Самые важные открытия в генетике последних лет. Невероятные открытия в генетике, которые изменят будущее человека Известные генетики и их открытия

Грегор Мендель (Грегор Иоганн Мендель) (1822-84) - австрийский естествоиспытатель, ученый-ботаник и религиозный деятель, монах, основоположник учения о наследственности (менделизм). Применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха (1856-63), сформулировал закономерности наследственности (см. законы Менделя).

Грегор Мендель родился 22 июля 1822, Xейнцендорф, Австро-Венгрия, ныне Гинчице. Скончался 6 января 1884, Брюнн, ныне Брно, Чешская Республика.

Трудные годы учения

Иоганн родился вторым ребенком в крестьянской семье смешанного немецко-славянского происхождения и среднего достатка, у Антона и Розины Мендель. В 1840 Мендель окончил шесть классов гимназии в Троппау (ныне г. Опава) и в следующем году поступил в философские классы при университете в г. Ольмюце (ныне г. Оломоуц). Однако, материальное положение семьи в эти годы ухудшилось, и с 16 лет Мендель сам должен был заботиться о своем пропитании. Не будучи в силах постоянно выносить подобное напряжение, Мендель по окончании философских классов, в октябре 1843, поступил послушником в Брюннский монастырь (где он получил новое имя Грегор). Там он нашел покровительство и финансовую поддержку для дальнейшего обучения.

В 1847 Мендель был посвящен в сан священника. Одновременно с 1845 года он в течение 4 лет обучался в Брюннской теологической школе. Августинской монастырь св. Фомы был центром научной и культурной жизни Моравии. Помимо богатой библиотеки, он имел коллекцию минералов, опытный садик и гербарий. Монастырь патронировал школьное образование в крае.

Монах-преподаватель

Будучи монахом, Грегор Мендель с удовольствием вел занятия по физике и математике в школе близлежащего городка Цнайм, однако не прошел государственного экзамена на аттестацию учителя. Видя его страсть к знаниям и высокие интеллектуальные способности, настоятель монастыря послал его для продолжения обучения в Венский университет, где Мендель в качестве вольнослушателя проучился четыре семестра в период 1851-53, посещая семинары и курсы по математике и естественным наукам, в частности, курс известного физика К. Доплера. Хорошая физико-математическая подготовка помогла Менделю впоследствии при формулировании законов наследования. Вернувшись в Брюнн, Мендель продолжил учительство (преподавал физику и природоведение в реальном училище), однако вторая попытка пройти аттестацию учителя вновь оказалась неудачной.

Опыты над гибридами гороха

С 1856 Грегор Мендель начал проводить в монастырском садике (шириной в 7 и длиной в 35 метров) хорошо продуманные обширные опыты по скрещиванию растений (прежде всего среди тщательно отобранных сортов гороха) и выяснению закономерностей наследования признаков в потомстве гибридов. В 1863 он закончил эксперименты и в 1865 на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил результаты своей работы. В 1866 в трудах общества вышла его статья «Опыты над растительными гибридами», которая заложила основы генетики как самостоятельной науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует собой рождение новой научной дисциплины. Почему принято так считать?

Работы по гибридизации растений и изучению наследования признаков в потомстве гибридов проводились десятилетия до Менделя в разных странах и селекционерами, и ботаниками. Были замечены и описаны факты доминирования, расщепления и комбинирования признаков, особенно в опытах французского ботаника Ш. Нодена. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь «капризную игру сил наследственности». Разнообразие взятых в опыты видов и форм растений увеличивало количество высказываний, но уменьшало их обоснованность. Смысл или «душа фактов» (выражение Анри Пуанкаре) оставались до Менделя туманными.

Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент генетики. Во-первых, он создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что представляло собой важное концептуальное нововведение.

Во-вторых, Грегор Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания. Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль ДНК - вот логическое следствие и магистральный путь развития генетики 20 века на основе идей Менделя.

Великие открытия часто признаются не сразу

Хотя труды Общества, где была опубликована статья Менделя, поступили в 120 научных библиотек, а Мендель дополнительно разослал 40 оттисков, его работа имела лишь один благосклонный отклик - от К. Негели, профессора ботаники из Мюнхена. Негели сам занимался гибридизацией, ввел термин «модификация» и выдвинул умозрительную теорию наследственности. Однако, он усомнился в том, что выявленные на горохе законы имеет всеобщий характер и посоветовал повторить опыты на других видах. Мендель почтительно согласился с этим. Но его попытка повторить на ястребинке, с которой работал Негели, полученные на горохе результаты оказалась неудачной. Лишь спустя десятилетия стало ясно почему. Семена у ястребинки образуются партеногенетически, без участия полового размножения. Наблюдались и другие исключения из принципов Грегора Менделя, которые нашли истолкование гораздо позднее. В этом частично заключается причина холодного приема его работы. Начиная с 1900, после практически одновременной публикации статей трех ботаников - Х. Де Фриза, К. Корренса и Э. Чермака-Зейзенегга, независимо подтвердивших данные Менделя собственными опытами, произошел мгновенный взрыв признания его работы. 1900 считается годом рождения генетики.

Вокруг парадоксальной судьбы открытия и переоткрытия законов Менделя создан красивый миф о том, что его работа оставалась совсем неизвестной и на нее лишь случайно и независимо, спустя 35 лет, натолкнулись три переоткрывателя. На самом деле, работа Менделя цитировалась около 15 раз в сводке о растительных гибридах 1881, о ней знали ботаники. Более того, как выяснилось при анализе рабочих тетрадей К. Корренса, он еще в 1896 читал статью Менделя и даже сделал ее реферат, но не понял в то время ее глубинного смысла и забыл.

Стиль проведения опытов и изложения результатов в классической статье Менделя делают весьма вероятным предположение, к которому в 1936 пришел английский математический статистик и генетик Р. Э. Фишер: Мендель сначала интуитивно проник в «душу фактов» и затем спланировал серию многолетних опытов так, чтобы озарившая его идея выявилась наилучшим образом. Красота и строгость числовых соотношений форм при расщеплении (3:1 или 9:3:3:1), гармония, в которую удалось уложить хаос фактов в области наследственной изменчивости, возможность делать предсказания - все это внутренне убеждало Менделя во всеобщем характере найденных им на горохе законов. Оставалось убедить научное сообщество. Но эта задача столь же трудна, сколь и само открытие. Ведь знание фактов еще не означает их понимания. Крупное открытие всегда связано с личностным знанием, ощущениями красоты и целостности, основанных на интуитивных и эмоциональных компонентах. Этот внерациональный вид знания передать другим людям трудно, ибо с их стороны нужны усилия и такая же интуиция.

Судьба открытия Менделя - задержка на 35 лет между самим фактом открытия и его признанием в сообществе – не парадокс, а скорее норма в науке. Так, спустя 100 лет после Менделя, уже в период расцвета генетики, подобная же участь непризнания в течение 25 лет постигла открытие Б. Мак-Клинток мобильных генетических элементов. И это несмотря на то, что она, в отличие от Менделя, была ко времени своего открытия высоко авторитетным ученым и членом Национальной Академии наук США.

В 1868 Грегор Мендель был избран настоятелем монастыря и практически отошел от научных занятий. В его архиве сохранились заметки по метеорологии, пчеловодству, лингвистике. На месте монастыря в Брно ныне создан музей Менделя; издается специальный журнал «Folia Mendeliana».

Томас Хант Морган

МОРГАН (Morgan) Томас Хант (1866–1945), американский биолог, один из основоположников генетики. Начиная с 1908 г. совместно со своими учениками («школа Моргана») проводил обширные экспериментальные исследования на новом генетическом объекте – плодовой мушке дрозофиле. Изучая наследование мутаций у дрозофилы, Морган и его сотрудники показали, что гены передаются отдельными группами сцепления и что число таких групп равно числу пар хромосом. Исследовав нарушения сцепления в результате кроссинговера , Морган и сотрудники пришли к выводу о линейном расположении генов вдоль хромосом и разработали методы определения их взаимного положения. В монографии «Механизм менделевской наследственности» (1915) ими были объяснены закономерности наследования (Менделя законы ) на основании хромосомной теории наследственности . Детальная разработка этой теории составляет основной вклад школы Моргана в генетику. Нобелевская премия по физиологии и медицине (1933).

