Становление генетики как науки

Что изучает наука генетика. Удивительно, но наука об одной из главных свойств живого: способность наследовать и хранить в ряде поколений свои признаки — одна из самых молодых биологических наук. Предметом ее изучения являются не только наследственность — способность сохранять признаки своих родителей, но и изменчивость — в то же время отличаться от них. Итак, генетика (от греч. Генезис) — наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости.

Люди всегда понимали, что все организмы передают свои особые признаки потомству: у кошки рождаются только котята, из яиц курицы всегда вылупляются цыплята из семян риса никогда не вырастает, скажем, пшеница. Однако научное понимание этих, казалось бы, очевидных истин начало формироваться лишь около 100 лет назад.

Люди еще в древности занимались, по существу, прикладной генетикой — селекцией. Приручая жизнь, они отбирали среди них тех, которых считали полезными: умных и преданных собак, наиболее богатых молоком коров, выносливых, оживленных и послушных лошадей. Именно от животных, которые имели наиболее предпочтительные человеку свойства, получали потомство, которое наследовали признаки родителей. В результате многовековой работы были выведены породы домашних животных и сорта культурных растений.

Представление о механизмах наследования к возникновению генетики. Услышав слова «чистокровный» или «полукровка», современный человек даже не задумывается, свидетельством чего они, как действуют механизмы наследственности, материальная субстанция способна передавать признаки от родителей потомкам. Еще около 150 лет назад ученые считали, что такой субстанцией является вещество, содержащееся в крови: смешиваясь, как две жидкости, эти «наследственные факторы крови» передаются потомкам.

Эта ложная гипотеза о наследовании признаков была названа пангенезиса (от греч. Господин — все и генезис). Согласно этой концепции каждая клетка организма с током крови передает половой клетке мелкий зародыш — геммулы, с которой в будущем организме развивается такая же клетка. Гипотезу пангенезиса выдвинул в 1868 Ч. Дарвин. Ему просто необходимо было подвести какую-то материальную основу под явление наследования признаков. Его двоюродный брат Фрэнсис Гальтон (1822-1911) опытным путем проверял правильность теории пангенезиса. Для этого он переливал кровь от темных кроликов светлым, ожидая, что имеющиеся в крови геммулы темнозабарвлених клеток преобразуются в темные пятна на шкурках светлых кроликов. Однако гипотеза не подтвердилась: переливание крови не произвело никакого влияния на окраску шерсти потомства. Она была настолько искусственной и умозрительной, что даже сам Ч. Дарвин, который с самого начала считал гипотезу пангенезиса «временной», позже признал ее ошибочной в целом.

Гипотеза пангенезиса напоминала гипотезу о наследовании признаков, предложенную еще античным врачом Гиппократом. По мнению великого эллинского ученого, «семена» мужчины и «семена» женщины создают все части человеческого тела, поэтому оно несет информацию о все эти части. При слиянии материнского и отцовского «семена» признаки родителей вступают в борьбу, и у ребенка проявляется признак — победитель.

Как формировалась современная генетика. 8 марта 1865 на заседании Брюннской (ныне город Брно) общества естествоиспытателей и врачей выступил с докладом о результатах скрещивания гороха чешский монах августинского ордена Грегор Мендель (1822-1884). Монах рассказал о полученных им странные количественные соотношения желтых и зеленых, морщинистых и гладких горошин. Выступление докладчика не произвел никакого впечатления на слушателей. Никто из присутствующих даже не подозревал, что стал свидетелем зарождения новой науки — царицы биологии — генетики, имя докладчика войдет в историю как имя ее основоположника и его портреты будут напечатаны во всех учебниках биологии. Результаты опытов Менделя опровергали представление о том, наследственные факторы смешиваются, как два раствора, и демонстрировали, что признаки родителей наследуются отдельно, как дискретные (от лат. Дискретус — такой, что прерывается) признаки.

