Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет»
Кафедра «Физическая химия»
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Концепции современного естествознания»
на тему «История развития генетики»
Выполнил:
студент факультета «Экономика и управление»
группы ЭиУ-271
Богашова Юлия Владимировна
Проверил:
Тепаяков Юрий Николаевич
Челябинск 2009
АННОТАЦИЯ
Богашова Ю. В. Истрия развития генетики. –
Челябинск: ЮУрГУ, ЭиУ, 2009, 22 с.
Библиография – 4 наименования.
В реферате проводится анализ исторических этапов развития генетики. В первой главе сообщается об основных ступенях развития теории наследственности и изменчивости. Во второй – о становлении генетики в России.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………4
1. История развития представлений о наследственности…………………6
2. История генетики в России………………………………………………..12
2.1. Основные этапы……………………………………………………….12
2.2. Московская школа генетики………………………………………….15
2.3. Кафедра генетики Санкт-петербургского университета…………...16
2.4. Институт цитологии и генетики СО РАН……………………………17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................20
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………...23
ВВЕДЕНИЕ
Почти 3,5 миллиона видов животных, растений и микроорганизмов населяют нашу планету. Их численность варьирует в широких пределах: от нескольких десятков особей, как у амурского тигра, до нескольких миллиардов индивидов, как, например, у Homosapiens – человека разумного. Длительность существования на Земле отдельных видов живых организмов исчисляется миллионами лет, простираясь на целые геологические периоды, при этом продолжительность жизни конкретной особи может составлять от нескольких часов (у отдельных видов микроорганизмов) до нескольких тысячелетий (у отдельных видов хвойных деревьев). Длительность существования биологических видов, состоящих из короткоживущих индивидов, обеспечивается процессами размножения, представляющими собой фундаментальное отличие живых систем от мира неживой природы.
Главная особенность размножения живых существ состоит в том, что особи любого вида производят на свет только себе подобных: кошка рождает кошку, а человек – человека. Именно это называют наследственностью. При этом наследственность не означает тождественность родительских и дочерних особей, а лишь их чрезвычайное сходство между собой и отличие от индивидов, принадлежащих к другим, даже очень близким биологическим видам.[1]
В понятие наследственности входят четыре группы явлений: организация генетического материала, его экспрессия, воспроизведение (репликация) и передача от одного поколения к другому.[3]
Феномену наследственности неизменно сопутствует феномен изменчивости, отражающий индивидуальные, семейные и иные различия между особями одного вида. В совокупности наследственность и изменчивость живых организмов составляют предмет изучения генетики.[1]
Очень велико и практическое значение генетики, так как она служит теоретической основой селекции полезных микроорганизмов, культурных растений и домашних животных.[3]
Интуитивные представления о наследственности и изменчивости существовали еще в библейские и античные времена, однако обособление генетики как самостоятельной науки стало возможным лишь на рубеже XIX – XX столетий. В это время уже сложились достаточно точные и тонкие методы скрещивания живых организмов и, кроме того, при изучении клеток и хромосом стали использовать микроскопию.[1]
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 осмысленно как единое целое.[3]
В истории генетики ясно прослеживается несколько основных этапов ее развития, на каждом из которых познание сущности наследственности и изменчивости претерпевало качественные видоизменения, связанные как с использованием новых методов и объектов исследования, так и продвижением на этой основе в сфере теории и методологии. Однако качественные преобразования теории генетики не отменяют преемственность в ее историческом развитии.
Генетика имеет не только историю, но и предысторию. Она сформировалась в качестве самостоятельной научной дисциплины, уже проделав известную эволюцию в рамках других, более общих биологических теорий и концепций, которые послужили предпосылкой и основой ее развития.[4]
В чем же причины длительной задержки развития генетики как самостоятельной науки? С одной стороны, развитие генетики зависит от состояния смежных естественнонаучных дисциплин: анатомии, физиологии, эмбриологии, цитологии, иммунологии, биохимии и др. С другой стороны, поскольку генетический материал имеет сложную многоуровневую организацию: надмолекулярную (хромосомную) и молекулярную (генную) – для его успешного изучения необходимы тонкие физические, химические и математические методы. Их появление стало возможным лишь в ХХ веке.