Уильям Бэтсон

Бэтсон, Бейтсон (Bateson) Уильям (8 августа 1861, Уитби, - 8 февраля 1926, Мертон), английский биолог, являвшийся одним из основателей генетики. Предложил её название (в 1907 г.). В 1884-1886 гг. в своих работах описал филогению хордовых животных. Окончив Кембриджский университет, в 1908-1910 гг. стал профессором в этом же университете. В 1910 г. основал генетической журнал «Journal of Genetics» в Англии. С 1910 г. стал директором института садовых культур в Мертоне.

Отстаивал идею о невозможности наследования приобрётенных признаков, прерывистую изменчивость организмов, учение о чистоте гамет . В 1905 г. предложил теорию «присутствия - отсутствия», объясняя возникновение новых признаков у живых организмов выпадением тормозящих факторов.

Закон чистоты гамет . Появление во втором поколении (F 2) рецессивного признака одного из родителей (Р) может иметь место только при соблюдении двух условий: 1) если у гибридов наследственные факторы сохраняются в неизменном виде; 2) если половые клетки содержат только один наследственный фактор из аллельной пары. Закон чистоты гамет можно сформулировать следующим образом: «При образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из каждой аллельной пары». Цитологическим обоснованием закона чистоты гамет, а следовательно и всех закономерностей наследования признаков, является поведение хромосом в мейозе, в результате которого в клетках оказывается лишь одна хромосома из каждой гомологичной пары.

1865 год - Открытие Г. Менделем (1822-1884) факторов наследственности и разработка гибридологического метода, т. е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства.

1868 год - швейцарский биохимик Ф. Мишер из спермы лосося выделил фосфорсодержащее вещество, происходящее из клеточных ядер, которое он назвал нуклеином (теперь его называют дезоксирибонуклеиновой кислотой).

1871 год - Ч. Дарвин публикует свою книгу «Происхождение человека и половой отбор».

1875 год - Ф. Гальтон демонстрирует возможность использования близнецов для изучения относительного влияния на организм наследственности и окружающей среды.

1900 год - Формальное рождение генетики как науки. Независимая публикация статей Г. де Фриза, К. Корренса и Э. Чермака с изложением основных законов наследования. Фактически переоткрыты и стали известны широкой научной общественности исследования Г. Менделя.

1902 год - В. Саттон и Т. Бовери независимо создают хромосомную теорию наследственности.

1905 год - У. Бэтсон предлагает слово «генетика» (от греч. γιγνομαι – порождать ) для нового направления науки.

1909 год - В. Иогансеном предложен термин – «генотип».

1910 год - Томас Хант Морганом установлено, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке, образуя группы сцепления. Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом (Нобелевская премия 1933 г. по физиологии и медицине за экспериментальное обоснование хромосомной теории наследственности).

А. Кёссель получил Нобелевскую премию по химии за установление того, что в состав ДНК входят четыре азотистых основания: аденин, гуанин, цитозин и тимин.

1917 год - Николаем Константиновичем Кольцовым основан Институт экспериментальной биологии.

1920 год - термин «геном» впервые предложен немецким генетиком Г. Винклером.

1922 год - Н. И. Вавилов сформулировал «закон гомологических рядов» – о параллелизме в изменчивости родственных групп растений, то есть о генетической близости этих групп. Закон Вавилова установил определенные правила формообразования и позволил предсказывать у данного вида еще не открытые, но возможные признаки (аналогия с системой Менделеева).

1925 год - Г. А. Надсон, Г. С. Филиппов, Г. Мюллер проводят первый цикл работ по радиационным методам индукции мутаций.

1926 год - С. С. Четвериков написал статью, заложившую основы популяционной генетики и синтеза генетики и теории эволюции.

1927 год - Г. Мюллер доказал мутационный эффект рентгеновских лучей, за что в 1946 г. получил Нобелевскую премию в области физиологии и медицины.

Н. К. Кольцов выдвинул идею матричного синтеза, которая позднее легла главным камнем в основание молекулярной биологи: «В основе каждой хромосомы лежит тончайшая нить, которая представляет собой спиральный ряд огромных органических молекул – генов. Возможно, вся эта спираль является одной гигантской длины молекулой» .

1928 год - Открытие явления трансформации у бактерий (Ф. Гриффит).

1929-1930 годы - А. С. Серебровский и Н. П. Дубинин впервые продемонстрировали сложную природу организации гена; первые реальные шаги на пути создания современного представления о тонкой структуре гена.

1931 год - Барбара Мак–Клинток продемонстрировала наличие кроссинговера.

1934 год - Н. П. Дубинин и Б. Н. Сидоров открыли особый тип эффекта положения.

Б. Л. Астауров осуществил успешные опыты по получению у шелкопряда потомства из неоплодотворенных яиц (одно из самых интересных достижений в прикладной генетике того времени).

1935 год - Н. В. Тимофеев–Ресовский, К. Г. Циммер, М. Дельбрюк осуществили экспериментальное определение размеров гена. Ими дана трактовка гена с позиций квантовой механики, тем самым был создан фундамент для открытия структуры ДНК.

1940 год - Дж. Бидл и Э. Татум сформулировали теорию «один ген – один фермент». (Нобелевская премия по физиологии и медицине за 1958 г.).

1943 год - И. А. Рапопорт, Ш. Ауэрбах и Дж. Г. Робсон впервые показали индукцию мутаций химическими веществами.

1944 год - начало «эры ДНК». О. Эвери, К. Маклеод и М. Маккарти установили, что «веществом гена» служит ДНК. В своих экспериментах по трансформации бактерий эти учёные показали, что проникновение молекул очищенной ДНК, выделенной из вирулентных пневмококков, вызывающих заболевание и гибель зараженных мышей, в клетки авирулентного штамма этих бактерий может сопровождаться превращением (трансформацией) последних в вирулентную форму.

М. Дельбрюк, С. Лурия, А. Херши произвели пионерские исследования по генетике кишечной палочки и ее фагов, после чего эти объекты стали модельными для генетических исследований на многие десятилетия. (Нобелевская премия по физиологии и медицине за 1969 год за открытие цикла репродукции вирусов и развитие генетики бактерий и вирусов).

Л. А. Зильбер сформулировал вирусно–генетическую теорию рака.

1946 год - Меллер Герман Джозеф (1890-1967), американский генетик получил Нобелевскую премию за открытие радиационного мутагенеза.

1950 год - Э. Чаргафф сформулировал знаменитое «правило Чаргаффа», которое гласит: в ДНК число нуклеотидов А равно числу Т, а число Г – числу Ц.

Б. Мак–Клинток показала существование перемещающихся генетических элементов. С большим опозданием (только в 1983 г.) она получила за это Нобелевскую премию в области физиологии и медицины.

1951 год - Р. Франклин и М. Уилкинсон получили первую рентгеннограмму молекулы ДНК.

1953 год, 25 апреля - Френсис Крик и Джеймс Уотсон, опираясь на результаты опытов генетиков и биохимиков и на данные рентгеноструктурного анализа, создали структурную модель ДНК в форме двойной спирали. В английском журнале «Nature» они опубликовали небольшую статью со своей моделью. В 1962 году им совместно с М. X. Ф. Уилкинсом присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.

1956 год - Ю. Тио и A. Леван установили, что диплоидный набор хромосом у человека равен 46.

А. Корнберн обнаружил первый фермент, способный синтезировать ДНК в пробирке – ДНК–полимеразу I. В 1959 году он совместно с С. Очоа получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование механизма биологического синтеза РНК и ДНК.

1958 год - М. Мезельсон и Ф. Сталь доказали полуконсервативный механизм репликации ДНК.

1960 год - Открытие РНК–полимеразы С. Б. Вейсом, Дж. Гурвицем и А. Стивенсом.

