά συνθετικά όσο και φυσικά. Τα περισσότερα από αυτά τα γονίδια έχουν ήδη προσδιοριστεί η αλληλουχία τους, δηλαδή έχει προσδιοριστεί η αλληλουχία των ζευγών νουκλεοτιδίων σε αυτά. Τα δεδομένα που προέκυψαν από την αλληλούχιση οδήγησαν στην ανακάλυψη της δομής ιντρονίων-εξονίων των περισσότερων ευκαρυωτικών γονιδίων.
Διαπιστώνοντας ότι η αναπαραγωγή ογκογόνων ιών που περιέχουν RNA λαμβάνει χώρα χρησιμοποιώντας αντίστροφη μεταγραφή (τέτοιοι ιοί ονομάστηκαν ρετροϊοί (εκ.ΡΕΤΡΟΙΟΙ)), έπαιξε σημαντικό ρόλο στη δημιουργία της σύγχρονης μοριακής γενετικής αντίληψης της ογκογένεσης (εκ.ΟΓΚΟΓΕΝΕΣΗ)- εμφάνιση κακοήθων όγκων. Η ιογενετική φύση της εμφάνισης όγκων προβλήθηκε στη μέση. Δεκαετία του 1940 από τον Σοβιετικό ιολόγο L.A. Zilber, ο οποίος εργάστηκε με έναν ογκογόνο ιό που περιέχει DNA. Ωστόσο, η αναγνώρισή της εκείνα τα χρόνια παρεμποδίστηκε από το γεγονός ότι δεν μπορούσε να εξηγήσει πώς οι ιοί RNA προκαλούν κακοήθεις όγκους. Μετά την ανακάλυψη της αντίστροφης μεταγραφής, κατέστη σαφές ότι η ιογενετική θεωρία είναι εφαρμόσιμη στους ρετροϊούς στον ίδιο βαθμό όπως και στους ογκογόνους ιούς που περιέχουν DNA. Στη συνέχεια, άρχισε να αναπτύσσεται η ιογενετική θεωρία της κακοήθους ανάπτυξης. αρ. με βάση την υπόθεση του ογκογονιδίου (εκ.ΟΓΚΟΓΟΝΟΣ), που προτάθηκε αρχικά από τους Αμερικανούς επιστήμονες R. Huebner και J. Todaro και στη συνέχεια επιβεβαιώθηκε από πολυάριθμες πειραματικές μελέτες.
Η ανακάλυψη και η μελέτη κινητών γενετικών στοιχείων ήταν επίσης θεμελιώδους σημασίας για την ανάπτυξη της γενετικής (εκ.ΚΙΝΗΤΑ ΓΕΝΕΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ), προβλέφθηκε για πρώτη φορά από τον B. McClintock (εκ.ΜακΚΛΙΝΤΟΚ Μπάρμπαρα)πίσω στα τέλη της δεκαετίας του 1940 με βάση γενετικά πειράματα σε καλαμπόκι. Αυτά τα δεδομένα δεν εκτιμήθηκαν σωστά μέχρι που η εκτεταμένη εργασία στη γενετική των βακτηρίων οδήγησε στην ανακάλυψη δύο τάξεων κινητών γενετικών στοιχείων σε βακτήρια στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Μια δεκαετία αργότερα, ο D. Hogness και οι συνεργάτες του (ΗΠΑ) και, ανεξάρτητα από αυτούς, ο G.P Georgiev και οι συνεργάτες του (ΕΣΣΔ) εντόπισαν κινητά γενετικά στοιχεία που ονομάζονται κινητά διασκορπισμένα γονίδια (MDGs) στη Drosophila. Σύντομα ανακαλύφθηκε ότι και άλλοι ευκαρυώτες έχουν κινητά γενετικά στοιχεία.
Ορισμένα κινητά γενετικά στοιχεία είναι ικανά να συλλάβουν κοντινά γονίδια και να τα μεταφέρουν σε άλλα σημεία του γονιδιώματος. Αυτή η ικανότητα του κινητού στοιχείου P της Drosophila χρησιμοποιήθηκε από τους Αμερικανούς γενετιστές G. Rubin και A. Spradling για να αναπτύξουν μια τεχνική για τη μεταφορά οποιουδήποτε γονιδίου ή μέρους του που απομονώθηκε χρησιμοποιώντας περιοριστικά ένζυμα σε μια ασυνήθιστη θέση στα χρωμοσώματα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως για τη μελέτη του ρόλου των ρυθμιστικών γονιδίων στη λειτουργία των δομικών γονιδίων, για την κατασκευή γονιδίων μωσαϊκού κ.λπ.
Η μοριακή γενετική προσέγγιση έχει εμβαθύνει την κατανόηση του μηχανισμού σύνθεσης αντισωμάτων (ανοσοσφαιρίνες (εκ.ΑΝΟΣΟσφαιρίνες)). Η αναγνώριση των δομικών γονιδίων που κωδικοποιούν τις σταθερές και μεταβλητές αλυσίδες των μορίων ανοσοσφαιρίνης και των ρυθμιστικών γονιδίων που διασφαλίζουν τη συντονισμένη δράση αυτών των δομικών γονιδίων, επέτρεψε να εξηγηθεί πώς είναι δυνατόν να συντεθεί ένας τεράστιος αριθμός διαφορετικών ανοσοσφαιρινών με βάση ένα περιορισμένο σύνολο των αντίστοιχων γονιδίων.
