Генетика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Гене́тика (от греч. γενητως — происходящий от кого-то) — наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости. Часть общей биологии.

[править] Введение

Первоначально генетика изучала общие законы наследственности и изменчивости на основании фенотипических данных.

Понимание механизмов наследственности, то есть роли генов как элементарных носителей наследственной информации, хромосомная теория наследственности и т. д. стало возможным с применением к проблеме наследственности методов цитологии, молекулярной биологии и других смежных дисциплин.

Сегодня известно, что гены реально существуют и являются специальным образом отмеченными участками ДНК или РНК — молекулы в которой закодирована вся генетическая информация. У эукариотических организмов ДНК свёрнута в хромосомы и находится в ядре клетки. Кроме того, собственная ДНК имеется внутри митохондрий и хлоропластов (у растений). У прокариотических — как правило замкнута в кольцо (плазмиду) и находится в цитоплазме. Плазмид может быть несколько.

[править] Законы Менделя

1. закон единообразия гибридов первого поколения
2. закон расщепления — Менделевское ращепление
3. закон независимого наследования признаков

[править] История

Зачатки генетики можно проследить ещё в доисторические времена, когда одомашнивались животные и культивировались растения. Уже на вавилонских глиняных табличках указывали возможные признаки при скрещивании лошадей. Однако основы современных представлений о механизмах наследственности были заложены только в середине XIX века.

[править] Работы Грегора Менделя

В 1865 году монах Грегор Мендель (занимавшийся изучением гибридизации растений в Августинском монастыре в Брюнне (Брно), ныне на территории Чехии) обнародовал на заседании местного общества естествоиспытателей результаты иследований о передаче по наследству признаков при скрещивании гороха (работа Опыты над растительными гибридами была опубликована в трудах общества в 1866 г.). Сформулированные им закономерности наследования позже получили название законов Менделя. При жизни его работы были малоизвестны и воспринимались критически (результаты опытов на другом растении, ночной красавице, на первый взгляд, не подтверждали выявленные закономерности, чем весьма охотно пользовались критики его наблюдений).

[править] Классическая генетика

В начале XX века работы Менделя вновь привлекли внимание в связи с исследованиями Карла Корренса, Эриха фон Чермака и Гуго Де Фриза по гибридизации растений, в которых были подтверждены основные выводы о независимом наследовании признаков и о численных соотношениях при "расщеплении" признаков в потомстве.

Вскоре английский натуралист Уильям Бэтсон ввел в употребление название новой научной дисциплины: генетика (в 1905 г. в частном письме и в 1906 г. публично). В 1909 году датским ботаником Вильгельмом Йоханнсеном введён в употребление термин «ген».

Важным вкладом в развитие генетики стала хромосомная теория наследственности, разработанная, прежде всего, благодаря усилиям Томаса Ханта Моргана и его учеников и сотрудников, избравших объектом своих исследований плодовую мушку Drosophila melanogaster. Изучение закономерностей сцепленного наследования позволило путем анализа результатов скрещиваний составить карты расположения генов в "группах сцепления" и сопоставить группы сцепления с хромосомами (1910—1913 гг.).

[править] Молекулярная генетика

Эпоха молекулярной генетики начинается с появившихся в 1940—1950-х гг. работ, доказавших ведущую роль ДНК в передаче наследственной информации. Важнейшими шагами стали расшифровка структуры ДНК, триплетного кода, описание механизмов биосинтеза белка, обнаружение рестриктаз и секвенирование ДНК.

[править] Генетика в России и СССР

Если не считать опытов по гибридизации растений в XVIII в., первые работы по генетике в России были начаты в начале XX в. как на опытных сельскохозяйственных станциях, так и в среде университетских биологов, преимущественно тех, кто занимался экспериментальной ботаникой и зоологией.

После революции и гражданской войны 1917—1922 гг. началось стремительное организационное развитие науки. К концу 1930-х годов в СССР была создана обширная сеть научно-исследовательских институтов и опытных станций (как в Академии наук СССР, так и во Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени Ленина (ВАСХНИЛ)), а также вузовских кафедр генетики. Признанными лидерами направления были Н. И. Вавилов, Н. К. Кольцов, А. С. Серебровский, С. С. Четвериков и др. В СССР издавали переводы трудов иностранных генетиков, в том числе Т. Х. Моргана, Г. Мёллера, ряд генетиков участвовали в международных программах научного обмена. Американский генетик Г. Мёллер работал в СССР (1934—1937), советские генетики работали за границей. Н. В. Тимофеев-Ресовский — в Германии (с 1925 г.), Ф. Г. Добржанский — в США (с 1927 г.).