И. А. Рапопорт сообщил об открытии «супермутагенов».

1961 год - В работах М. У. Ниренберга, Р. У. Холли и X. Г. Кораны начата расшифровка «языка жизни» – кода, которым в ДНК записана информация о структуре белковых молекул. В 1968 году все трое разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине, которая была присуждена им «за расшифровку генетического кода и его функционирования в синтезе белков».

Ф. Жакоб и Ж. Моно пришли к выводу о существовании двух групп генов – структурных, отвечающих за синтез специфических (ферментных) белков, и регуляторных, осуществляющих контроль за активностью структурных генов. В 1965 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена А. М. Львову, Ф. Жакобу и Ж. Моно за открытие генетической регуляции синтеза ферментов и вирусов.

Весной этого года в Москве на Международном биохимическом конгрессе ученый М. Ниренберг сообщил, что ему удалось «прочесть» первое «слово» в тексте ДНК. Это была тройка нуклеотидов - ААА (в РНК, соответственно, УУУ), то есть три аденина, стоящие друг за другом. Эта последовательность кодирует аминокислоту фенилаланин в белке.

1962 год - Дж. Гёрдон осуществил первое клонирование животного организма (лягушка).

Дж. Кэндрью и М. Перутц были удостоены Нобелевской премии по химии за впервые осуществленную расшифровку трехмерной структуры белков миоглобина и гемоглобина.

1965 год - Р. Б. Хесин показал, что регуляция синтеза белка осуществляется путем включения и выключения транскрипции генов.

1966 год - Б. Вейс и С. Рихардсон открывают фермент ДНК–лигазу.

1969 год - Х. Г. Корана синтезировал химическим путем первый ген.

1970 год - Открытие обратной транскриптазы, фермента, синтезирующего ДНК с использованием комплементарной РНК в качестве матрицы. Это было сделано будущими Нобелевскими лауреатами по физиологии и медицине (1975) Г. Теминым и Д. Балтимором.

Выделена первая рестриктаза – фермент, разрезающий ДНК в строго определенных местах. За это открытие в 1978 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена Д. Натансу, Х. Смиту и В. Арберу.

1972 год - В лаборатории Пола Берга получены первые рекомбинантные ДНК (Нобелевская премия по химии за 1980 г. вручена П. Бергу и Г. Бойеру). Заложены основы генной инженерии.

1973 год - С. Коэн и Г. Бойер разработали стратегию переноса генов в бактериальную клетку.

1974 год - С. Милстайн и Г. Келер создали технологию получения моноклональных антител. Ровно десять лет спустя они (вместе с Н. К. Ерне) получили за это Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Р. Д. Корнберг описывает структуру хроматина (нуклеосомы).

1975 год - С. Тонегава показал различное расположение генов, кодирующих вариабельную и константную часть иммуноглобулинов, в ДНК эмбриональных и миелоидных клеток, что дало основание для вывода о перегруппировках генов иммуноглобулинов при образовании клеток иммунной системы (Нобелевская премия по физиологии и медицине в 1987 г.). Осуществлено первое клонирование кДНК.

Е. Саузерн описал метод переноса фрагментов ДНК на нитроцел–люлозные фильтры, метод получил название Саузерн–блот гибридизации.

1976 год - Открытие у животных (на примере дрозофилы) «прыгающих генов», сделанное Д. Хогнессом (США) и российскими учеными во главе с Г. П. Георгиевым и В. А. Гвоздевым.

Основана первая генно–инженерная компания (Genentech), использующая технологию рекомбинантных ДНК для производства различных ферментов и лекарственных средств.

Д. М. Бишоп и Г. Э. Вармус сообщили, что онкоген в вирусе представляет собою не истинный вирусный ген, а клеточный ген, который вирус «подхватил» когда–то давно в ходе репликации в клетках и теперь сохраняет в измененном мутациями виде. Было также показано, что его предшественник, клеточный протоонкоген, в здоровой клетке играет важнейшую роль-управляет ее ростом и делением. В 1989 г. оба этих ученых получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за фундаментальные исследование канцерогенных генов опухоли.

1977 год - Опубликованы быстрые методы определения (секвенирования) длинных нуклеотидных последовательностей ДНК (У. Гилберт и А. Максам; Ф. Сенгер с соавт.). Появилось реальное средство анализа структуры генов как основа для понимания их функций. В 1980 году У. Гильберт и Ф. Сенгер совместно с П. Бергом получили Нобелевскую премию по химии «за существенный вклад в установление первичной структуры ДНК; за фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в том числе рекомбинант–ных ДНК».

Полностью секвенирован геном бактериофага φΧ174 (5386 п. н.).

Секвенирован первый ген человека – ген, кодирующий белок хорионный соматомаммотропин.

П. Шарп и Р. Робертс показали, что гены у аденовирусов (позднее выяснилось, что и у эукариотических организмов) имеют моаичную экзон–интронную структуру, и открыли явление сплайсинга (Нобелевская премия по физиологии и медицине в 1993 г.).

К. Итакура с соавт. синтезируют химически ген соматостатина человека и осуществляет искусственный синтез гормона соматостатина в клетках кишечной палочки E. coli.

1978 год - Компания Genentech осуществила перенос эукариотического гена инсулина в бактериальную клетку, где на нем синтезирован белок – проинсулин.

Определена полная последовательность нуклеотидов ДНК вируса SV40 и фага fd .

1979 год - Показано, что химически трансформированные клетки содержат активированный онкоген BAS .

1980 год - Дж. Гордоном с соавт. получена первая трансгенная мышь. В пронуклеус оплодотворенного одноклеточного эмбриона микроинъекцией введен ген тимидин–киназы вируса простого герпеса и показано, что этот ген работает во всех соматических клетках мыши. С тех пор трансгеноз стал основным подходом как для фундаментальных исследований, так и для решения практических задач сельского хозяйства и медицины.

1981 год - Определена полная нуклеотидная последовательность митохондриальной ДНК человека.

Несколько независимых исследовательских групп сообщили об открытии человеческих онкогенов.

1982 год - Определена полная нуклеотидная последовательность бактериофага λ (48502 п. н.).

Показано, что РНК может обладать каталитическими свойствами, как и белок.

1983 год - С помощью биоинформатики найдена гомология фактора роста PDGF с известным онкобелком, кодируемым онкогеном SIS.

Показано, что разные онкогены кооперируют при опухолевой трансформации клеток.

Ген болезни Хантигтона локализован на хромосоме 4 человека.

1984 год - У. Мак–Гиннис открыл гомеотические (Hox) регуляторные гены, ответственные за построение общего плана тела животных.

А. Джеффрис создает метод геномной дактилоскопии, в котором нуклеотидные последовательности ДНК используются для идентификации личности.

1985 год - Создание К. Б. Мюллисом революционизирующей технологии – полимеразной цепной реакции, ПЦР – наиболее чувствительного до сих пор метода детектирования ДНК. Эта технология получила широкое распространение (Нобелевская премия по химии за 1993 г.).

Клонирование и определение нуклеотидной последовательности ДНК, выделенной из древней египетской мумии.

1986 год - Клонирование гена RB – первого антионкогена – супрессора опухолей. Начало эпохи массированного клонирования генов опухолеобразования.

1987 год - Созданы первые дрожжевые искусственные хромосомы – YAC (Yeast Artificial Chromosomes). Они сыграют большую роль как векторы для клонирования больших фрагментов геномов.

1988 год - создан проект «Геном человека» Национального института здоровья США. Инициатором и руководителем этого проекта стал лауреат Нобелевской премии знаменитый ученый Джеймс Уотсон.

Под эгидой Комитета по науке и технике в СССР начала работу программа «Геном человека», которую возглавил Научный совет по геномной программе во главе с академиком А. А. Баевым.

Показана возможность анализа митохондриальной ДНК из очень древних образцов при исследовании мозга человека давностью 7000 лет.

Предложен метод «нокаута» генов.

1989 год - Т. Р. Чех и С. Альтман получили Нобелевскую премию по химии за открытие каталитических свойств некоторых природных РНК (рибозимов).

