Лекція №1

Спадковість і мінливість організмів

1. Історія розвитку генетики

2. Предмет генетики, її завдання і методи

3. Закономірності спадковості і мінливості, установлені Менделем

4. Моногібридне схрещування

5. Цитологічні основи моногібридного схрещування. Закон чистоти гамет

6. Аналізуюче схрещування

1. Історія розвитку генетики

Історія генетики розпочинається з 1900 року, коли троє вчених – голландець Гуго Де Фріз, німець Карл Коренс та австралієць Еріх Чермак незалежно один від одного установили важливі закономірності успадкування ознак у потомстві гібридів.

Як виявилось, вони лише заново відкрили вже сформульовані у 1865 році Г.Й. Менделем закони спадковості, викладені у статті «Досліди над рослинними гібридами». Менделю вперше вдалося визначити закони успадкування ознак у ряді колінь.

Досліди Г. Й. Менделя по схрещенню різних сортів гороху були ретельно продумані та розроблені до найдрібніших деталей, подібно до строгих фізичних експериментів.

Проте згодом про його роботи не згадували цілих 35 років – аж до кінця XIX сторіччя.

Протягом першого десятиріччя XX століття були проведені численні досліди з гібридизації різних рослин і тварин. Саме у цей період генетика сформувалась як самостійна наукова дисципліна зі своїм предметами дослідження та методами.

Найважливішим досягненням генетики того часу була мутаційна теорія, запропонована Г. Де Фрізом.

Згідно з теорією Фріза, нові спадкові ознаки (мутації) виникають внаслідок раптових (спонтанних) змін дискретних одиниць. Природа цих одиниць, проте, залишалась невідомою.

Особливістю наступного періоду становлення генетики було з'ясування структури речовин, що лежать в основі спадковості.

У результаті цитологічних досліджень вдалось установити зв'язок між спадковими чинниками та зміною хромосом у процесі поділу клітин. Так було започатковано хромосомну теорію спадковості, провідна роль у створенні її належить американському вченому Т. Моргану. З її появою спадкові чинники, що дістали назву генів, знайшли своє підтвердження.

Експериментальним шляхом було доведено, що гени розташовані в хромосомах у лінійному порядку. Кожна хромосома створює групу зчеплення багатьох генів. Більш глибокі дослідження дали змогу виявити місцезнаходження кожного гена в хромосомі, що надалі створило можливість скласти хромосомні карти різних рослин і тварин.

Попри величезні успіхи генетики, до 40-х років нашого століття не вдалось з'ясувати, яка речовина є матеріальним носієм спадковості. Вчені схильні були вважати, що для цієї ролі підходить білок – єдина речовина, молекули якої мають достатню структурну різноманітність, щоб слугувати генетичним матеріалом.

У 1928 році англійський вчений Ф. Гриффіт, вивчаючи трансформацію у хвороботворного та нехвороботворного штамів пневмокока, зробив важливе спостереження.

Він виявив, що частина генетичного матеріалу з хвороботворних бактерій проникла у нехвороботворні і передала здатність до зараження. Проте природа цього генетичної матеріалу до 1944 року залишалась невідомою.

Її вдалось розгадати американським бактеріологам О. Евері, М. Мак-Карті та Ч. Мак-Леоду. Дослідники займались виділенням та очищенням молекул, що входять до складу вбитих нагріванням клітин пневмокока, вивчали здатність таких молекул трансформувати ти нехвороботворні клітини.

Для цього вони:

І- виростили у лабораторії клітини, здатні до зараження, зруйнували їх і поділили на окремі компоненти – вуглеводи, ліпіди, білки та ДН;

ІІ - потім додали кожний з компонентів до культури нехвороботворних бактерій. У тому випадку, коли до цієї культури була додана ДНК з хвороботворних клітин, деякі нехвороботворні бактерії набували здатність до зараження.

Якщо ж додавали білки, вуглеводи та ліпіди, такого перетворення не відбувалось.

Саме ДНК наділяла живі бактеріальні клітини генетичною ознакою, якої у них раніше не було.

Перше десятиліття нашого сторіччя ознаменувалось розвитком у США та Європі євгеніки. її прихильники вважали, що генетичні чинники повністю визначають розвиток фізіологічних і розумових особливостей людини, а також прояв розумової відсталості, психічних захворювань, алкоголізму та інших відхилень від норми.