Ήδη στα αρχικά στάδια της ανάπτυξης της γενετικής, είχε διαμορφωθεί μια ιδέα για δύο κύριους τύπους μεταβλητότητας: κληρονομική ή γονοτυπική μεταβλητότητα, που προκαλείται από γονιδιακές και χρωμοσωμικές μεταλλάξεις και γονιδιακό ανασυνδυασμό και μη κληρονομική ή τροποποίηση που προκαλείται από επίδραση διαφόρων περιβαλλοντικών παραγόντων στα χαρακτηριστικά ενός αναπτυσσόμενου οργανισμού. Σύμφωνα με αυτό, ήταν σύνηθες να θεωρείται ο φαινότυπος ενός οργανισμού ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του γονότυπου και των περιβαλλοντικών παραγόντων. Ωστόσο, αυτή η έννοια απαιτούσε σημαντικές προσθήκες. Το 1928, ο B.L Astaurov, βασισμένος σε μια μελέτη της μεταβλητότητας ορισμένων μεταλλαγμένων χαρακτηριστικών της Drosophila, εξέφρασε την ιδέα ότι ένας από τους λόγους για τη μεταβλητότητα θα μπορούσε να είναι τυχαίες αποκλίσεις στην ανάπτυξη ορισμένων χαρακτηριστικών (οργάνων). Στη δεκαετία του 1980, αυτή η ιδέα έλαβε περαιτέρω επιβεβαίωση. Πειράματα από τους G. Stent (ΗΠΑ) και V. A. Strunnikov (ΕΣΣΔ), που πραγματοποιήθηκαν σε διαφορετικά ζώα (νηματώδεις, βδέλλες, Drosophila, μεταξοσκώληκας), έδειξαν ότι παρατηρείται έντονη μεταβλητότητα στα δομικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά ακόμη και μεταξύ γενετικά πανομοιότυπων (ισογονικών) ατόμων που εκτρέφονται σε ιδανικά ομοιογενείς περιβαλλοντικές συνθήκες. Αυτή η μεταβλητότητα οφείλεται προφανώς σε τυχαίες αποκλίσεις στην πορεία διαφόρων ενδοκυτταρικών και διακυτταρικών οντογενετικών διεργασιών, δηλαδή σε αυτό που μπορεί να χαρακτηριστεί ως «οντογενετικός θόρυβος». Από αυτή την άποψη, ο V. A. Strunnikov ανέπτυξε την ιδέα της «μεταβλητότητας υλοποίησης», η οποία εμπλέκεται στο σχηματισμό του φαινοτύπου μαζί με το γονότυπο και την τροποποίηση (για περισσότερες λεπτομέρειες, βλέπε Μεταβλητότητα (εκ.ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΤΗΤΑ)).
Οι επιτυχίες της μοριακής γενετικής έχουν δημιουργήσει τις προϋποθέσεις για την εμφάνιση τεσσάρων νέων τομέων γενετικής έρευνας, κυρίως εφαρμοσμένου χαρακτήρα, με κύριο στόχο την αλλαγή του γονιδιώματος ενός οργανισμού προς την επιθυμητή κατεύθυνση. Η πιο γρήγορα αναπτυσσόμενη από αυτές τις περιοχές ήταν η γενετική μηχανική. (εκ.ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ)και γενετική σωματικών κυττάρων Η γενετική μηχανική χωρίζεται σε γενετική (τεχνητή μεταφορά μεμονωμένων γονιδίων) και χρωμοσωμική (τεχνητή μεταφορά χρωμοσωμάτων και θραυσμάτων τους). Οι μέθοδοι γενετικής μηχανικής, η ανάπτυξη των οποίων ξεκίνησε το 1972 στις ΗΠΑ στο εργαστήριο του P. Berg, χρησιμοποιούνται ευρέως για τη βιομηχανική παραγωγή βιολογικών προϊόντων υψηλής ποιότητας που χρησιμοποιούνται στην ιατρική (ανθρώπινη ινσουλίνη, ιντερφερόνη, εμβόλια κατά της ηπατίτιδας Β, για η διάγνωση του AIDS κ.λπ.). Με τη βοήθειά τους, έχει ληφθεί μια ποικιλία διαγονιδιακών ζώων (εκ.ΔΙΑΓΟΝΙΔΙΑ ΖΩΑ). Ελήφθησαν φυτά πατάτας και ηλίανθου εμπλουτισμένα με πρωτεΐνη αποθήκευσης που κωδικοποιείται από το γονίδιο των οσπρίων, και φυτά ηλίανθου εμπλουτισμένα με πρωτεΐνη που κωδικοποιείται από το γονίδιο αραβοσίτου. Η εργασία που διεξάγεται σε πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο για τη μεταφορά γονιδίων δέσμευσης αζώτου από βακτήρια του εδάφους σε γεωργικά φυτά είναι πολλά υποσχόμενη. Γίνονται προσπάθειες για τη θεραπεία κληρονομικών ασθενειών με την εισαγωγή ενός «υγιού» ​​γονιδίου στο σώμα του ασθενούς για να αντικαταστήσει το μεταλλαγμένο που προκαλεί τη νόσο. Η πρόοδος στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA, που κατέστησε δυνατή την απομόνωση πολλών γονιδίων από άλλους οργανισμούς, καθώς και η διεύρυνση της γνώσης σχετικά με τη ρύθμιση της έκφρασής τους, μας επιτρέπουν να ελπίζουμε στην υλοποίηση αυτής της προηγουμένως φαινομενικά φανταστικής ιδέας.