В 1930-е гг. в рядах генетиков и селекционеров наметился раскол, связанный с энергичной деятельностью Т. Д. Лысенко и И. И. Презента. По инициативе генетиков был проведен ряд дискуссий (наиболее крупные—в 1936 и 1939 г.), направленных на борьбу с подходом Лысенко, но их результаты были довольно неопределенными.

На рубеже 1930—1940-х гг. в ходе так называемого Большого террора большинство сотрудников аппарата ЦК ВКП (б), курировавших генетику, и ряд видных генетиков были арестованы, многие расстреляны или погибли в тюрьмах (в том числе, Н. И. Вавилов). После войны дебаты возобновились с новой силой. Генетики, опираясь на авторитет международного научного сообщества, снова попытались склонить чашу весов в свою сторону, однако с началом Холодной войны ситуация значительно изменилась. В 1948 году на августовской сессии ВАСХНИЛ Т. Д. Лысенко, пользуясь поддержкой И. В. Сталина, объявил генетику лженаукой. Лысенко воспользовался некомпетентностью партийного руководства наукой, «пообещав партии» быстрое создание новых высокопродуктивных сортов зерна («ветвистая пшеница») и др. С этого момента начался период гонений на генетику, который получил название лысенковщины и продолжался вплоть до снятия Н. С. Хрущева с поста генерального секретаря ЦК КПСС в 1964 г.

Генетика М. Е. Лобашёва, 1-е издание 1963 г. (слева) и 2-е издание 1967 г. (справа). Первый учебник генетики для вузов после периода лысенковщины.

Лично Т. Д. Лысенко и его сторонники получили контроль над институтами отделения биологии АН СССР, ВАСХНИЛ и вузовскими кафедрами. Были изданы новые учебники для школ и вузов, написанные с позиций «Мичуринской биологии». Генетики вынуждены были оставить научную деятельность или радикально изменить профиль работы. Некоторым удалось продолжить исследования по генетике в рамках программ по изучению радиационной и химической опасности за пределами организаций, подконтрольных Т. Д. Лысенко и его сторонникам.

Сходные с лысенковщиной явления наблюдались и в других науках. Наиболее известные кампании прошли в цитологии (в связи с учением О. Б. Лепешинской о живом веществе), физиологии (борьба К. М. Быкова и его сторонников за «наследие» И. П. Павлова) и микробиологии (теории Г. М. Бошьяна).

С середины 1960-х г. началось восстановление генетики. В 1963 г. вышел в свет университетский учебник М. Е. Лобашёва Генетика, выдержавший впоследствии несколько изданий. Вскоре появился и новый школьный учебник Общая биология под редакцией Ю. И. Полянского, используемый, наряду с другими, и по сей день. В настоящее время исследования по генетике продолжаются в крупных научных центрах России.

[править] Хронология важнейших достижений в области генетики

1865 Грегор Мендель делает доклад Опыты над растительными гибридами (опубликован в 1866 г.)

1903 Высказано предположение о том, что хромосомы являются носителями наследственности.

1905 Уильям Бэтсон в письме к Адаму Сэджвику вводит термин генетика.

1910 Томас Хант Морган доказывает, что гены расположены в хромосомах.

1913 Альфред Стёртевант составляет первую генетическую карту хромосомы.

1918 Рональд Фишер публикует работу On the correlation between relatives on the supposition of Mendelian inheritance, которая знаменует начало работ по созданию Синтетической теории эволюции.

1927 Для обозначения изменений в генах введен термин мутация.

1928 Фредерик Гриффит обнаруживает молекулу наследственности, которая передается от бактерии к бактерии (см. Эксперимент Гриффита)

1931 Кроссинговер как причина рекомбинации (см. Барбара Мак-Клинток и Цитогенетика)

1941 Эдвард Тейтум и Джордж Бидл показывают, что в генах закодирована информация о структуре белков.