На протяжении одного столетия (срока, безусловно, малого) генетика сложилась как современная фундаментальная наука, достижения которой используются в медицине, биологической промышленности и сельском хозяйстве.[1]
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Фактически вплоть до начала ХХ века гипотезы о механизмах наследственности имели умозрительных характер.
Первые идеи о механизмах наследственности высказывали древние греки уже в Vв. до н.э. Согласно Демокриту (460 г. до н.э.) все в мире состоит из неделимых частиц – атомов, а «семя есть истечение…из всего тела и его важнейших частей – костей, мяса и жил». Гиппократ (400 г. до н.э.) также считал, что половые продукты состоят из экстрактов, поступающих из всего организма, так что все органы тела непосредственно влияют на признаки потомства (прямое наследование признаков). В одном из произведений Гиппократа («О священной болезни») получила развитие точка зрения Демокрита, согласно которой «произрастающее семя происходит из всех частей тела; из здоровых – здоровое, а из больных – больное» и поэтому «от флегматика рождается флегматик, от желчного – желчный, от чахоточного – чахоточный и от страдающего селезенкой – страдающий селезенкой».[1]
Аристотель (384 – 322 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. Семя образуется в крови, представляет собой продукт переваривания пищи, и «будучи сваренным, отделяется от крови как нечто отличное».
Много лет спустя, на рубеже XVIII – XIX вв., автор концепции эволюции Ж.Б. Ламарк использовал представления Гиппократа для построения своей теории передачи потомству новых признаков, приобретенных в течение жизни.[3] Учение Ламарка, в котором факторы эволюции сводились к прямому или косвенному (через упражнение или неупражнение органов) влиянию среды, привносило в трактовку проблемы наследственности и изменчивости элементы, выходящие за рамки подлинной науки (вспомним телеологическую окраску его «принципа градации»).[4]
Теория пангенеза, выдвинутая Ч. Дарвином в 1868 г., также базируется на идее Гиппократа. По мнению Дарвина, от всех клеток организма отделяются мельчайшие частицы – «геммулы», которые, циркулируя с потоком крови по сосудистой системе организма, достигают половых клеток. После их слияния в ходе развития организма следующего поколения геммулы превращаются в клетки того типа, из которого произошли, со всеми особенностями, приобретенными в течение жизни родителей.
В 1871 г. английский врач Ф. Голтон (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-х гг. XIX в. с теорией пангенеза не согласился А. Вейсман (А. Weismann). Он предложил свою гипотезу, согласно которой в организме существует два типа клеток: соматические и особая наследственная субстанция, названная им «зародышевой плазмой», которая в полном объеме присутствует только в половых клетках.[3] Согласно представлениям Вейсмана половые клетки защищены от влияния соматических клеток, и поэтому признаки, изменяющие только соматоплазму, не могут наследоваться (принцип ненаследования приобретенных признаков).[1]
Подходы к современной генетике наметились в XVIII и особенно в XIX в. Научные методы скрещивания растений впервые применил И.Г. Кельрейтер (1733-1806). Он разработал метод полукастрации цветков (удаление тычинок с недозревшими пыльниками); применив взаимообратные (реципрокные) направления скрещиваний, установил равноправие пыльцы и семяпочек в передаче наследственных признаков; показал достаточность для завязывания семени минимального количества пыльцы. Кельрейтер скрещивал различные виды табака. Он также открыл явление гибридной мощности (гетерозиса), которое успешно используется в современной селекции, например, кукурузы.