1990 год - в США и в СССР, а затем в Англии, Франции, Германии, Японии, Китае начали работать научные программы по расшифровке генома человека. Объединила эти проекты Международная организация по изучению генома человека (Human Genome Organization, сокращенно HUGO). Вице–президентом HUGO в течение нескольких лет был российский академик А. Д. Мирзабеков.

Ф. Коллинз и Л. – Ч. Тсуи идентифицировали первый ген человека (CFTR), ответственный за наследственное заболевание (кистозный фиброз), который расположен на хромосоме 7.

В. Андерсоном осуществлено первое успешное применение генной терапии для лечения больной с наследственным иммунодефицитом.

Определена полная последовательность генома вируса оспо–вакцины (192 т. п. н.).

1992 год - Э. Кребсу и Э. Фишеру присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие обратимого фосфорилирования белков как важного регулирующего механизма клеточного метаболизма.

1995 год - компанией «Celera Genomics» определена полная последовательность генома первого самостоятельно существующего организма – бактерии Haemophilus influenzae (1 830 137 п. н.)

Становление геномики как самостоятельного раздела генетики.

1997 год - Определена полная последовательность нуклеотидов геномов кишечной палочки E. coli и дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена американцу С. Прузинеру за вклад в изучение болезнетворного агента белковой природы, приона, вызывающего губчатую энцефалопатию, или «коровье бешенство» у крупного рогатого скота.

Я. Вильмут с сотрудниками впервые клонировали млекопитающее – овцу Долли .

1998 год - расшифровано всего около 3% генома человека.

Определена полная нуклеотидная последовательность первого высшего организма – нематоды Caenorhabditis elegans.

У нематоды C. elegans обнаружен механизм РНК–интерференции.

1999 год - Роберт Фурчготт, Луис Игнарро и Ферид Мурад получили Нобелевскую премию за открытие роли оксида азота в качестве сигнальной молекулы (то есть, регулятора и переносчика сигналов) сердечно–сосудистой системы.

Учёные клонировали мышь и корову.

1999 год, декабрь - в журнала Nature за появилась статья под названием «Нуклеотидные последовательности первой хромосомы человека». В этой статье коллектив, состоящий из более чем двухсот авторов, сообщил о полной расшифровке одной из самых малых хромосом человека – хромосомы под номером 22.

2000 год - Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена А. Карлссону, П. Грингарду и Э. Кенделу за открытие, касающееся «передачи сигналов в нервной системе».

Учёные клонировали свинью.

2000 год, июнь - два конкурирующих коллектива – «Celera Genomics» и международный консорциум HUGO, объединив свои данные, официально объявили о том, что их совместными усилиями в целом завершена расшифровка генома человека, создан его черновой вариант.

2001 год - Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена Л. Хартвеллу, Т. Ханту и П. Нерсу за открытие ключевых регуляторов клеточного цикла.

2001 год, февраль - появились первые научные публикации чернового варианта структуры генома человека.

2002 год - Полностью расшифрован геном мыши.

Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена С. Бреннеру, Р. Хорвитцу и Дж. Салстону за их открытия в области генетического регулирования развития органов и запрограммированной клеточной смерти.

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Экономика и управление»

Кафедра «Экономика, управление и инвестиции»

История развития генетики. Вклад русских ученых

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Концепции современного естествознания»

Проверил

О.М. Баева

студент группы ЭиУ-232

А.И. Кулешова

________________________2010г.

Реферат защищен

с оценкой

_____________________________

________________________2010г.

Челябинск 2010

Цель реферата – определить роль русских ученых в становлении генетики как науки и в ее дальнейшем развитии.

Задачи реферата – рассмотреть основные открытия, сделанные русскими учеными и сделать выводы об их значимости для науки.

Рассмотрены ключевые достижения русских ученых, определившие дальнейшее развитие генетики. Сделаны выводы о ценности вклада русских ученых в науку.

АННОТАЦИЯ.. 2

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1 РАЗВИТИЕ ГЕНЕТИКИ В РОССИИ.. 5

2 НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ ВАВИЛОВ И ЕГО ВКЛАД В ГЕНЕТИКУ.. 6

2.1 Учение об иммунитете растений. 7

2.2 Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. 8

3 НИКОЛАЙ КОНСТАНТИНОВИЧ КОЛЬЦОВ.. 12

4 ИСКУССТВЕННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ МУТАЦИЙ.. 13

4.1 Вклад Г.А. Надсона и его учеников. 14

4.2 Вклад Н.В. Тимофеева-Ресовского. 14

4.3 Химический мутагенез. 16

5 ПРОБЛЕМА ДРОБИМОСТИ ГЕНА.. 17

6 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА.. 19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 20

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 21

ВВЕДЕНИЕ

Генетика — наука о наследственности и её изменчивости – получила развитие в начале XX в., после того как исследователи обратили внимание на законы Г. Менделя, открытые в 1865 г., но остававшиеся без внимания в течение 35 лет. За короткий срок генетика выросла в разветвленную биологическую науку с широким кругом экспериментальных методов и направлений. Название генетика было предложено английским ученым У. Бэтсоном в 1906 г. Исследователями классического периода развития генетики были выяснены основные закономерности наследования и доказано, что наследственные факторы (гены) сосредоточены в хромосомах. Дальнейший прогресс в изучении закономерностей хранения и реализации генетической информации сдерживался по двум причинам. Во-первых, из-за слишком объемных экспериментов, связанных с более глубоким изучением генов, во-вторых, ввиду невозможности понять работу генов без углубленного исследования превращения молекул, вовлеченных в генетические процессы. Переход к генетическим исследованиям микроорганизмов, позволивший избегать многих трудностей, был вполне закономерен. Такой переход осуществился в 50-х годах. В 1941 г. Дж. Бидл и Э.

История генетики

В последние годы эти исследования получили широкий размах и проводятся на самых различных биологических объектах.

Задачей данного реферата является отражение наиболее важных открытий, сделанных русскими учеными в области генетики, их анализ и определение их значимости для науки.

Для раскрытия темы были взяты как научные труды, так и современные интернет-ресурсы, что должно дать проверенные данные и современную точку зрения на них.

1 РАЗВИТИЕ ГЕНЕТИКИ В РОССИИ

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 проведён ряд дискуссий (наиболее крупные - в 1936 и 1939 г.), направленных на борьбу с подходом Лысенко.

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.

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.

После открытия и расшифровки структуры ДНК, физической базы генов (1953 г.), с середины 1960-х г. началось восстановление генетики. Министр просвещения РСФСР В. Н. Столетов инициировал широкую дискуссию между лысенковцами и генетиками, в результате было опубликовано много новых работ по генетике. В 1963 г. вышел в свет университетский учебник М. Е. Лобашева «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.

Вывод по разделу один

Развитие генетики в России шло сложным путем, претерпевая гонения со стороны властных структур, что значительно тормозило процесс развития данной науки.

2 НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ ВАВИЛОВ И ЕГО ВКЛАД В ГЕНЕТИКУ

Николай Иванович Вавилов (13 (25) ноября 1887, Москва, Российская империя - 26 января 1943, Саратов, РСФСР, СССР) - российский и советский учёный-генетик, ботаник, селекционер, географ, академик АН СССР, АН УССР и ВАСХНИЛ. Президент (1929-1935), вице-президент (1935-1940) ВАСХНИЛ, президент Всесоюзного географического общества (1931-1940), основатель (1920) и бессменный до момента ареста директор Всесоюзного института растениеводства (1930-1940), директор Института генетики АН СССР (1930-1940), член Экспедиционной комиссии АН СССР, член коллегии Наркомзема СССР, член президиума Всесоюзной ассоциации востоковедения. В 1926-1935 годах член Центрального исполнительного комитета СССР, в 1927-1929 - член Всероссийского Центрального Исполнительного Комитета.