Мендель с детства увлекался садоводством, интересовался растениями и мечтал преподавать естественные науки. Однако, сдавая экзамены на звание преподавателя, получил неудовлетворительные оценки по биологии и геологии. Еще дважды Мендель пытался сдать экзамены по биологии и каждый раз «проваливался». (Интересно, что бы подумали его экзаменаторы, сумей заглянуть в будущее?) Однако Мендель не разочаровался в биологии и с упоением занимался гибридизацией растений, изучал статистические закономерности распределения признаков у гибридов. Особенно интересными оказались опыты с растениями гороха, которые отличались такими качественными признаками: семена гладкие или морщинистые, желтые или зеленые, форма семени выпуклая или с перетяжками. Потомство, полученное от скрещивания растений различных форм, Мендель подсчитывал. К нему такого математического анализа никто не делал. Он опубликовал результаты своих исследований и разослал их 40 известным в то время ботаникам, однако никто не нашел ничего интересного в работе чешского монаха. Мендель попытался повторить свои опыты с другим растением — Нечуйвитра и с животными — пчелами. К сожалению,

желаемых результатов они не дали. А причиной было то, что Мендель случайно выбрал для опытов объекты, размножение которых происходит посредством партеногенеза. Как сейчас ясно, наследственность признаков организмов этих видов не может быть такой, как у гороха. В результате и сам ученый перестал верить в свое открытие. Через три года после исторического доклада Менделя выбрали настоятелем монастыря, и он прекратил биологические исследования. Ученый так никогда и не узнал, что опубликованы в материалах того же заседания Брюннской общества естествоиспытателей и врачей результаты его научного поиска через 35 лет подтвердились.

Категорическое несогласие с гипотезой пангенезиса выразил выдающийся биолог Август Вейсман (1834-1914). Длительные занятия с микроскопом сильно повредили его зрение. Вынужден прекратить любимые микробиологические исследования, он посвятил себя теоретическим вопросам биологии и сделал в то время дерзкие предположения, которые впоследствии оказались просто гениальными предсказаниями будущих открытий. В частности, именно он высказал гипотезу, что количество хромосом в половых клетках должна быть вдвое меньше, чем в соматических. В противовес гипотезе пангенезиса ученый предположил, что зачаточные клетки и клетки тела — принципиально разные. Также он высказал мнение, что неизвестный тогда наследственный фактор должен иметь дискретную природу. Эту гипотезу позже подтвердило открытие носителей наследственной информации — генов. Вейсман предложил гипотезу «бессмертной зародышевой плазмы», согласно которой существует «бессмертная частица жизни», которая, в отличие от смертных соматических клеток, никогда не умирает и передается от родителей потомству в ряду поколений.

А. Вейсман действительно внес большой вклад в генетику. Не случайно в Советском Союзе в 40-50 годах XX в., Когда была запрещена настоящая генетика, ей дали бранную название: «вейсманизм — менделизм — морганизм». Кроме того, ученый внес значительный вклад в эволюционное учение. Он доказал неспадковисть приобретенных при жизни механических повреждений; отрицал принцип развития под влиянием чисто внутренних причин; признал главным фактором эволюции естественный отбор, на помощь которому приходит в том числе и смешение «зародышевых плазм» родителей.

В начале XX в. ботаники: немецкий — Карл Эрих Корренс (1864 — 1933), австрийский — Эрих Чермак (1871 -1962) и голландский — Хуго де Фриз (1845-1935) провели серию опытов по гибридизации растений, которые подтвердили основные выводы Г. Менделя о независимом наследовании родительских признаков и численных соотношение этих признаков в потомстве.

В 1901 г. Фриз ввел в биологическую терминологию понятие мутация (от лат. Мутации — изменение). Сам термин был не нов: в XIX в. его использовали в геологии для обозначения резких изменений ископаемых животных. Однако ученый применил этот термин в современном смысле: мутация — внезапная скачкообразное изменение наследственного признака.

Загрузка...
Мы в Google+