Η μέθοδος της μηχανικής των χρωμοσωμάτων καθιστά δυνατή τη μεταμόσχευση του διπλοειδούς πυρήνα ενός σωματικού κυττάρου σε ένα ωάριο θηλαστικού με τον πυρήνα αφαιρεμένο και την εισαγωγή ενός τέτοιου ωαρίου στη μήτρα ενός θηλυκού, ορμονικά προετοιμασμένου για εμφύτευση. Σε αυτή την περίπτωση, θα γεννηθεί ένας απόγονος που είναι γενετικά πανομοιότυπος με το άτομο από το οποίο ελήφθη το σωματικό κύτταρο. Ένας απεριόριστος αριθμός τέτοιων απογόνων μπορεί να ληφθεί από αυτό το άτομο, δηλ. μπορεί να κλωνοποιηθεί γενετικά (βλ. Κλωνοποίηση ζώων (εκ.ΚΛΩΝΩΣΗ ΖΩΩΝ)).
Η έρευνα που διεξάγεται σε σωματικά κύτταρα φυτών, ζώων και ανθρώπων είναι πρακτικής σημασίας. Επιλογή φυτικών κυττάρων που παράγουν φαρμακευτικά αλκαλοειδή (αρωματικά rue, rauwolfia), σε συνδυασμό με μεταλλαξιογένεση, αύξησε την περιεκτικότητα αυτών των αλκαλοειδών στην κυτταρική μάζα κατά 10-20 φορές. Με την επιλογή κυττάρων σε θρεπτικά μέσα και την επακόλουθη αναγέννηση ολόκληρων φυτών από κυτταρικό κάλο, έχουν αναπτυχθεί ποικιλίες από έναν αριθμό καλλιεργούμενων φυτών που είναι ανθεκτικές σε διάφορα ζιζανιοκτόνα και την αλατότητα του εδάφους. Με υβριδισμό σωματικών κυττάρων διαφορετικών ειδών και γενών φυτών, των οποίων ο σεξουαλικός υβριδισμός είναι αδύνατος ή πολύ δύσκολος και η επακόλουθη αναγέννηση από κυτταρικό κάλο, δημιουργήθηκαν διάφορες υβριδικές μορφές (λάχανο - γογγύλια, καλλιεργημένες πατάτες - άγρια ​​είδη κ.λπ.).
Ένα άλλο σημαντικό επίτευγμα στη γενετική των ζωικών σωματικών κυττάρων είναι η δημιουργία υβριδωμάτων (εκ.ΥΒΡΙΔΙΟ), με βάση τα οποία λαμβάνονται μονοκλωνικά αντισώματα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εμβολίων υψηλής εξειδίκευσης, καθώς και για την απομόνωση του απαραίτητου ενζύμου από ένα μείγμα ενζύμων.
Δύο ακόμη μοριακές γενετικές κατευθύνσεις είναι πολύ ελπιδοφόρες για πρακτική - η ειδική μεταλλαξογένεση και η δημιουργία αντιπληροφοριακού RNA. Τοποειδική μεταλλαξογένεση (επαγωγή μεταλλάξεων σε ένα συγκεκριμένο γονίδιο που απομονώνεται από περιοριστικά ένζυμα ή το συμπληρωματικό DNA του και στη συνέχεια συμπερίληψη του μεταλλαγμένου γονιδίου στο γονιδίωμα για να αντικαταστήσει το μη μεταλλαγμένο αλληλόμορφό του) κατέστησε δυνατή για πρώτη φορά την επαγωγή του επιθυμητού μάλλον από τυχαίες γονιδιακές μεταλλάξεις και χρησιμοποιείται ήδη με επιτυχία για τη λήψη στοχευμένων γονιδιακών μεταλλάξεων σε βακτήρια και ζυμομύκητες.
Το αντιπληροφοριακό RNA, η δυνατότητα του οποίου παρουσιάστηκε για πρώτη φορά το 1981 από τον Ιάπωνα ανοσολόγο D. Tomizawa που εργάζεται στις ΗΠΑ, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για στοχευμένη ρύθμιση του επιπέδου σύνθεσης ορισμένων πρωτεϊνών, καθώς και για στοχευμένη αναστολή ογκογονιδίων και ιικών γονιδιωμάτων. Η έρευνα που διεξήχθη σε αυτές τις νέες γενετικές περιοχές στόχευε κυρίως στην επίλυση εφαρμοσμένων προβλημάτων. Ταυτόχρονα, συνέβαλαν θεμελιώδη σε ιδέες για την οργάνωση του γονιδιώματος, τη δομή και τις λειτουργίες των γονιδίων, τη σχέση μεταξύ των πυρηνικών γονιδίων και των κυτταρικών οργανιδίων κ.λπ.
Κύρια καθήκοντα της γενετικής
Η γενετική έρευνα επιδιώκει δύο είδη στόχων: την κατανόηση των προτύπων κληρονομικότητας και μεταβλητότητας και την εύρεση τρόπων για την πρακτική χρήση αυτών των προτύπων. Και τα δύο συνδέονται στενά: η επίλυση πρακτικών προβλημάτων βασίζεται σε συμπεράσματα που προκύπτουν από τη μελέτη θεμελιωδών γενετικών προβλημάτων και ταυτόχρονα παρέχει πραγματικά δεδομένα σημαντικά για την επέκταση και εμβάθυνση των θεωρητικών εννοιών.
Από γενιά σε γενιά, οι πληροφορίες μεταδίδονται (αν και μερικές φορές σε κάπως παραμορφωμένη μορφή) σχετικά με όλα τα διαφορετικά μορφολογικά, φυσιολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά που πρέπει να πραγματοποιούνται στους απογόνους. Με βάση αυτήν την κυβερνητική φύση των γενετικών διεργασιών, είναι βολικό να διατυπωθούν τέσσερα κύρια θεωρητικά προβλήματα που μελετήθηκαν από τη γενετική:
Πρώτον, υπάρχει το πρόβλημα της αποθήκευσης γενετικών πληροφοριών. Μελετάται σε ποιες δομές υλικού της κυτταρικής γενετικής πληροφορίας περιέχεται και πώς κωδικοποιείται εκεί (βλ. Γενετικός κώδικας (εκ.ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΟΣ)).
Δεύτερον, υπάρχει το πρόβλημα της μεταφοράς γενετικών πληροφοριών. Μελετώνται οι μηχανισμοί και τα πρότυπα μετάδοσης της γενετικής πληροφορίας από κύτταρο σε κύτταρο και από γενιά σε γενιά.
Τρίτον, το πρόβλημα της εφαρμογής γενετικής πληροφορίας. Μελετάται πώς η γενετική πληροφορία ενσωματώνεται σε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ενός αναπτυσσόμενου οργανισμού, αλληλεπιδρώντας με περιβαλλοντικές επιρροές που, στον ένα ή τον άλλο βαθμό, αλλάζουν αυτά τα χαρακτηριστικά, μερικές φορές σημαντικά.
Τέταρτον, το πρόβλημα της αλλαγής της γενετικής πληροφορίας. Μελετώνται τα είδη, τα αίτια και οι μηχανισμοί αυτών των αλλαγών.
Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τη μελέτη των θεμελιωδών προβλημάτων κληρονομικότητας και μεταβλητότητας χρησιμεύουν ως βάση για την επίλυση εφαρμοσμένων προβλημάτων που αντιμετωπίζει η γενετική.
Τα επιτεύγματα της γενετικής χρησιμοποιούνται για την επιλογή τύπων διασταυρώσεων που επηρεάζουν καλύτερα τη γονοτυπική δομή (διαχωρισμός) των απογόνων, για την επιλογή των πιο αποτελεσματικών μεθόδων επιλογής, για τη ρύθμιση της ανάπτυξης κληρονομικών χαρακτηριστικών, για τον έλεγχο της διαδικασίας μετάλλαξης, για στοχευμένες αλλαγές στο γονιδίωμα των ένας οργανισμός που χρησιμοποιεί γενετική μηχανική και ειδική μεταλλαξογένεση. Γνωρίζοντας πώς διαφορετικές μέθοδοι επιλογής επηρεάζουν τη γονοτυπική δομή του αρχικού πληθυσμού (φυλή, ποικιλία) σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε εκείνες τις μεθόδους επιλογής που θα αλλάξουν ταχύτερα αυτή τη δομή προς την επιθυμητή κατεύθυνση. Η κατανόηση των τρόπων με τους οποίους πραγματοποιούνται οι γενετικές πληροφορίες κατά την οντογένεση και η επιρροή που ασκείται σε αυτές τις διεργασίες από το περιβάλλον βοηθά στην επιλογή συνθηκών που συμβάλλουν στην πληρέστερη εκδήλωση πολύτιμων χαρακτηριστικών σε έναν δεδομένο οργανισμό και στην «καταστολή» των ανεπιθύμητων. Αυτό είναι σημαντικό για την αύξηση της παραγωγικότητας των κατοικίδιων ζώων, των καλλιεργούμενων φυτών και των βιομηχανικών μικροοργανισμών, καθώς και για την ιατρική, καθώς καθιστά δυνατή την πρόληψη της εκδήλωσης μιας σειράς κληρονομικών ανθρώπινων ασθενειών.
Η μελέτη φυσικών και χημικών μεταλλαξιγόνων και ο μηχανισμός δράσης τους καθιστά δυνατή την τεχνητή λήψη πολλών κληρονομικά αλλοιωμένων μορφών, γεγονός που συμβάλλει στη δημιουργία βελτιωμένων στελεχών ευεργετικών μικροοργανισμών και ποικιλιών καλλιεργούμενων φυτών. Η γνώση των νόμων της διαδικασίας μετάλλαξης είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη μέτρων για την προστασία του γονιδιώματος των ανθρώπων και των ζώων από βλάβες από φυσικούς (κυρίως ακτινοβολία) και χημικούς μεταλλαξιογόνους παράγοντες.
Η επιτυχία οποιασδήποτε γενετικής έρευνας καθορίζεται όχι μόνο από τη γνώση των γενικών νόμων της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας, αλλά και από τη γνώση της ιδιαίτερης γενετικής των οργανισμών με τους οποίους πραγματοποιείται η εργασία. Αν και οι βασικοί νόμοι της γενετικής είναι καθολικοί, έχουν επίσης χαρακτηριστικά σε διαφορετικούς οργανισμούς λόγω διαφορών, για παράδειγμα, στη βιολογία της αναπαραγωγής και στη δομή του γενετικού μηχανισμού. Επιπλέον, για πρακτικούς σκοπούς είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε ποια γονίδια εμπλέκονται στον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών ενός δεδομένου οργανισμού. Επομένως, η μελέτη της γενετικής συγκεκριμένων χαρακτηριστικών ενός οργανισμού αποτελεί ουσιαστικό στοιχείο της εφαρμοσμένης έρευνας.