Организатор и участник ботанико-агрономических экспедиций, охвативших большинство континентов (кроме Австралии и Антарктиды), в ходе которых выявил древние очаги формообразования культурных растений. Создал учение о мировых центрах происхождения культурных растений. Обосновал учение об иммунитете растений, открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов. Внёс существенный вклад в разработку учения о биологическом виде. Под руководством Вавилова была создана крупнейшая в мире коллекция семян культурных растений. Он заложил основы системы государственных испытаний сортов полевых культур. Сформулировал принципы деятельности главного научного центра страны по аграрным наукам, создал сеть научных учреждений в этой области.

2.1 Учение об иммунитете растений

Трагедия Вавилова и разгром генетики в СССР

Сегодня, генетика стала приграничной территорией для научных исследований. В этой области осуществлены революционные прорывы, особенно в области медицинских наук. Давайте посмотрим на некоторых известных ученых, внесших неоценимый вклад в области генетических исследований.

Грегор Мендель. Также известен как отец современной генетики, был вторым ребенком Антона и Розине Менделя, и родился 22 июля 1822 года. Он происходил из бедной крестьянской семьи, и, следовательно, должен был зарабатывать деньги, чтобы заплатить за высшее образование. Интерес Менделя в исследованиях был основан на любви к природе и задачах эволюции. Он начал свои эксперименты на горохе, потому что он был доступен во многих вариантах и имел много видов. Проведенные эксперименты им были просты и убедительны, анализ которых дал ему два наиболее важных законов наследования. Первый закон говорит о том, что черты передаются от родителей к потомству. Второй, что черты потомства не всегда аналогичны родительских растений. Биологи долгое время пренебрегали работой ученого заявив, что "статистик" не может дать объяснения законов наследственности. Его работа оставалась непризнанной до 1901 года. В это время трое ученых Уго де Фриза, Карл Корренс, и Эрих фон Чермак независимо друг от друга обнаружили тоже, что и Мендель. Со временем, его законы были тщательно изучены, и теперь они рассматриваются как фундаментальные законы наследования. Тем не менее, его работа увидела свет очень поздно, и он был не в состоянии видеть ее результаты. Он был похоронен 6 января 1884 года в возрасте 62 лет.

Барбара МакКлинток. Барбара — американский ученый и один из самых выдающихся цитогенетиков мира. Как пишут на сайте "Узнай Все", она родилась в семье врачей июня 1902 года, в Хартфорде, штат Коннектикут, закончила университет Корнелла, получила степень бакалавра и магистра, позже доктора философских наук.

В 1927 году она была назначена в качестве инструктора ботаники. В 1930 году Барбара стала первым человеком, который описал крестообразные взаимодействия гомологичных хромосом во время мейоза. В 1931 году вместе с аспирантом Гарриет Крейтон, она доказала связь между гомологичных хромосом во время мейоза и рекомбинации генетических признаков. Она опубликовала первую генетическую карту для кукурузы в 1931 году, показав порядка трех генов на хромосоме. В 1936 году она приняла позицию доцента по кафедре ботаники, в Университете Миссури. В 1938 году Барбара провела цитогенетический анализ центромеры, описывая ее организационную структуру и функцию. За ее новаторскую работу в области генетики кукурузы, а также визуализации хромосом она получила место среди ведущих ученых в области генетики. В 1944 году она стала третьей женщиной, избранной в качестве члена престижной Национальной академии наук.

Она умерла в Хантингтон, Нью-Йорке 2 сентября 1992 года в возрасте 90 лет. По сей день, ее работа имеет значение, несмотря на то, что многое из этого было завершено более полувека назад, до появления молекулярной эпохи.

Генетика официально одна из молодых наук, хотя факторы наследственности и свойств различных организмов, в том числе и самого человека, интересовали людей на протяжении всей эволюции. Генетика сама по себе увлекательна и уникальна, но в то же время одна из самых сложных наук современности, требующая многолетних исследований.

К истокам развития

Становления генетики имеет длинный доисторический период. О наличии людей, которые имели особенные отличия от других, например, сиамские близнецы, сказано ещё в древних исторических трактатах, это сегодня мы называем подобные феномены генетической мутацией. А в далёкой древности эти люди воспринимались как прокажённые. Описание поколений, которые имели кровные, родовые связи между собой встречаются ещё в библии, начиная со времён Адама и Евы. Поэтому обозначение генетики как молодой науки, относительно. Впервые законы наследственности, которые положили фундамент в строение официально признанной науки, были изложены в 1865 году Менделем. По ряду разных причин, более чем на 30 лет об этих законах забыли, до момента пока в 1900 году три ботаника, живущих в разных уголках планеты, не открыли их по-новому. Так и стало принято считать весну 1900 года новой науки, а сам термин «генетика» появился через шесть лет после в 1906 году. С того момента, генетика шагнула далеко вперёд, непрерывно расширяя круг исследований. Открытий в этой области уже сделано немало и ещё ни одно ожидает учёных впереди на пути к главной цели - разгадке природы гена.

Важные открытия генетики в датах

На протяжении всего времени существования науки наблюдались новые открытия, которые влияли на развитие той или иной области генетики, их много и происходят они постоянно, остановимся на самых интересных из них:

· 1856 — установление фактора наследования Менделем;

· 1909 — появления понятия о генотипе;

· 1927 — доказано, что рентгеновские лучи имеют непосредственное влияние на мутацию всех живых организмов;

· 1944 — первые исследования ДНК;

· 1953 — создана первая структурная модель ДНК молекулы;

· 1962 — осуществлено первое клонирование живого организма (на опыте с лягушкой);

· 1969 — благодаря химическим соединениям, искусственным путём получен первый ген;

· 1985 — открытие ПЦР;

· 1986 — создание антионкогена, его клонирование и наступление новой эры борьбы с раком;

· 1988 — проект «Геном человека»;

· 2001 — расшифровка генома человека.

Удивительные генные открытия за последнее десятилетие

Ген интеллекта. Модель ДНК позволила узнать много интересного и неизведанного об человеческом организме. Интересное умозаключение сделали учёные из Калифорнии, они выявили белок, который получил название «клото» отвечающий за разум, во взаимосвязи его с геном KL-VS. Этот белок увеличивает уровень IQ сразу на шесть пунктов. Самое удивительное, его, возможно, синтезировать в лабораторных условиях искусственно, что позволит повышать интеллект человека.

Ген глупости. Учёные из Техаса выявили ген глупости. Это ген RGS14, на опыте с мышами они выявили, что если «отключить» действие этого гена, подопытные начинают быстрее ориентироваться по лабиринту и запоминать расположение находящихся там объектов. Исследователи рассчитывают, что станет возможным создать средство, которое сможет блокировать работу RGS14 и сделает человечество умнее, подарив ранее не видимые интеллектуальные способности, но для воплощения этой идеи в жизнь потребуется ещё не одно десятилетие.

Ген ожирения. Появилась прекрасная возможность списывать появления лишних килограммов на ген IRX3 и винить его во всех тяжких. Определено, что он влияет на процент жира по отношению к общей массе. Дальнейшие исследования этого направления позволят найти эффективное средство от лишнего веса и сахарного диабета.

Ген счастья. Лондонскими специалистами описан ген, его название 5-HTTLPR, отвечающий за эмоции. Суть его действия полагается в том, что благодаря нему происходит снабжение клеток серотонином. А он, в свою очередь, отвечает за наши эмоции, заставляя нас радоваться или огорчаться, всё зависит от сопутствующих факторов. Люди, у которых серотонин в ограниченном количестве больше подвержены депрессии и упадническому настроению. По мнению британских учёных, чем длиннее вариация 5-HTTLPR, тем лучше происходит доставка серотонина.

Самые необычные эксперименты

С каждым витком развития генетики, учёные пытаются сделать всё новые, неизведанные ранее открытия и порой они становятся даже интересными, но в то же самое время нелепыми.