Методы гибридизации растений Кельрейтера развил дальше английский ботаник Т.Э. Найт (1759-1838) – организатор и президент (с 1811 г.) Лондонского общества любителей садоводства. Наряду с опытами по гибридизации плодовых растений, он проводил искусственные скрещивания гороха, с тем, чтобы «…удостовериться в действии пыльцы одной разновидности на другую». В своих опытах на горохе (в отличие от Кельрейтера) Найт наблюдал не за общим габитусом растений, а пытался проследить за отдельными «элементарными признаками». При этом он обнаружил, что некоторые признаки при скрещивании «исчезают», а другие сохраняются (доминируют). Так, Найт первым заметил доминирование признака серой кожуры и пурпурной окраски цветков, которое впоследствии доказал Г. Мендель. Кроме того, в его опытах при скрещивании низкорослой разновидности гороха с более крупной доминировала крупная форма. Причину этого явления Найт видел в стимулирующем действии скрещивания.
Работы Кельрейтера и Найта развивали далее и многие другие ботаники. О. Сажрэ (1763-1851) получил известность как создатель новых сортов фруктовых деревьев и овощных культур. Впервые в истории гибридизации он стал изучать отдельные признаки растений, подбирая для скрещивания альтернативные пары (мякоть желтая – белая, кожура сетчатая – гладкая и др.). Он установил отсутствие смешения изучаемых признаков у дынь: признаки у потомков не исчезали, а только перераспределялись среди них. Признаки, которые не исчезают, а проявляются во втором поколении гибридов, были позже названы Менделем рецессивными
.
Итак, во второй половине XIX века ученые и практики из многих стран, занимаясь гибридизацией различных видов растений, правильно подметили такие особенности наследования признаков как доминирование, единообразие гибридов первого поколения, расщепление и комбинаторика признаков во втором поколении, одинаковое проявление признаков в реципрокных скрещиваниях.[1]
Фактически всех их можно считать непосредственными предшественниками Г. Менделя. Однако только Мендель сумел провести глубоко продуманные и 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.[3]
Метод, открытый Менделем, состоял в том, что он подвергал анализу наследование отдельных пар альтернативных качеств у растений (цвет или форма горошин). Простота и четкость методики гибридологического эксперимента, возможность применения количественного вариационно-статического подхода и алгебраических символов в анализе его результатов – все это сделало метод Менделя новым этапом в развитии биологического познания вообще и генетики в частности.[4]
Таким образом, заслугой Менделя является то, что из непрерывной характеристики растений он выделил дискретные признаки, выявил константность и контрастность их проявления, а также ввел понятие доминантности и рецессивности. Все эти приемы впоследствии вошли в гибридологический анализ любого организма.
В результате скрещивания растений, обладающих двумя парами контрастных признаков, Мендель обнаружил, что каждый из них наследуется независимо от другого. Признаки контрастны, не теряются при гибридизации и проявляются в последующих поколениях.
Эти краеугольные закономерности наследования признаков, названные через много лет «законами Менделя», неизменно проявляются у любых живых организмов, вступающих в скрещивание, а также у их потомства, т.е. у всего живого. Обнаруженные правила наследования легко описываются математическими символами и схемами, позволяющими задолго до появления потомства точно предсказывать его характеристики. В биологии, таком образом, впервые появилась наука, обладающая предсказательной силой. И тем не менее работа Менделя не заинтересовала современников и не повлияла на распространенные в конце XIX в. представления о наследственности.
Свою работу «Опыты над растительными гибридами» Мендель опубликовал в 1866 г. в журнале «Труды Брюннского общества испытателей природы». С тех пор вокруг этой статьи ведутся дискуссии. Обсуждаемые вопросы:
1) Осталась ли работа незамеченной современниками и неизвестной вплоть до 1900 г.?