Людському виду, на думку євгеніків, слід було б займатися своїм поліпшенням. Для цього пропонувалось підтримувати регенерацію людей, що володіють бажаними якостями, та перешкоджати появі на світ хворих.

Засновником євгенічних ідей проголосили двоюрідного брата Ч. Дарвіна Френсіса Гальтона.

У Німеччині 30-40-х років євгеніка стала називати «расовою гігієною». Прихильники таких ідей залякували «істинних арійців» небезпекою виродження людства у цілому та німецького народу зокрема через алкоголізм, сифіліс і збільшення народжуваності розумово неповноцінних.

Деякі з них пов'язували ці загрози з небезпечним націоналістичним забобоном - антисемітизмом. Вони застерігали людей від «забруднення німецької крові» чужою їй кров'ю інших народів, особливо єврейською.

Розвиток генетики в колишньому Радянському Союзі

Трагічно склалась історія генетики в колишньому СРСР.

У 20-і роки у Москві відкрився інститут медичної генетики. Протягом кількох років учені-генетики плідно працювали, проте в 30-х роках у ході масових сталінських репресій, які поширились передовсім на інтелігенцію, загинуло багато видатних представників цієї науки, що надовго загальмувало її розвиток.

У 1937 році за фальшивим доносом був заарештований і репресований директор інституту генетики Л. Є. Левіт.

У чорні роки нашої науки серед репресованих опинився вчений зі світовим іменем, Микола Іванович Вавилов, який відкрив фундаментальні закони генетики й селекції.

Знаний в усьому світі вчений-енциклопедист М. В. Тимофєєв-Ресовський, працюючи у себе на батьківщині, ніколи не мав посади вище лаборантської.

Особливо важким для науки був період з 1948 по 1964 роки.

У серпні 1948 року відбулася сумнозвісна сесія ВАСГНІЛ. На ній виступив Т. Д. Лисенко (президент ВАСГНІЛ), який звинуватив видатних генетиків в «єресі», «вейсманізмі-морганізмі» і «менделізмі», пропонуючи замість загальновизнаних законів Менделя – гіпотезу успадкування придбаних ознак.

Все це створило підґрунтя для розповсюдження хибних і квазінаукових теорій та гіпотез («вчення про живу речовину», теорія «стрибкового» породження одних видів іншими, віддаленими видами: жита – пшеницею, бур'янів – злаками, перетворення вірусів на бактерії та ін.).

Наслідки сесії ВАСГНІЛ були катастрофічними:

1) Одразу після неї видавалися накази міністерств про звільнення тисяч професорів, викладачів і наукових співробітників вузівських кафедр дарвінізму, генетики, загальної біології, співробітників науково-дослідних установ.

Подальша доля багатьох з них склалася трагічно. Так, звільнений з Московського університету видатний фізіолог рослин Д. О. Сабінін покінчив життя самогубством.

2) Були закриті всі лабораторії та інститути, що займалися опальною наукою,

3) Були знищені підручники з класичної генетики.

В інституті генетики, очолюваному Т. Д. Лисенком, залишились тільки ті співробітники, які зреклись своїх колишніх поглядів і робіт.

Так було штучно зупинено розвиток в СРСР генетики, цитології і особливо молекулярної біології, що бурхливо розвивались у ті ж роки за кордоном.

Сучасний етап розвитку генетики

Цей етап пов'язаний з розшифровкою будови молекули ДНК.

В 1953 році Дж. Уотсон і Ф. Крик визначили дволанцюгову двоспіральну структуру ДНК.

Кожна молекула ДНК має властивість подвоюватись і передавати спадкову інформацію.

Нині встановлено, що генами є невеликі ділянки полінуклеотидних ланцюгів, які складаються з набору нуклеотидів.

У 70-і роки відбулося відкриття генетичного коду. Були встановлені закономірності запису спадкової інформації в молекулі ДНК і принципи реалізації генетичної інформації.

Учені-генетики розробили теорію регуляції дії генів і на її основі запропонували схему механізму генетичного контролю за утворенням ферментів.

Важливою подією у генетиці стало синтезування хімічним шляхом, поза організмом, гена клітини пекарських дріжджів.

З'явилась можливість не тільки штучного синтезу генів, а й уведення їх у клітину з метою зміни в бажаний бік її спадкових властивостей.