Поразительное и необъяснимое явление наблюдается в небольшом городке Бразилии, где каждая пятая женщина рождает близнецов, мало этого они все белокурые и с голубыми глазами, что абсолютно не свойственно бразильцам. Предполагается, что причастен к этому доктор Менгель, известный своими ужасными экспериментами над людьми, он загубил тысячи жизни ни в чём не повинных людей, за это был прозван «Ангелом смерти». Его цель подобных экспериментов была выявить и поднять частоту рождаемости близнецов, для увеличения рождаемости детей арийской расы. Так вот этот зверский врач в 60-х годах посещал описываемый город в Бразилии с целью лечить жительниц этого поселения. Причастен ли он к теперешнему тотальному рождению близнецов, сказать невозможно, так как эта тайна ушла вместе с Менгелем в могилу.

Ещё одним экспериментом генетиков стало клонирование замороженной мыши, в таком состоянии она пробыла 16 лет. После ряда неудачных попыток, учёным все же удалось воссоздать клон этого несчастного животного, кто знает, может, благодаря подобным экспериментам, скоро у нас на планете появятся мамонты и динозавры?

быстрорастущие деревья ещё один генный эксперимент, этот вид растений способен достигать 27 метров в высоту всего лишь за шесть лет. Выведено такое дерево было не для красоты, а в целях получения нового, альтернативного вида топлива.

Вот сколько всего необычного получилось узнать учёным в области генетики, многие из этих открытий значительно повлияли на ход истории и жизни человечества. Пределу совершенства этой науки пока не видно, с интересом будем наблюдать за новыми генетическими исследованиями нашего тысячелетия.

История развития генетики

Предмет генетики

По признанию многих современных биологов генетика в последние годы стала сердцевиной всей биологической науки. Лишь в рамках генетики разнообразие жизненных форм и процессов может быть осмыслено как единое целое.

Таким образом, генетика – наука о наследственности и ее реализации в развитии, о закономерностях наследования генетически закрепленных признаков. Наследственность можно определить как биологический процесс, обуславливающий сходство между родителями и потомством.. В понятие наследственности по М.Е.Лобашеву входят четыре группы явлений: организация генетического материала, его экспрессия, воспроизведение (репликация) и передача от одного поколения к другому. Таким образом, генетика объединяет в одно целое эмбриологию и биологию развития, морфологию и физиологию, объединяет в единую науку – биологию.

Другой проблемой генетики является проблемы изменчивости общего для любого конкретного вида генотипа.

Очень велико и практическое значение генетики, т.к. она служит теоретической основой селекции полезных микроорганизмов, культурных растений и домашних животных.

Из генетики выросли такие мощно развивающиеся науки как биотехнология, генная инженерия, молекулярная биология. Трудно переоценить роль генетики в развитии медицины. Основными разделами современной генетики являются: цитогенетика, молекулярная генетика, мутагенез, популяционная, эволюционная и экологическая генетика, физиологическая генетика, генетика индивидуального развития, генетика поведения и др. Разделами частной генетики: генетика микроорганизмов, генетика растений, генетика животных, генетика человека.

2. Краткая история развития представлений о наследственности

Фактически вплоть до начала 20 века гипотезы о механизмах наследственности имели умозрительный характер. Первые идеи о механизмах наследственности высказывали древние греки уже к V веку до н.э., в первую очередь Гиппократ . По его мнению, половые задатки (т.е. в нашем понимании яйцеклетки и сперматозоиды), участвующие в оплодотворении, формируются при участии всех частей организма, в результате чего признаки родителей непосредственно передаются потомкам, причем здоровые органы поставляют здоровый репродуктивный материал, а нездоровые – нездоровый. Это теория прямого наследования признаков.

Аристотель (IV в до н.э.) высказывал несколько иную точку зрения: он полагал, что половые задатки, участвующие в оплодотворении, производятся не напрямую из соответствующих органов, а из питательных веществ, необходимых

для этих органов. Это теория непрямого наследования.

Много лет спустя, на рубеже 18-19 веков, автор теории эволюции
Ж.-Б. Ламарк использовал представления Гиппократа для построения своей теории передачи потомству новых признаков, приобретенных в течение жизни.

Теория пангенезиса, выдвинутая Ч. Дарвином в 1868 году также базируется на идее Гиппократа. По мнению Дарвина, от всех клеток
организма отделяются мельчайшие частицы - "геммулы", которые,
циркулируя с током крови по сосудистой системе организма, достигают половых
клеток. Затем, после слияния этих клеток, в ходе развития организма следующего
поколения геммулы превращаются в клетки того типа, из которого произошли,
со всеми особенностями, приобретенными в течение жизни родителей. Отражением представлений о передаче наследственности через "кровь" является существование во многих языках выражений: "голубая кровь", "аристократическая кровь", "полукровка" и т.д.

В 1871 году английский врач Ф. Гальтон (F. Galton), двоюродный брат
Ч. Дарвина опроверг своего великого родственника. Он переливал кровь черных кроликов белым, а затем скрещивал белых между собой. В трех поколениях он "не нашел ни малейшего следа какого-либо нарушения чистоты серебристо белой породы". Эти данные показали, что по крайней мере в крови кроликов геммулы отсутствуют.

В 80-е годы 19-го века с теорией пангенезиса не согласился Август Вейсман
(A. Weismann). Он предложил свою гипотезу, согласно которой в организме существуют два типа клеток: соматические и особая наследственная субстанция, названная им "зародышевой плазмой", которая в полном объеме присутствует только в половых клетках.

Современная генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов - в настоящее время проходит качественно новый этап своего развития, связанный с изучением молекулярных основ строения и функционирования генов и геномов, проблем генетической инженерии и ее использования в медицине, биологической промышленности, сельском хозяйстве и других направлениях науки и практики.

Историю генетики условно делят на три этапа. Первый этап классической генетики (1880 – 1930гг.), связанный с созданием теории дискретной наследственности (менделизм) и хромосомной теории наследственности (работы Моргана и его школы). Второй этап (1930 – 1953 гг.) – углубление принципов классической генетики и пересмотр ряда ее положений, исследования по мутационной изменчивости, доказательства сложного строения гена и генетической роли молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) как материальной основы наследственности в клетке. Третий этап начинается с 1953 г., когда было описано строение ДНК и ее свойства, начаты и продолжаются работы по выделению ДНК и РНК и расшифровка генетического кода. В последние годы активно исследуются молекулярные основы строения и функционирования геномов, устанавливаются полные нуклеотидные последовательности геномов ряда организмов, в том числе человека, ведутся интенсивные исследования в области генетической инженерии. Подходы к современной генетике наметились в 18-ом и, особенно, в 19-ом веке. Растениеводы-практики, такие как
О. Сажрэ и Ш. Нодэн во Франции, А. Гершнер в Германии, Т. Найт в Англии обратили внимание на то, что в потомстве гибридов преобладают признаки одного из родителей. П. Люка во Франции сделал аналогичные наблюдения о наследовании различных признаков у человека.

Фактически всех их можно считать непосредственными предшественниками Менделя. Однако, только Мендель сумел глубоко продумать и провести спланированные эксперименты. Уже в первоначальной стадии работы он понял, что в эксперименте нужно выполнить два условия: растения должны обладать константно различающимися признаками и гибриды должны быть защищены от влияния чужой пыльцы. Таким условиям удовлетворял род Pisum (горох). Константность признаков была предварительно проверена в течение двух лет. Это были следующие признаки: "различия в длине и окраске стебля, в величине и форме листьев, в положении, окраске и величине цветков, в длине цветочных побегов, в окраске, форме и величине стручков, в форме и величине семян, в окраске семенной кожуры и белка". Часть из них оказались недостаточно контрастными и дальнейшую работу он с ними не проводил. Остались только 7 признаков. "Каждый из этих 7 признаков у гибрида или вполне тождественен с одним из двух отличительных признаков основных форм, так что другой ускользает от наблюдения, или же так похож на первый, что нельзя установить точного различия между ними". Признаки, "которые переходят в гибридные соединения совершенно неизменными... обозначены как доминирующие, а те, которые становятся при гибридизации латентными, как рецессивные". По наблюдениям Менделя "совершенно независимо от того, принадлежит ли доминирующий признак семенному или пыльцевому растению, гибридная форма остается в обоих случаях той же самой".