Κύριοι κλάδοι της γενετικής
Η σύγχρονη γενετική αντιπροσωπεύεται από πολλές ενότητες τόσο θεωρητικού όσο και πρακτικού ενδιαφέροντος. Μεταξύ των τμημάτων της γενικής ή «κλασικής» γενετικής, τα κυριότερα είναι: γενετική ανάλυση, τα βασικά της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας, κυτταρογενετική, κυτταροπλασματική (εξωπυρηνική) κληρονομικότητα, μεταλλάξεις, τροποποιήσεις. Μοριακή γενετική, γενετική οντογένεσης (φαινογενετική), πληθυσμιακή γενετική (γενετική δομή πληθυσμών, ρόλος γενετικών παραγόντων στη μικροεξέλιξη), εξελικτική γενετική (ο ρόλος γενετικών παραγόντων στην ειδογένεση και μακροεξέλιξη), γενετική μηχανική, γενετική σωματικών κυττάρων, ανοσογενετική , ιδιωτική γενετική - η γενετική αναπτύσσει εντατικά βακτήρια, γενετική ιών, γενετική ζώων, γενετική φυτών, ανθρώπινη γενετική, ιατρική γενετική και πολλά άλλα. κλπ. Ο νεότερος κλάδος της γενετικής - η γονιδιωματική - μελετά τις διαδικασίες σχηματισμού και εξέλιξης των γονιδιωμάτων.
Η επίδραση της γενετικής σε άλλους κλάδους της βιολογίας
Η γενετική κατέχει κεντρική θέση στη σύγχρονη βιολογία, μελετώντας τα φαινόμενα της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας, τα οποία καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό όλες τις κύριες ιδιότητες των ζωντανών όντων. Η καθολικότητα του γενετικού υλικού και του γενετικού κώδικα αποτελεί τη βάση της ενότητας όλων των έμβιων όντων και η ποικιλομορφία των μορφών ζωής είναι το αποτέλεσμα των ιδιαιτεροτήτων της εφαρμογής του κατά την ατομική και ιστορική ανάπτυξη των έμβιων όντων. Τα επιτεύγματα της γενετικής αποτελούν σημαντικό συστατικό όλων σχεδόν των σύγχρονων βιολογικών κλάδων. Η συνθετική θεωρία της εξέλιξης είναι ο πλησιέστερος συνδυασμός Δαρβινισμού και γενετικής. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τη σύγχρονη βιοχημεία, οι κύριες διατάξεις της οποίας για τον τρόπο με τον οποίο ελέγχεται η σύνθεση των κύριων συστατικών της ζωντανής ύλης - πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων - βασίζονται στα επιτεύγματα της μοριακής γενετικής. Η κυτταρολογία επικεντρώνεται στη δομή, την αναπαραγωγή και τη λειτουργία των χρωμοσωμάτων, των πλαστιδίων και των μιτοχονδρίων, δηλαδή των στοιχείων στα οποία καταγράφονται οι γενετικές πληροφορίες. Η ταξινόμηση ζώων, φυτών και μικροοργανισμών χρησιμοποιεί όλο και περισσότερο τη σύγκριση γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα και άλλες πρωτεΐνες, καθώς και άμεση σύγκριση αλληλουχιών νουκλεοτιδίων χρωμοσωμάτων για να καθορίσει τον βαθμό συγγένειας των ταξινομικών κατηγοριών και να διαλευκάνει τη φυλογένειά τους. Διάφορες φυσιολογικές διεργασίες φυτών και ζώων μελετώνται χρησιμοποιώντας γενετικά μοντέλα. Συγκεκριμένα, όταν μελετούν τη φυσιολογία του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος, χρησιμοποιούν ειδικές γενετικές μεθόδους, σειρές Drosophila και εργαστηριακά θηλαστικά. Η σύγχρονη ανοσολογία βασίζεται εξ ολοκλήρου σε γενετικά δεδομένα σχετικά με τον μηχανισμό σύνθεσης αντισωμάτων. Τα επιτεύγματα της γενετικής, στον ένα ή τον άλλο βαθμό, συχνά πολύ σημαντικά, αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της ιολογίας, της μικροβιολογίας και της εμβρυολογίας. Μπορούμε δικαίως να πούμε ότι η σύγχρονη γενετική κατέχει κεντρική θέση μεταξύ των βιολογικών κλάδων.