Обычно считается, что работа Менделя не была известна современникам, так как нигде не обсуждалась с 1866 по 1900 г. Известно, однако, что Брюннское общество испытателей природы обменивалось своими изданиями со 133 научными академиями и научными обществами Европы и Америки. Кроме того, Мендель получил из журнала 40 оттисков, которые разослал биологам, которым это могло быть интересно. Однако и это не помогло. Как вспоминал Ф.Г. Добржанский в 1964 г., в середине XX в. один из крупных ботаников, разбирая библиотеку отца, тоже крупного ботаника, нашел оттиск статьи Менделя. Его страницы не были даже разрезаны. В 1867 г. в основном ботаническом журнале того времени - «Flora» - в перечне наиболее важных работ по ботанике приведены полные библиографические данные статьи Менделя. Эта библиографическая справка в журнале «Flora» вызвала значительный интерес у читателей и повышенный спрос на том «Трудов Брюннского общества испытателей природы», в котором была статья Г. Менделя. Из личной переписки Менделя и профессора К. Нэгели (апрель 1867 г.) стало известно, что после доклада Г. Менделя возникла дискуссия, во время которой мнения слушателей разделились. Эта дискуссия была отражена в местных газетах. В целом за период с 1865 по 1900 г. труды Менделя цитировались в научной литературе не менее 11-12 раз. Все это говорит о том, что работа Менделя не была неизвестной или тем более забытой.
2) Читали ли работу Менделя ученые, переоткрывшие его законы, до начала собственных экспериментов?
В современной литературе высказывается все больше сомнений в том, что переоткрыватели законов Менделя не читали его работу до начала своих экспериментов.
3) Понимал ли сам Мендель, что он открыл?
Довольно многие из историков, не находя четких формулировок законов непосредственно в статье Менделя, приходят к выводу, что Мендель не осознавал до конца глубины написанного им. Однако это не так. В письме профессору Муру (Moore) Мендель описывает результаты своих опытов с горохом и сообщает об открытии им двух основных принципов наследования: закона расщепления и закона независимого распределения единиц наследования, названных в письме «элементами».
4) Не слишком ли хорошо результаты экспериментов Менделя удовлетворяют теоретически ожидаемым?
В 1936 г. Р. Фишер опубликовал работу, в которой подверг сомнению результаты уже собственно экспериментов Г. Менделя, полагая, что полученные данные «слишком близки к идеальным соотношениям» (например, при изучении обратных скрещиваний частоты фенотипов практически не отличались от 1:1) и противоречат закономерностям нормального распределения. Фишер фактически обвинил Менделя в том, что последний, заранее зная исследуемую закономерность, умышленно или неумышленно, но «подогнал» экспериментальные данные. В настоящее время некоторые генетики разделяют точку зрения Фишера. По мнению других, главная ошибка Фишера – в неверном использовании математического аппарата postfactum.
5) Есть ли в работе Менделя собственно формулировки законов или же присутствует лишь описание полученных им эмпирических результатов?
В работе Менделя действительно нет формулировок и названий того, что было названо 1-ым и 2-ым законами Менделя. Эти формулировки были даны авторами, переоткрывшими их. Один из крупнейших генетиков современности Ф.Г. Добржанский считает, что «Мендель был одной из наиболее трагических фигур в истории науки. Он должен был чувствовать, что его работа не признана и закончилась провалом. Едва ли он мог предвидеть, что через 16 лет после его смерти его работу переоткроют, а в конце следующего столетия основанная им наука станет одной из центральных в биологии. Пока же, при жизни, Мендель стал подтверждать справедливость своих законов на других видах, в частности, ястребинках. Что и оказалось для него катастрофой. В то время никто не знал, что у этих растений нарушен половой процесс и они дают семена без него. Поэтому никаких результатов на этих видах Мендель получить не мог».
В качестве вывода, можно сказать, что дело не в трудности восприятия работ Менделя или их неизвестности. Просто биологи в 1865 г. были значительно менее подготовлены к тому, чтобы осознать открытие Менделя, чем биологи в 1900 г. эти знания еще не были востребованы ни обществом, ни наукой.
Вторичное открытие законов Менделя в 1900 г. Г. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии, Э. Чермаком в Австрии подтвердило представление о существовании дискретных наследственных факторов. Мир уже был готов к восприятию новой науки, и началось ее триумфальное шествие. Справедливость законов Менделя о наследовании проверяли на все новых и новых растениях и животных и получали неизменные подтверждения. На основе исключений из правил быстро развивались новые положения общей теории наследственности. В 1906 г. англичанин У. Бэтсон предложил термин «генетика» (от лат. «geneticos» - относящийся к происхождению, или «geneo» - порождаю, или «genos» - род, рождение, происхождение). В 1909 г. датчанин В. Иогансен предложил термины «ген», «генотип», «фенотип».
