Рождение генетики как науки

Генетика — наука, изучающая закономерности и мате­риальные основы наследственности и изменчивости орга­низмов, а также механизмы эволюции живого. Наслед­ственностьюназывается свойство одного поколения передавать другому признаки строения, физиологические свойства и специфический характер индивидуального раз­вития. Свойства наследственности реализуются в процес­се индивидуального развития.

Наряду со сходством с родительскими формами в каждом поколении возникают те или иные различия у потомков, как результат проявления изменчивости.

Изменчивостьюназывается свойство, противополож­ное наследственности, заключающееся в изменении на­следственных задатков — генов и в изменении их про­явления под влиянием внешней среды. Отличия потом­ков от родителей возникают также вследствие возникно­вения различных комбинаций генов в процессе мейоза и при объединении отцовских и материнских хромосом в одной зиготе. В своем разви­тии генетика прошла ряд этапов.

Первый этап ознаменовался открытием Г. Менделем (1865) дискретности (делимости) наследственных факто­ров и разработкой гибридологического метода изучения наследственности, т. е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства. Эти правила – законы Менделя следующие:

1. Первый закон Менделя или правило доминирования: при моногибридном скрещивании все по­томство в первом поколении характеризуется единообра­зием по фенотипу и генотипу;

2.Второй закон Менделя формулируется так: при скрещивании гибридов первого поколения их по­томство дает расщепление в соотношении 3:1 при пол­ном доминировании и в соотношении 1:2:1 при промежу­точном наследовании (неполное доминирование).

3.Трeтий закон Менделя: члены одной пары аллелей (генов) отделяются в мейозе независи­мо от членов других пар, комбинируясь в гаметах случайно во всех возможных сочетаниях.

Сцепленное наследование генов.У любого организма число генов во много раз превосходит число хромосом. Поэтому сотни и тысячи генов, локализованных в одной хромосоме, наследуются совместно, сцепленно, образуя группы сцепления. Число групп сцепления соответствует числу пар хромосом. Так, у мушки дрозофилы 4 пары хромосом и 4 группы сцепления, у кукурузы 10 пар хро­мосом и 10 групп сцепления генов. Явление сцепленного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, получило название закона Моргана.

Так, при дигибридном скрещивании дрозофилы, имеющей признаки «серое тело», «нормальные крылья» (ААВВ), с дрозофилой «черное тело», «короткие крылья» (аавв) все гибриды первого поколения были с серым те­лом и длинными крыльями. Следовательно, эти два при­знака («серое тело» и «длинные крылья») доминантны, а признаки «черное тело» и «короткие крылья» — рецес­сивны. В этом примере единообразие полученных гибри­дов первого поколения подчиняется первому закону Мен­деля. При скрещивании полученных гибридов независимое расщепление составляет 3:1. Это можно объяснить тем, что гены, контролирующие цвет тела и форму крыльев, находятся в одной хромосоме и наследуются вместе, сцепленно. Но иногда среди потомства по­являются мушки с серым телом, короткими крыльями и черным телом, длинными крыльями, т. е. с перекомби­нированными признаками. Это свидетельствует о том, что сцепление генов, контролирующих проявление этих признаков и расположенных в одной хромосоме, непол­ное и в некоторых случаях нарушается. Нарушение сцепленности возникает в результате обмена гомоло­гичными участками хромосом во время мейоза, поэтому и развиваются мушки с перекомбинированными призна­ками. Явление перекреста (кроссинговер) и обмена участ­ками хромосом доказал Т. Морган. Оно может происхо­дить в любом участке хромосомы. Но чем эти участки дальше друг от друга, тем больше вероятность обмена между ними, а значит, и больше шансов для переком­бинации признаков.

Значение открытий Г. Менделя оценили после того, как его законы были вновь переоткрыты в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: де Фризом в Гол­ландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Ав­стрии. Результаты гибридизации, полученные в первое десятилетие XX в. на различных растениях и животных, полностью подтвердили менделевские законы наследова­ния признаков и показали их универсальный характер по отношению ко всем организмам, размножающимся по­ловым путем. Закономерности наследования признаков в этот период изучались на уровне целостного организма (горох, кукуруза, мак, фасоль, кролик, мышь и др.).

Менделевские законы наследственности заложили ос­нову теории гена— величайшего открытия естествозна­ния XX в., а генетика превратилась в быстро развиваю­щуюся отрасль биологии. В 1901 — 1903 гг. де Фриз выдви-нул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.

Важное значение имели работы датского ботаника В. Иоганнсена, который изучал закономерности наследо­вания на чистых линиях фасоли. Он сформулировал так­же понятие популяция(группа организмов одного вида, обитающих и размножающихся на ограниченной терри­тории), предложил называть менделевские «наследст­венные факторы» словом ген, дал определения понятий генотип и фенотип.

Генотип — совокупность всех генов, которые имеются у данного организма.

Фенотип — сово­купность всех признаков и свойств организма, которые выявляются в процессе индивидуального развития в данных условиях. Понятие фенотип распространяется на любые признаки организма, начиная от первичных продуктов действия генов — молекул РНК и полипепти­дов и кончая особенностями внешнего строения, физио­логических процессов, поведения и т. д. Фенотипическое проявление признаков всегда реализуется на основе взаи­модействия генотипа с комплексом факторов внутренней и внешней среды.