Γενεσιολογία

Το σύνολο των αλληλόμορφων για έναν δεδομένο οργανισμό ονομάζεται αυτό και το παρατηρούμενο χαρακτηριστικό ή χαρακτηριστικό του οργανισμού ονομάζεται αυτό. Όταν ένας δεδομένος οργανισμός λέγεται ότι είναι ετερόζυγος για ένα γονίδιο, συχνά ένα αλληλόμορφο προσδιορίζεται ως κυρίαρχο (κυρίαρχο) επειδή οι ιδιότητές του κυριαρχούν στον φαινότυπο του οργανισμού, ενώ άλλα αλληλόμορφα ονομάζονται υπολειπόμενα επειδή οι ιδιότητές τους μπορεί να απουσιάζουν και να μην παρατηρούνται. Ορισμένα αλληλόμορφα δεν έχουν πλήρη κυριαρχία, αλλά αντίθετα έχουν ατελή κυριαρχία ενός ενδιάμεσου φαινοτύπου, ή λεγόμενο. - και τα δύο χαρακτηριστικά κυριαρχούν ταυτόχρονα, και τα δύο χαρακτηριστικά είναι παρόντα στον φαινότυπο.

Όταν ένα ζευγάρι οργανισμών αναπαράγονται σεξουαλικά, οι απόγονοί τους κληρονομούν τυχαία ένα από τα δύο αλληλόμορφα από κάθε γονέα.Η παρατήρηση της διακριτής κληρονομικότητας και του διαχωρισμού των αλληλόμορφων είναι γενικά γνωστή ως, ή νόμος περί διαχωρισμού (νόμος ομοιομορφίας υβριδίων πρώτης γενιάς).

Αλληλεπίδραση πολλών γονιδίων

Το ανθρώπινο ύψος είναι ένα σύνθετο γενετικό χαρακτηριστικό. Τα αποτελέσματα της έρευνας που ελήφθησαν από τον Francis Galton το 1889 δείχνουν μια σχέση μεταξύ του ύψους των απογόνων και του μέσου ύψους των γονιών τους.Ωστόσο, η συσχέτιση δεν είναι απόλυτη και υπάρχει σημαντική απόκλιση από τη γενετική διακύμανση στο ύψος των απογόνων, υποδηλώνοντας ότι το περιβάλλον είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας στο χαρακτηριστικό.

Οι οργανισμοί έχουν χιλιάδες γονίδια και κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή το εύρος αυτών των γονιδίων είναι σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητο, δηλαδή κληρονομούνται τυχαία χωρίς σύνδεση μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι η κληρονομικότητα των αλληλόμορφων για τα κίτρινα ή πράσινα μπιζέλια δεν έχει καμία σχέση με την κληρονομικότητα των αλληλόμορφων για λευκά ή μοβ άνθη. Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως «Δίκαιο της αυτοτελούς κληρονομιάς» (ο νόμος του διαχωρισμού των χαρακτηριστικών), σημαίνει ότι τα αλληλόμορφα διαφορετικών γονιδίων αναμιγνύονται μεταξύ των γονέων για να σχηματίσουν απογόνους με διαφορετικούς συνδυασμούς. Ορισμένα γονίδια δεν μπορούν να κληρονομηθούν ξεχωριστά επειδή έχουν μια συγκεκριμένη γενετική σύνδεση, η οποία θα συζητηθεί αργότερα στο άρθρο.