Но уже вскоре после 1900 г. встал вопрос: что такое ген и где он в клетке расположен? В 1903 г. немецкий биолог Т. Бовери и студент Колумбийского университета У. Сэттон независимо друг от друга предположили, что гены должны располагаться в хромосомах.
С 1910 г. начинаются эксперименты группы Т. Моргана. Вместе со своими учениками он к середине 20-х гг. сформулировал хромосомную теорию наследственности, согласно которой гены расположены в хромосомах, как бусы на нити; были определены порядок расположения и даже относительные расстояния между генами. Именно Морган ввел в генетические исследования в качестве объекта маленькую плодовую мушку дрозофилу.
Уже в 30-х гг. ученых заинтересовал вопрос: из какого материала построены гены? В 1928 г., а в более развернутой форме в 1935 г. Н.К. Кольцов выдвинул гипотезы о молекулярной организации и матричного синтеза гена. Он исходил из того, что материал хромосомы должен тянуться от одного ее конца до другого. И таким материалом, по его мнению, должна быть молекула белка. Модель привлекла внимание. Идея хромосомы-молекулы произвела глубокое впечатление на генетиков, она объясняла многие явления, но оказалась неверной, поскольку, как позднее выяснилось, наследственным материалом является ДНК.
В 1944 г. вышла книга знаменитого физика-теоретика Э. Шрёдингера «Что такое жизнь? С точки зрения физика», в которой автор развил представления о гене-молекуле. По его мнению, «хромосомы… содержат в виде своего рода шифровального кода весь “план” будущего индивидуума и его функционирования в зрелом состоянии. Каждый полный набор хромосом содержит весь шифр…». И в этой модели роль носителя наследственности также приписывается белку, ибо, как пишет автор, ДНК, или, как ее тогда называли, тимонуклеиновая кислота, является «сравнительно простым органическим соединением, которому было бы странно приписывать роль носителя наследственных свойств».
В 1944 г. в результате работ по трансформации у бактерий О. Эйвери, К. Маклеод и М. Маккарти показали, что трансформирующим агентом у пневмококков является ДНК, а следовательно именно этот компонент хромосом и является носителем наследственной информации.
Новый этап развития генетики начинается в 50-е гг. в результате коллективных усилий представителей многих наук: кроме генетиков, это физик, химики, математики и микробиологи. Особенно много сделали физики.
Результатом этого синтеза знаний стала расшифровка в 1953 г. структуры ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком. Модель признали быстро и повсеместно. Она, кроме того что объясняла все известные факты о молекулярной структуре ДНК, предлагала матричный принцип ее воспроизведения (репликации), открыла пути для понимания множества других фундаментальных механизмов генетических процессов. Именно время открытия Уотсона и Крика многими современными учеными считается датой рождения молекулярной биологии.
С конца 50-х - начала 60-х гг. начинается триумфальное шествие генетики, да и молекулярной биологии в целом, развитие которых, несомненно, было обусловлено расшифровкой структуры ДНК.
В 1958 г. Ф. Крик сформулировал принцип передачи генетической информации: ДНК –› РНК –› белок, который был им назван «центральной догмой молекулярной биологии». Следующим огромным успехом была расшифровка генетического кода. Собственно вопрос о том, как четыре различных нуклеотида в составе ДНК могут закодировать 20 аминокислот в составе полипептида, впервые в 1954 г. поставил физик-теоретик Г.А. Гамов, а экспериментально нашли ответ в 1961 г. биохимики м. Ниренберг, Р. Холли, Г. Хорана, а также Ф. Крик и С. Бреннер.
Новая революция в генетике произошла в середине 70-х гг. Также как первая, в конце 40-х - начале 50-х, она была связана с новым синтезом знаний. Используя знания об организации наследственного аппарата различных модельных объектов, удалось разработать технологии манипуляций с генами, которые позже получили название генной инженерии.