Таким образом, заслугой Менделя является то, что из непрерывной характеристики растений он выделил дискрентные признаки, выявил константность и контрастность их проявления, а также он ввел понятие доминантности и рецессивности. Все эти приемы впоследствии вошли в любой гибридологический анализ любого организма.

В результате скрещивания растений, обладающих двумя парами контрастных признаков, Мендель обнаружил, что каждый из них наследуется независимо от другого. Признаки эти контрастны и не теряются при гибридизации.

Работа Менделя не смогла заинтересовать современников и не повлияла на распространенные в конце 19-го века представления о наследственности.

Вторичное открытие законов Менделя в 1900 году Гуго де Фризом (Н. de Vries) в Голландии, Карлом Корренсом в Германии и Эрихом Чермаком в Австрии утвердили представления о существования дискретных наследственных факторов. Мир уже был готов к тому, чтобы воспринять новую генетику. Началось ее триумфальное шествие. Проверяли справедливость законов о наследовании по Менделю (менделировании) на все новых и новых растениях и животных и получали неизменные подтверждения. Все исключения из правил быстро развивались в новые явления общей теории наследственности.

В 1906 году англичанин Уильям Бэтсон (W. Bateson) предложил термин "генетика" (от латинского "geneticos" – относящийся к происхождению или "geneo" - порождаю, или "genos" – род, рождение, происхождение).

В 1909 году датчанин Вильгельм Иогансен (W. Iohanssen) предложил термины "ген", "генотип" и "фенотип".

Но уже вскоре после 1900 года встал вопрос, что такое ген и где он в клетке расположен? Еще в конце 19-го века Август Вейсман предположил, что постулированная им "зародышевая плазма" должна составлять материал хромосом. В 1903 году немецкий биолог Теодор Бовери (Т. Boveri) и студент Колумбийского Университета Уильям Сэттон (W. Sutton), работавший в лаборатории американского цитолога Е.Б. Вильсона, независимо друг от друга предположили, что общеизвестное поведение хромосом во время созревания половых клеток, а также при оплодотворении, позволяет объяснить характер расщепления наследственных единиц, постулированный теорией Менделя, т.е. по их мнению гены должны быть в хромосомах.

В 1906 году английские генетики У Бэтсон и Р. Пэннет в опытах с душистым горошком обнаружили явление сцепления наследственных признаков, а другой английский генетик Л. Донкастер тоже в 1906 году в опытах с бабочкой крыжовенной пяденицей открыл сцепленное с полом наследование. На первый взгляд и те, и другие данные явно не укладывались в менделевские законы наследования. Однако это противоречие легко устраняется, если представить, что происходит сцепление генов с одной из хромосом.

С 1910 года начинаются эксперименты группы Томаса Ханта Моргана (Т.Н. Morgan). Вместе со своими учениками Альфредом Стертевантом
(A. Sturtevant), Кальвином Бриджесом (С. Bridges) и Германом Меллером
(Н. Muller), ставшими вместе с Морганом основоположниками генетики, он к середине 20-х годов сформулировал хромосомную теорию наследственности, согласно которой гены расположены в хромосомах "как бусы на нити". Ими был определен порядок расположения и даже расстояния между генами. Именно Морган ввел в генетические исследования в качестве объекта маленькую плодовую мушку дрозофилу ( Drosophila melanogaster).

В 1929 году А.С. Серебровский и Н.П. Дубинин , еще не зная, что такое ген, на основании результатов собственных исследований пришли к выводу о его делимости.

Новый этап развития генетики начался в 1930-1940-е годы: Дж. Бидл (J. Beadle) и Э. Тэйтум (Е. Tatum) сделали заключение о том, что всякий ген определяет синтез одного фермента. Они предложили формулу: "Один ген – один фермент", или позднее, после уточнения: "один ген – один белок", или "один ген – один полипептид".

В 1944 году в результате работ по трансформации у бактерий О. Эвери, К. МакЛеод и М. МакКарти (О.Т. Avery, СМ. MacLeod, M. McCarty) показали что трансформирующим агентом у пневмококков является ДНК, а следовательно, именно этот компонент хромосом и является носителем наследственной информации.

Примерно в это же время было показано, что инфекционным элементом вирусов служит их нуклеиновая кислота.

В 1952 году – Дж. Ледерберг и М. Зиндер (J. Lederberg, M. Zinder) открыли явление трансдукции, т.е. переноса вирусами генов хозяина, показав тем самым роль ДНК в осуществлении наследственности.

Новый этап развития генетики начинается с момента расшифровки структуры ДНК Джеймсом Уотсоном и (J.D. Watson, род. 1928, F. Crick, род. 1916), которые обобщили данные рентгеноструктурного анализа, полученные Моррисом Уилкинсом и Розалинд Франклин.

Этот этап развития генетики богат выдающимися открытиями, особенно крупное было связано с расшифровкой генетического кода (С. Очоа и М. Ниренберг в США, Ф. Крик в Англии). А в 1969 году в США Г. Хорана с сотрудниками синтезировали химическим путем первый ген.

Достаточность знаний о механизмах наследственности привела к развитию новой науки – генетической инженерии. С использованием генно-инженерных приемов из многих живых организмов выделяют и изучают гены, переносят гены из одних организмов в другие.

В 1976 году была выделена и клонирована ДНК мобильных элементов генома (Г.П. Георгиев с сотрудникми в СССР, Д. Хогнесс (D. Hogness) с сотрудниками в США). С 1982 года, используя мобильные элементы генома в качестве вектора, содержащего тот или иной ген, начаты опыты по трансформации дрозофилы (Дж. Рубин, А. Спрадлинг, США).

Конец 1980-х - 1990-е годы характерны беспрецедентной активностью генетиков по расшифровке процессов развития, осуществляемого под контролем генов (Е. Lewis, С. Nusslein-Volhard, E. Wieshaus, W. Gehring,
A. Garcia-Bellido, D. Hogness).

Вклад ученых в развитие генетики

В СССР золотой век генетики начался вскоре после Октябрьской революции в 1917 году. В середине тридцатых годов, по мнению многих современных ученых, советская генетика несомненно стояла на втором месте в мире после США.

Наиболее крупной фигурой российской генетики был и надолго останется, Н.И. Вавилов, открывший параллельность наследственной изменчивости у растений (1922), и центры происхождения культурных растений (1927). Заслуги Вавилова еще при жизни были оценены современниками. Его имя было занесено на обложку основного в то время генетического журнала "Hered­ity" вместе с именами других крупнейших генетиков мира.

Н.К. Кольцов, глава московской школы генетиков, предложил в 1935 году гипотезу о матричном принципе репродукции гена и предложил идею, что все гены в хромосоме представляют одну гигантскую молекулу.

А.С.Серебровский и Н.П.Дубинин в 1929 году впервые продемонстрировали сложную организацию гена.

С.С. Четвериков в 1926 г. заложил основы экспериментальной генетики популяций. А.С. Серебровский (1940) предложил уникальный биологический метод борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Ю.А. Филипченко за свою короткую жизнь сделал выдающийся вклад в генетику растений и домашних животных, Г.Д. Карпеченко впервые получил межродовые гибриды растений.

Г.А. Левитский был выдающимся цитогенетиком.

Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов впервые в 1925 индуцировали мутации с помощью рентгеновских лучей.

Можно привести огромный список фамилий выдающихся ученых мирового уровня: Б.Л. Астауров, И.А. Раппопорт, А.А. Прокофьева-Бельговская, М.Л. Бельговский, П.Ф.Рокицкий, Н.В. Тимофеев-Ресовский, Ф.Г. Добжанский, Б. Эфрусси, М.Е. Лобашев, В.В. Сахаров. Многие выдающиеся зарубежные ученые работали в российских лабораториях того времени: У. Бэтсон, С. Харланд и К.Д. Дарлингтон из Англии, Э. Баур и Р. Гольдшмидт из Германии, К. Бриджес, Л. Дэнн и Г. Меллер из США,
Д. Костов из Болгарии.