Συχνά διαφορετικά γονίδια μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τέτοιο τρόπο ώστε να επηρεάζουν το ίδιο χαρακτηριστικό. Για παράδειγμα, στον ανοιξιάτικο ομφαλό (Omphalodes verna) υπάρχει ένα γονίδιο από αλληλόμορφα που καθορίζουν το χρώμα του άνθους: μπλε ή μοβ.Ωστόσο, ένα άλλο γονίδιο ελέγχει αν το λουλούδι έχει χρώμα ή είναι λευκό. Όταν ένα φυτό έχει δύο αντίγραφα του λευκού αλληλόμορφου, τα άνθη του είναι λευκά, ανεξάρτητα από το αν το πρώτο γονίδιο είχε μπλε ή μοβ αλληλόμορφο. Αυτή η αλληλεπίδραση μεταξύ των γονιδίων ονομάζεται - η δραστηριότητα ενός γονιδίου επηρεάζεται από παραλλαγές σε άλλα γονίδια.

Πολλά χαρακτηριστικά δεν είναι διακριτά γνωρίσματα (για παράδειγμα, μωβ ή λευκά άνθη) αλλά είναι συνεχή χαρακτηριστικά (για παράδειγμα, ανθρώπινο ύψος και χρώμα δέρματος).Αυτό το σύμπλεγμα χαρακτηριστικών είναι συνέπεια της παρουσίας πολλών γονιδίων. Η επίδραση αυτών των γονιδίων είναι ένας σύνδεσμος μεταξύ διαφορετικών βαθμών περιβαλλοντικής επιρροής στους οργανισμούς. είναι ο βαθμός στον οποίο τα γονίδια ενός οργανισμού συμβάλλουν σε ένα σύνολο χαρακτηριστικών χαρακτηριστικών. Η μέτρηση της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών είναι σχετική - σε ένα περιβάλλον που αλλάζει συχνά, έχει μεγαλύτερη επιρροή στη συνολική αλλαγή στα χαρακτηριστικά γνωρίσματα. Για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, το ύψος ενός ατόμου είναι ένα σύνθετο χαρακτηριστικό με 89% πιθανότητα κληρονομικότητας. Ωστόσο, στη Νιγηρία, όπου οι άνθρωποι έχουν σημαντικές διαφορές στην πρόσβαση σε καλή διατροφή και υγειονομική περίθαλψη, η πιθανότητα να κληρονομήσουν ένα χαρακτηριστικό όπως το ύψος είναι μόνο 62%.

Αναπαραγωγή

Όταν τα κύτταρα διαιρούνται, ολόκληρο το γονιδίωμά τους αντιγράφεται και κάθε θυγατρικό κύτταρο κληρονομεί ένα πλήρες σύνολο γονιδίων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται η απλούστερη μορφή αναπαραγωγής και η βάση για τη βλαστική (ασεξουαλική) αναπαραγωγή. Η βλαστική αναπαραγωγή μπορεί επίσης να συμβεί σε πολυκύτταρους οργανισμούς, δημιουργώντας απογόνους που κληρονομούν το γονιδίωμα από έναν μόνο πατέρα. Οι απόγονοι που είναι γενετικά πανομοιότυποι με τους γονείς τους ονομάζονται κλώνοι.

Οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν συχνά τη σεξουαλική αναπαραγωγή για να παράγουν απογόνους που έχουν μικτό γενετικό υλικό που κληρονομήθηκε από δύο διαφορετικούς πατέρες. Η διαδικασία της σεξουαλικής αναπαραγωγής ποικίλλει (εναλλάσσεται) ανάλογα με τον τύπο που περιέχει ένα αντίγραφο του γονιδιώματος (και ένα διπλό αντίγραφο (). σύντηξη (απλοειδές κύτταρο) και (απλοειδές κύτταρο)) προκαλεί το σχηματισμό διπλοειδών κυττάρων για να σχηματίσουν απλοειδή κύτταρα, χωρίς να αναπαράγουν το DNA τους, για να δημιουργήσουν θυγατρικά κύτταρα που κληρονομούν τυχαία ένα από κάθε ζεύγος χρωμοσωμάτων οργανισμών για το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους, με απλοειδή μορφή, η οποία είναι χαρακτηριστική μόνο ενός κυττάρου - .