Таким образом, за один век, если считать от момента осознания законов Менделя в 1900 г., генетика прошла путь от развития представлений о дискретности наследственности до фактического создания новых живых организмов методами генетических манипуляций по воле человека.
ИСТОРИЯ ГЕНЕТИКИ В РОССИИ
В СССР золотой век генетики начался вскоре после Октябрьской революции 1917 г. В середине 30-х гг., по мнению многих современных ученых, советская генетика, несомненно, стояла на втором, после США, месте в мире.
Наиболее крупной фигурой российской генетики был и надолго останется Н. И. Вавилов, открывший параллелизм наследственной изменчивости у растений (1922 г.) и центры происхождения культурных растений (1927 г.). Заслуги Вавилова еще при жизни были оценены современниками.
В 1911-1912 гг. С.Г. Навашин описал основные типы митотических хромосом растений: метацентрических, субметацентрических, акроцентрических, спутничных. Это описание легло в основу современной классификации морфологии хромосом.
Н.К. Кольцов, глава московской школы генетиков, высказал в 1928-1935 гг. гипотезу о хромосоме - гигантской молекуле, в которой гены представлены ее отдельными радикалами, и о матричном принципе репродукции гена. В 1934 г. он предположил, что гигантские хромосомы слюнных желез являются многонитчатыми.
А.С. Серебровский и Н.П. Дубинин в 1929 г. впервые продемонстрировали сложную природу организации гена.
С.С. Четвериков в 1926 г. заложил основы экспериментальной генетики популяций.
А.С. Серебровский в 1940 г. предложил уникальный биологический метод борьбы с вредителями сельского хозяйства, основанный на применении транслокаций.
Г.А. Левитский был выдающимся цитогенетиком. В 1924 г. он предложил понятие кариотипа и в 1931 г. детально развил представления о нем.
Ситуация стала ухудшаться в конце 20-х гг., 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 австрийского ламаркиста П. Камерера занять высокий пост в советской биологической науке. Многие генетики опровергали данные 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 г., 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 (Нижний Новгород), но в Москву путь ему был закрыт.
В середине 30-х гг. дискуссии вновь возобновились, но уже с участием быстро набиравшего силу Т.Д. Лысенко. Суть его воззрений сводилась к следующему.
Во-первых, 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».
Во-вторых, Лысенко, безусловно, принимал идею наследования приобретенных признаков и отрицал роль отбора в эволюции, который считал «ошибкой Дарвина».
В-третьих, Лысенко полагал, 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 В.И. 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 - а 2-3 года, в то время как методы, базирующиеся на основе законов Вейсмана - Менделя - Моргана, требуют 10-15 лет работы.
Сталин поддерживал Лысенко. Началось быстрое продвижение последнего по карьерной лестнице. Правой рукой Лысенко был И.И. Презент, бывший адвокат. Он давал «идеологически выверенные» объяснения биологических теорий Лысенко.
В конце 1936 и в 1939 г. состоялись публичные дискуссии, организованные философом М.Б. Митиным - редактора журнала «Под знаменем марксизма». Сторону генетиков поддерживали будущий нобелевский лауреат Г. Мёллер, 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 поддерживающих их правителей СССР. Вскоре после последней дискуссии (в 1940 г.) Вавилов был арестован и погиб в тюрьме Саратова от истощения.
В 1939 г. в «Правде» появилась статья против Н.К. Кольцова. Затем в возглавляемый им Институт экспериментальной биологии (ныне Институт биологии развития РАН им. Н.К. Кольцова) была направлена комиссия, включающая Лысенко. Кольцов был снят с должности директора. Через несколько месяцев он умер от инфаркта миокарда. После ареста Вавилова прошла волна арестов других генетиков.
