Основи генетики.

Велике значення для розуміння законів еволюції організмів і їх практичного використання мають спадковість і мінливість. У другій половині XIX ст., коли Чарльз Дарвін створював свою теорію, основні закономірності в цій галузі біологічних явищ були ще дуже мало вивчені, хоча перші спроби дослідження спадковості належать до XVII ст. В 1694 р. німецький ботанік Р. Камераріус довів існування статевих відмінностей у рослин. На початку XVIII ст. були отримані штучні рослинні гібриди. В 1760 р. член Петербурзької академії наук І. Кельрейтер установив спадкування гібридами ознак батьків і довів «рівноправність» чоловічих і жіночих клітин у формуванні зав'язі, а також запропонував методи штучного схрещування, які використовуються дотепер. З початку XIX ст. робили численні спроби з'ясувати закони спадкування нащадками ознак батьків. Зробити це вдалося тільки в другій половині XIX ст. чеському натуралістові М. Менделю — основоположникові наукової генетики. В 1865 р. він доповів результати своїх багаторічних спостережень, але лише з кінця XIX ст. вчення про спадковість почало розвиватися як самостійна наука, яка з 1906 р. за пропозицією англійського біолога У. Бетсона стала йменуватися генетикою. Спадкоємні задатки датський учений У. Йоганнсен у 1909 р. запропонував називати генами.

Початок XX ст. ознаменувався бурхливим розвитком генетичних досліджень. До цього часу завдяки успіхам мікроскопічної техніки стали відомі деталі будови клітини, були відкриті закономірності утворення статевих клітин, виявлені хромосоми — особливі структури в ядрі клітини число й набір яких виявилися досить стабільними в клітинах організму одного виду й різними в клітинах організмів різних видів; було відкрито ділення клітин — мітоз, під час якого відбувається точний поділ хромосом, що подвоїлися, батьківських клітин за дочірними клітинамх. Тому саме хромосоми стали вважати носіями спадкоємних задатків (генів).

В 1910-1913 рр. американський біолог Т. Морган і його учні в досвідах на плодовій мушці дрозофілі довели, що гени дійсно зосереджені в хромосомах у лінійному порядку. Вчення Т. Моргана, що одержало назву хромосомної теорії спадковості, стало одним з найбільш великих узагальнень молодої генетики початку 20-х років.

У це же час на основі вчень Дарвіна й Менделя (Моргана) виникли дві протидіючі теорії. Послідовники Дарвіна вважали, що в процесі еволюційного розвитку превалює природний добір ( тобто виживання найбільш пристосованих до умов існування форм), а послідовники Менделя вважали двигуном прогресу мутації. Тим більше значним внеском у розвиток генетики й еволюційного навчання стала теоретична робота радянського вченого С. С. Четверикова, що довів у 1926 р., що саме мутації, що виникають у природніх умовах, й підкоряються спадкуванню за законами Менделя, служать основним матеріалом для природного добору.

Великий внесок у розвиток генетики вніс радянський учений Н. І. Вавілов, що розробив у 30-х роках вчення про теоретичні основи селекції рослин, що й сформулювало закон гомологічних рядів у спадкоємній мінливості. Сутність цього закону зводиться до того, що види й роди, генетично близькі, пов'язані один з одним єдністю походження, характеризуються подібними рядами в спадкоємній мінливості. Цей закон дозволив виводити сорти рослин із заздалегідь заданими властивостями.

Таким чином, генетика — це наука, яка вивчає закони спадковості й мінливості організмів.

Спадковість можна визначити, як властивість організмів передавати свої ознаки й особливості наступному поколінню. Ця властивість дозволяє тваринам, рослинам, мікроорганізмам зберігати з покоління в покоління характерні риси виду, породи, сорту. Зі сказаного ясно, що спадковість нерозривно пов'язана з розмноженням і індивідуальним розвитком організмів і здійснюється через розмноження. При статевому розмноженні нові покоління виникають у результаті запліднення, у результаті злиття жіночої й чоловічої полових клітин. Отже, матеріальна основа спадковості закладена в статевих клітинах, через які здійснюється зв'язок між поколіннями. При безстатевому, або вегетативному, розмноженні нове покоління розвивається або з одноклітинних зачатків — спор, або ж з багатоклітинних утворень (брунькування гідри, розмноження рослин бульбами, цибулинами тощо). І при цих формах розмноження матеріальним зв'язком між поколіннями служать клітини.

Принципи, покладені М. Менделем в основу теорії спадковості, стали результатом ряду досвідів і математичною інтерпретацією отриманих результатів. Для схрещування Мендель використовував сорти гороху, що мають контрастні ознаки (біле й червоне забарвлення квітів, жовті й зелені насіння, гладка й зморшкувата поверхня насінь), а потім вивчав, як успадковуються ознаки кожного батька нащадками. Здійснивши цю роботу на великій кількості рослин, Мендель зміг установити дуже важливі статистичні закономірності кількісного співвідношення гібридних рослин, що володіють ознаками того або іншого вихідного сорту. Для аналізу спадкування обрані ознаки в гібридів першого, другого й наступного поколінь учений використовував статистичні методи обліку й аналізу результатів, тобто підраховував кількість нащадків, що несуть різні альтернативні ознаки. Ознака — одиниця морфологічної, фізіологічної або біохімічної дискретності організму, що дозволяє відрізняти його від інших організмів. Наприклад, окрема ознака або комплекс ознак — морфологічний (синє забарвлення вінчиків квіток на відміну від лілової, червоної), фізіологічний (скоростиглість на відміну від пізньої спілості в інших рослин), біохімічний (синтез у клітинах рослин якої-небудь речовини на відміну від рослин, нездатних до цього синтезу) – дозволяє однозначно виділити один організм із маси інших.