Αν και δεν χρησιμοποιούν τον απλοειδές/διπλοειδές τρόπο σεξουαλικής αναπαραγωγής, τα βακτήρια έχουν πολλούς τρόπους απόκτησης νέων γενετικών πληροφοριών (δηλαδή για παραλλαγή). Μερικά βακτήρια μπορούν να περάσουν περνώντας ένα μικρό κυκλικό κομμάτι DNA σε ένα άλλο βακτήριο. Τα βακτήρια μπορούν επίσης να πάρουν ξένα θραύσματα DNA από το περιβάλλον και να τα ενσωματώσουν στο γονιδίωμά τους, ένα φαινόμενο γνωστό ως μετασχηματισμός. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επίσης μεταφορά θραυσμάτων γενετικής πληροφορίας μεταξύ οργανισμών που δεν σχετίζονται μεταξύ τους.

>Περίληψη βιολογίας

Γενεσιολογία

Η γενετική είναι ένας από τους σημαντικότερους τομείς της βιολογίας. Αυτή είναι η επιστήμη των νόμων της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας. Η λέξη «γενετική» είναι ελληνικής προέλευσης και μεταφράζεται ως «προερχόμενος από κάποιον». Τα αντικείμενα της έρευνας μπορεί να είναι φυτά, ζώα, άνθρωποι, μικροοργανισμοί. Η γενετική συνδέεται στενά με επιστήμες όπως η γενετική μηχανική, η ιατρική, η μικροβιολογία και άλλες.

Αρχικά, η γενετική θεωρήθηκε ως πρότυπο κληρονομικότητας και μεταβλητότητας με βάση τα εξωτερικά και εσωτερικά χαρακτηριστικά του οργανισμού. Σήμερα είναι γνωστό ότι τα γονίδια υπάρχουν και είναι ειδικά σημειωμένα τμήματα DNA ή RNA, δηλαδή μόρια στα οποία είναι προγραμματισμένη όλη η γενετική πληροφορία.

Με βάση τα αρχαιολογικά στοιχεία, οι άνθρωποι γνωρίζουν για περισσότερα από 6.000 χρόνια ότι ορισμένα φυσικά χαρακτηριστικά μπορούν να μεταβιβαστούν από γενιά σε γενιά. Ο άνθρωπος έχει μάθει ακόμη να δημιουργεί βελτιωμένες ποικιλίες φυτών και φυλών ζώων επιλέγοντας ορισμένους πληθυσμούς και διασταυρώνοντάς τους μεταξύ τους. Ωστόσο, η σημασία της γενετικής έγινε πλήρως γνωστή μόλις τον 19ο και τον 20ο αιώνα με την εμφάνιση των σύγχρονων μικροσκοπίων. Ο Αυστριακός μοναχός Γκρέγκορ Μέντελ συνέβαλε πολύ στην ανάπτυξη της γενετικής. Το 1866 παρουσίασε το έργο του για τα θεμέλια της σύγχρονης γενετικής. Απέδειξε ότι οι κληρονομικές κλίσεις δεν αναμειγνύονται, αλλά μεταβιβάζονται από γενιά σε γενιά με τη μορφή ξεχωριστών ενοτήτων. Το 1912, ο Αμερικανός γενετιστής Thomas Morgan απέδειξε ότι αυτές οι μονάδες βρίσκονται στα χρωμοσώματα. Έκτοτε, η κλασική γενετική έχει κάνει επιστημονικά βήματα προς τα εμπρός και έχει επιτύχει μεγάλη επιτυχία στην εξήγηση της κληρονομικότητας όχι μόνο στο επίπεδο του οργανισμού, αλλά και στο επίπεδο του γονιδίου.

Η εποχή της μοριακής γενετικής ξεκίνησε τη δεκαετία του 1940 και του 1950. Έχουν προκύψει στοιχεία για τον ηγετικό ρόλο του DNA στη μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών. Η ανακάλυψη ήταν η αποκρυπτογράφηση της δομής του DNA, ο κώδικας τριπλής και η περιγραφή των μηχανισμών βιοσύνθεσης πρωτεϊνών. Επίσης, ανακαλύφθηκε η αλληλουχία αμινοξέων ή νουκλεοτιδίων DNA και RNA.

Τα πρώτα πειράματα στη Ρωσία εμφανίστηκαν τον 18ο αιώνα και συνδέθηκαν με τον υβριδισμό των φυτών. Τον 20ο αιώνα, σημαντικές εργασίες εμφανίστηκαν στην πειραματική βοτανική και ζωολογία, καθώς και σε πειραματικούς γεωργικούς σταθμούς. Στα τέλη της δεκαετίας του 1930, εμφανίστηκε στη χώρα ένα δίκτυο οργανωμένων ερευνητικών ινστιτούτων, πειραματικών σταθμών και πανεπιστημιακών τμημάτων γενετικής. Το 1948, η γενετική ανακηρύχθηκε ψευδοεπιστήμη. Η αποκατάσταση της επιστήμης συνέβη μετά την ανακάλυψη και την αποκρυπτογράφηση της δομής του DNA, γύρω στη δεκαετία του 1960.