Ситуация начала ухудшаться в конце 20-х годов, когда некоторые неоламаркисты стали активно защищать теорию наследования приобретенных в ходе жизни свойств организма. Эти неоламаркисты получили существенную помощь от группы философов-марксистов, таких как М.Б. Митин и П.Ф. Юдин, заявивших, что теория Ламарка соответствует основным постулатам диалектического материализма. Их оппоненты обвинялись в "идеализме", в том смысле, что они отрицают возможность влияния внешней среды на наследственность. Правительство сильно поддерживало ламаркистов, даже пригласило известного автрийского ламаркиста Пауля Камерера занять высокий пост в советской биологической науке. Многие генетики протестовали против данных П. Камерера (Н.К. Кольцов, А.С. Серебровский, Ю.А. Филипченко, М.Л. Левин, С.Г. Левит, С.С. Четвериков).

В свою очередь правительство критиковало этих ученых. В 1929 году, после самоубийства П. Камерера, узнавшего о разоблачении его научной подделки, С.С. Четвериков и его аспирант П.Ф. Рокицкий были арестованы. Четвериков был сослан на Урал, затем смог переехать во Владимир, потом в Горький, но в Москву путь ему был закрыт.

В середине 1930-х годов дискуссии вновь возобновились, но уже с участием быстро набирающего силу Т.Д. Лысенко. Т.Д. Лысенко базировался на следующих постулатах:

1. Он отрицал существование генов, объявляя их выдумкой буржуазных идеалистических ученых. Хромосомы, по его мнению, не имели никакого отношения к наследственности. Он отрицал законы Менделя, считая их "выдумкой католического монаха".

2. Лысенко безусловно принимал идею наследования приобретенных признаков и отрицал роль отбора в эволюции, который считал "ошибкой Дарвина".

3. Лысенко считал, что один вид внезапно, в результате скачка, может превратиться в другой, например, береза в ольху, овес – в пшеницу, кукушка – в пеночку.

Лысенко никогда не проверял свои идеи ни экспериментально, ни сравнивая с литературными данными. Он заявлял, что источником его знаний являются работы И.В. Мичурина и К. А. Тимирязева, а также "классиков марксизма". На основе этих "знаний" он предлагал рецепты быстрого улучшения сельского хозяйства в целом, быстрого выведения ценных сортов растений – в 2-3 года, в то время как методы, базирующиеся на основе законов Вейсмана-Менделя-Моргана, требуют 10-15 лет работы.

Сталин поддержал Лысенко. Началось его быстрое продвижение по карьерной лестнице: в 1934 – академик АН Украины, 1935 академик ВАСХНИЛ, в 1938 - президент этой Академии, 1939 - академик АН СССР. После ареста Вавилова, в 1940 году Лысенко стал директором института генетики АН СССР. С 1937 по 1966 год Лысенко – депутат Верховного Совета СССР и заместитель его председателя. Он лауреат государственной премии и не менее 8 раз кавалер ордена Ленина, в 1945 году стал Героем Социалистического Труда.

Правой рукой Лысенко был морально разложившийся тип –
И.И. Презент, бывший адвокат. Он давал "идеологически выверенные" объяснения биологических теорий Лысенко.

В конце 1936 и 1938 годах состоялись публичные дискуссии, организованные философом М.Б. Митиным – редактором журнала "Под знаменем марксизма". Сторону генетиков поддерживали будущий Нобелевский лауреат Г. Меллер, а также А.Р. Жебрак, Н.И. Вавилов и Н.П. Дубинин. Однако, уже на этом этапе научная сторона дискуссий не интересовала ни лысенковцев, ни поддерживавших их правителей СССР. Вскоре после последней дискуссии (в 1940 году) Вавилов был арестован и погиб в тюрьме гор. Саратова от истощения. Место его могилы неизвестно до сих пор.

В 1939 году злобная статья против Н.К. Кольцова появилась в "Правде". Затем была комиссия, включающая Лысенко, в возглавляемый
Н.К. Кольцовым Институт экспериментальной биологии (ныне Институт биологии развития РАН им. Н.К. Кольцова). На основании заключения комиссии Кольцов был снят с должности директора. Через несколько месяцев он умер от инфаркта миокарда. После ареста Вавилова пошла волна арестов среди других генетиков. В камерах пыток погибли Г.А. Левитский в возрасте 64 лет, Г.Д. Карпеченко в возрасте 43 лет, Г.К. Мейстер, другие генетики: Н.К. Беляев, С.Г. Левит, И. Агол, М. Левин.

Апофеозом могущества Лысенкостала печально знаменитая августовская
сессия ВАСХНИЛ 1948 года. Вся процедура этого заседания
была фарсом, специально подготовленным для расправы над генетикой. Заслуживают восхищения те из немногих генетиков, которые, зная, что это фарс, пошли и сказали свои последние слова в защиту генетики. Вот их имена: И.А. Рапопорт, М.М. Завадовский, СИ. Алиханян, И.А. Поляков, П.М. Жуковский, И.И. Шмальгаузен, А.Р. Жебрак, B.C. Немчинов.

Часть из них не выдержала, и к концу сессии они сломались, отступили от генетики, видимо после того как Лысенко заявил, что тов. Сталин прочитал и полностью одобрил его доклад о разгроме генетики. Все они потеряли работу, кроме И.А. Рапопорта, которого, как героя войны, оставили в покое.

Сразу после августовской сессии ВАСХНИЛ 1948 года были составлены списки, по которым множество ученых-генетиков были уволены из вузов и академических институтов. Из журналов вырывали страницы, где были статьи генетиков, в статьях вымарывали слова "ген", "генетика", "хромосома". Множество ученых были отправлены в ссылки.

Некоторым ученым, например, Дубинину, Лобашеву, Прокофьевой-Бельговской удалось выстоять, не отказываясь от своих убеждений, благодаря смене научной специализации; Дубинин несколько лет работал орнитологом, Лобашев – физиологом, Прокофьева-Бельговская микробиологом. А З.С. Никоро – пианисткой в кинотеатре.

После смерти Сталина началось медленное восстановление генетики. Стали появляться разрозненные публикации с критикой Лысенко. Сначала авторами были химики и физики, затем к ним присоединились биологи (Сукачев, Любищев, Медведев, Кирпичников).

Решающий перелом наступил в 1957 году. М.Е. Лобашев начал читать генетику в Ленинградском университете, в Новосибирске в этом же году
М.А. Лаврентьев решил основать Институт цитологии и генетики в структуре Сибирского отделения АН СССР. В Киевском университете генетику начал читать П.К. Шкварников с 1958 года. И.В. Курчатов организовал в своем суперсекретном Институте атомной энергии радиобиологический отдел (ныне Институт молекулярной генетики РАН). Тем не менее, вплоть до 1965 года нельзя было негативно упоминать сессию ВАСХНИЛ 1948 года, о преподавании генетики в ЛГУ, о строительстве Института в Новосибирске, о подготовке Лобашевым первого послевоенного учебника по генетике. Все это делалось на полулегальном уровне.

Более того, возникла новая "гениальная социалистическая идея": неграмотная пенсионерка О.Б. Лепешинская заявила, что клетки возникают не путем митотического деления по принципу Р. Вирхова «cellula e cellula», а непосредственно из "живого вещества" – например из протухшего яичного желтка. Принцип же Вирхова был объявлен "выдумкой буржуазного идеалиста". Лысенко с его шайкой поддержали Лепешинскую.

Другая "теория", поддержанная Лысенко, была предложена
Г.И. Бошьяном, полагавшим, что вирусы могут трансформироваться в бактерии и обратно.

Интересно сравнить то, что делалось в 1950-ые годы за рубежом и в России: расшифровка структуры ДНК и генетического кода там и средневековая охота на ведьм – тут. Как же получилось, что старушка-пенсионерка завладела "умами" "биологов" и правителей России? Не в последнюю очередь это и потому, что на стене Дома-на-набережной в Москве до сих пор висит мемориальная доска: "В этом доме жили... и О.Б. Лепешинская - соратники В.И. Ленина".

По свидетельству одного из активных последователей Лысенко и Лепешинской, А.Н. Студитского, сделанному несколько лет назад, "Лысенко задержал развитие генетики на 40 лет".