1944 Освальд Эвери, Колин Маклеод и Маклин Маккарти изолируют ДНК (тогда его называли трансформирующим началом (transforming principle)).

1950 Эрвин Чаргафф показывает, что, хотя доля нуклеотидов в ДНК не постоянна, наблюдаются определенные закономерности (например, что количество аденина, A, равно количеству тимина, T) (Правило Чаргаффа). Барбара Мак-Клинток обнаруживает транспозоны у кукурузы.

1952 Эксперимент Херши-Чейза доказывает, что генетическая информация бактериофагов (и всех других организмов) содержится в ДНК.

1953 Структура ДНК (двойная спираль) расшифрована Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком с помощью Розалин Франклин

1956 Jo Hin Tjio и Алберт Леван впервые верно устанавливают Хромосомное число человека: 46 хромосом в диплоидном наборе.

1958 Эксперимент Мезельсона-Шталя показывает, что удвоение ДНК носит полуконсервативный характер.

1961 Выяснено, что генетический код состоит из триплетов.

1964 Говард Тёмин на примере РНК-содержащих вирусов показал, что центральная догма Уотсона не всегда верна.

1970 При изучении бактерии Haemophilius influenzae обнаружены ферменты рестриктазы, которые позволяют вырезать и встраивать участки молекул ДНК.

1977 ДНК секвенирована впервые независимо Фредом Зангером, Уолтером Гилбертом и Алланом Максемом. Лаборатория Зангера полностью секвенирует геном бактериофага Φ-X174;.

1983 Кэри Бэнкс Мёллис открывает Полимеразную цепную реакцию, открывающую возможности простой и быстрой амплификации ДНК.

1989 Впервые секвенирован ген человека (Фрэнсис Коллинс и Лап-Че Цуи). Ген кодирует белок CFTR. Дефекты в последовательности гена приводят к развитию опухолей .

1995 Впервые полностью секвенирован геном организма невирусной природы — бактерии Haemophilus influenzae.

1996 Впервые полностью секвенирован геном эукариотного организма — пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

1998 Впервые полностью секвенирован геном многоклеточного эукариотного организма — нематоды C. elegans.

2001 Обнародованы первые наброски полной последовательности генома человека одновременно Проектом «Геном человека» (Human Genome Project) и Celera Genomics.

2003 (14 апреля) Проект «Геном человека» успешно завершен: 99 % генома секвенировано с точностью 99.99%. ^[1]

[править] Разделы генетики

• Классическая генетика
• Популяционная генетика
• Молекулярная генетика
• Геномика
• Медицинская генетика
• Генная инженерия

[править] Генетические банки данных

[править] См. также

• Термины употребляемые в генетике
• Геном человека
• Клонирование
• Генотерапия
• Список наследственных заболеваний
• Центральная догма молекулярной биологии
• Репродуктивная генетика
• Генетическое тестирование

[править] Журналы

[править] На русском языке

• Информационный вестник ВОГиС ISSN 1814-554Х (Печатный вариант), ISSN 1814-5558 (Электронный вариант)
• Цитология и генетика (ISSN 0564-3783) публикует статьи на русском, украинском и английском языках по выбору автора, переводится на английский язык (ISSN 0095-4527)

[править] На английском языке

• Genetics
• Journal of Genetics
• Annals of Human Genetics
• Heredity

[править] Ссылки

• Материалы по генетике от Российской Академии Наук
• Генотерра

• Advanced Genetics
• American Journal of Human Genetics
• Annual Reviews of Genetics
• European Journal of Human Genetics
• Genes and Development
• Genetics
• Human Molecular Genetics
• Journal of Heredity
• Latest Genetics News
• Nature Genetics
• Nature Reviews Genetics (journal home)
• Nature Genome Gateway
• Pharmacogenetics - Фармакогенетика
• Journal of Medical Genetics

1. ↑ Пресс-релиз Human Genome Project от 14 апреля 2003 г.

Это незавершённая статья по генетике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

[править] Дополнительно

• Everything you wanted to know about genetics — Представлено New Scientist.
• Exploring the Way Life Works
• Genetic Science Learning Center - Учебно-научный центр ун-та Юта, США
• Letter to Adam Sedgwick in 1905 from William Bateson
• The Virtual Library on Genetics - Виртуальная генетическая библиотека
• Council for Responsible Genetics
• Генетика - это просто!