Сукупність усіх ознак організму називається фенотипом. Формування фенотипу починається з моменту запліднення, у той час як наслідуваний генотип визначає специфічні норми реакції на зміну середовища. Ознаки проявляються в організмі під контролем спадкоємних факторів, які називаються генами. Сукупність усіх генів організму називають генотипом.

Мінливість виражається у відмінностях між особинами в межах виду. Таким чином, мінливість — це властивість організмів як би протилежна спадковості. Мінливість — властиве всьому живому властивість змінювати свої біохімічні, морфологічні й фізіологічні ознаки на будь-якому етапі розвитку. Відмінності, спостережувані між особинами одного виду, можуть залежати як від змін спадкоємних властивостей організму, так і визначатися зовнішніми умовами, у яких відбувається розвиток організму. Залежно від цього розрізняють спадкоємну й неспадкоємну мінливість. В основі спадкоємної або генотипічної мінливості лежить зміна генетичного матеріалу на будь-якому рівні його організації. Об'єднання в результаті запліднення генетичного матеріалу материнської й батьківської клітин (рекомбінація генів) приводить до утвору нового генотипу, що задає індивідуальністю, несхожої зі специфічністю генів кожного батька.

Спадкоємна мінливість обумовлена також виникненням різних типів мутацій і їх комбінацією в наступних схрещуваннях. Такі ознаки, як тип обміну речовин, група крові, папілярні візерунки, схильність до деяких захворювань та інші, визначаються генотипом і мало залежать від умов існування організму.

Неспадкоємна, або фенотипічна мінливість, яка називається також модифікаційною, не пов'язана зі зміною генетичного матеріалу. Вона є відповідною реакцією організму на конкретні зміни середовища. Такі ознаки, як рівень інтелекту, вага тощо, мають широкий діапазон змін і в значній мірі визначаються середовищем. Таким чином, фенотип є зовнішній, видимий прояв генотипу. Здоров'я організму — це результат взаємодії успадкованих особливостей з факторами середовища, що впливають на нього протягом усього життя.

Ні генетичний матеріал організму, ні середовище, у якому він існує, не є незмінними. Цей важливий принцип лежить в основі сучасного розуміння процесів спадковості й мінливості. У світі не можна знайти двох організмів, за винятком однояйцевих близнюків (розвинених з однієї заплідненої яйцеклітини), що володіють однаковим набором генів. Не можна також знайти двох індивідуумів, що прожили життя в однакових умовах. Наявність генетичної програми забезпечує спадкування організмом ознак предків і його видових особливостей, а вплив умов існування в період розвитку організму визначає відхилення, індивідуальні відмінності, які, як правило, не торкаються його генетичного апарата й не успадковуються.

Закони генетики відіграють величезну роль у судово-біологічних дослідженнях, обумовлюючи для них три основні риси живих організмів.

Кожна особина унікальна й має специфічний генотип, оскільки будь-який біологічний об'єкт є результат рекомбінації спадкоємних задатків (генів), тобто кожна особина має індивідуальність. Комбінація генів батьківських організмів може дати величезне число варіацій. Однак усі вони не виходять за межі видової норми: які б комбінації генів не здійснювалися, один вид не може перейти в іншій. Важливість цієї властивості біологічних організмів із судово-експертної точки зору важко переоцінити: у правозастосовній діяльності як ніде потрібна індивідуалізація рослинної або тваринної особини для розв'язку специфічних завдань.

Фундаментальна риса живого, відсутня в будь-яких інших об'єктів, — це спадковість, наявність консервативних рис організму, що свідчать про його походження. З погляду експертного аналізу спадковість обумовлює систему властивостей, що визначають приналежність організму (або його дрібного фрагмента) до конкретної таксонометричної групи.

Заданий план розвитку організму може бути скорегований залежно від тих або інших факторів. Така варіабельність індивіда в межах видової норми і є, загалом, проявом мінливості.

Мінливість — третя фундаментальна особливість біологічних об'єктів — у такій же ступені властива всьому живому, як і спадковість. Їх іноді протиставляють один одному як «прогресивний» і «консервативний» початок. У дійсності вони найтіснішим образом пов'язані і як би виявляють собою дві сторони однієї медалі. Для експертного аналізу мінливість представляє величезні можливості. Наприклад: відомі зміни параметрів і зовнішніх (фенотипічних) ознак рослин одного виду, що виростають у різних умовах; деякі тварини залежно від місцеперебування змінюють забарвлення, етологічні (поведінкові) характеристики тощо, що дає можливість визначити місце їх зростання або перебування.

Знання законів спадковості, сформульованих Менделем, і їх практичне застосування дозволяють також розробити методи генетичної ідентифікації особи. Успіхи сучасної генетики дають можливість підійти до грандіозного завдання майбутнього — розробці заходів захисту спадкоємного апарата людину від шкідливих впливів середовища, а також як способів корекції спадкоємних недуг, так і можливого в майбутньому прямого втручання в спадкоємний апарат людини з метою усунення або заміни «хворих» генів. Однак очевидно, що до цього часу має бути розв'язане величезне число як чисто наукових, так і не менш важливих морально-етичних проблем.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Поняття системних категорій

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.