В 1948 г. состоялась печально знаменитая августовская сессия ВАСХНИЛ, которая стал апофеозом могущества Лысенко. Вся процедура этого заседания была фарсом, специально подготовленным для расправы над генетикой. Сразу после сессии были составлены списки, по которым множество ученых-генетиков были уволены из вузов и академических институтов. Из журналов вырывались страницы, где были статьи генетиков, в статьях вымаривали слова «ген», «генетика», «хромосома». Многие ученые были отправлены в ссылку.
Некоторым, например, Н.П. Дубинину, М.Е. Лобашеву, А.А. Прокофьевой-Бельговской, удалось выстоять, не отказываясь от своих убеждений, благодаря смене специальности. Дубинин несколько лет работал орнитологом, Лобашев - физиологом, Прокофьева-Бельговская - микробиологом, Рапопорт - палеонтологом.
В чем же причина лысенковщины? Другими словами, каким образом такой разгром науки случился только с генетикой и только в нашей стране? Причин несколько.
1. Можно считать главным то, что классическая теория наследования вступала в очевидное противоречие с марксистскими догмами.
2. После жесточайшего уничтожения элиты крестьянства - раскулачивания и коллективизации - сельскохозяйственное производство оказалось полностью разгромленным и спасти его могло только чудо. Генетики в этом сомневались, а Лысенко и Презент уверенно это обещали.
3. Только в нашей стране существовала возможность администрирования во всех сферах жизни, в том числе в науке.
4. Лысенко не имел строгой научной экспериментальной базы. все его предположения проверялись на просторах полей рядовыми колхозниками. В условиях массового террора неудача «эксперимента» могла означать только одно. Отсюда массовые подделки результатов в отчетах, посылаемых в адрес Лысенко с мест.
5. У Лысенко была и косвенная международная поддержка. Многие прогрессивные ученые, считая, что в России строится передовое общество, опасались, что открытая критика помешает строительству социализма.
После смерти Сталина началось постепенное восстановление генетики. Стали появляться разрозненные публикации с критикой Лысенко. Решающий перелом наступил в 1957 г. М.Е. Лобашев начал читать генетику в Ленинградском университете, в этом же году в Новосибирске М.А. Лаврентьев решил основать институт цитологии и генетики в структуре Сибирского отделения АН СССР. Однако все это делалось на полулегальном уровне. Более того, «наука подверглась открытиям» Л.Б. Лепешинской, которая заявила, что клетки возникают не путем митотического деления по принципу Р. Вихрова, а непосредственно из «живого вещества» - например, из протухшего яичного желтка. Принцип же Вихрова был объявлен «выдумкой буржуазного идеалиста». Лысенко поддержал Лепешинскую.
Лысенко стал сторонником и другой «теории», которая была предложена Г.И. Бошьяном, полагавшим, что вирусы могут трансформироваться в бактерии и обратно.
Перестройка, начатая М.С. Горбачевым, изменила отношение руководства страны к генетике. Осенью 1988 г. состоялась конференция по генетике, на которой были поведены итоги развития этой науки в России и СССР. По результатам конференции через два года, в 1990 г., большая группа несломленных противников Лысенко была отмечена правительственными наградами.
Московская школа генетики
В 1917 г. по инициативе Н.К. Кольцова был организован Институт экспериментальной биологии, в котором были начаты исследования по генетике.
Вокруг Кольцова сплотились ученые, со временем ставшие крупнейшими генетиками и цитологами: С. С. Четвериков, А. С. Серебровский, М. М. Завадовский, Г. И. Роскин, П. И, Живаго, С. Л. Фролова, С. Н. Скадовский. Созданию школы Н. К. Кольцова во многом способствовало то, что он был профессором Московского университета, и это позволило ему широко привлечь в науку талантливую молодежь. Н. К. Кольцов также заведовал генетическим отделом Комиссии по изучению естественных производительных сил (КЕПС) Академии наук. Деятельность этого отдела была связана со многими работами по генетике сельскохозяйственных животных. Кольцов и его сотрудники — А. С. Серебровский, Б. Н. Васин, Я. Л. Глембоцкий — впервые в СССР начали систематические работы по генетике животных. С 1924 г. С. С. Четвериков начал читать в МГУ самостоятельный курс генетики. Исключительно важное значение для последующего развития генетики имела работа С. С. Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» (1926). В плане разработки высказанной концепции под руководством С. С. Четверикова был проведен цикл работ по экспериментальной проверке насыщенности мутациями природных популяций дрозофилы. В этой работе приняли участие Б. Л. Астауров, Н. К. Беляев, С. М. Гершензон, П. Ф. Рокицкий, Д. Д. Ромашов.
С использованием рентгеновских лучей для индукции мутаций были проведены исследования ступенчатого аллелизма гена scute
(Н. П. Дубинин, А. С. Серебровский, С. Г. Левит, И. И. Агол, Б. Н. Сидоров, Л. В. Ферри, А. Е. Гайсинович, Н. И. Шапиро).
В 1932 г. в Институте Н. К. Кольцова была организована лаборатория цитогенетики. Здесь были проведены исследования только что открытого феномена — эффекта положения гена с
i
(«эффекта Дубинина»). В этих работах приняли участие ставшие впоследствии выдающимися генетиками Б. Н. Сидоров и В.В. Хвоcтова.
Проведены ювелирные эксперименты по направленному изменению числа и структуры хромосом (Н. П. Дубинин, И. Е. Трофимов, Н. Н. Соколов, Б. Ф. Кожевников), в частности, удалось создать на основе четыреххромосомного вида дрозофил трех- и пятихромосомные расы. Были обоснованы принципы хромосомной изменчивости в популяциях (Н. П. Дубинин, Н. Н. Соколов, Г. Г. Тиняков).
В 1932 г. в Москве был создан Медико-генетический институт, которым в течение ряда лет руководил С. Г. Левит. Трудами самого Левита, а также С. Н. Ардашникова, Р. П. Мартыновой и других были заложены основы важнейших направлений медицинской генетики.
Кафедрой генетики в МГУ с 1930 по 1946 г. руководил А. С. Серебровский. На кафедре работали С. И. Алиханян, Р. Б. Хесин-Лурье, Н. И. Шапиро.
В середине 50-х гг. Н. П. Дубинин, возглавив борьбу против лысенковщины, организовал лабораторию радиационной генетики в Институте биофизики АН СССР. В ней удалось собрать группу выдающихся ученых старшего поколения: Я. Л. Глембоцкого, Б. Н. Сидорова, Н. Ы. Соколова, М. Л. Бельговского, Г. Г. Тинякова, В. В. Хвостову, А. А. Прокофьеву-Бельговскую, М. А. Арсеньеву, Р. Б. Хесииа-Лурье, В. В. Сахарова, а также много талантливой молодежи, среди которых были А. П. Акифьев, Г. А. Дворкин, Л. Г. Дубинина, Г. П. Македонов, В. А. Тарасов, В. А. Шевченко и др. Лаборатория радиационной генетики стала очагом возрождения генетики в нашей стране. В 1966 г. на основе этой лаборатории был создан новый Институт общей генетики (ныне имени Н. И. Вавилова). Директором его со дня основания до 1981 г. был Н. П. Дубинин.
В 1958 г. в Институте химической физики АН СССР был организован отдел химической генетики под руководством И. А. Рапопорта. В том же году крупный научный центр по генетике был создан в радиобиологическом отделе Института атомной энергии (ныне имени И. В. Курчатова). Главными лабораториями в нем руководили Р. Б. Хесин -Лурье, С. И. Алиханян, Н. И. Шапиро. Ныне это Институт молекулярной генетики РАН.
В 1990 г. в системе Российской академии наук создан Институт биологии гена под руководством Г. П. Георгиева.
Кафедра генетики Санкт-петербургского университета
Особое место в развитии российской генетики занимает первая в России кафедра генетики Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета.
«13 сентября 1913 года ректор Санкт-Петербургского университета профессор Э. Д. Гримм официально объявил студентам, профессорам и преподавателям естественного отделения, что в среду 18 сентября от 2 до 3 ч пополудни приват-доцент Юрий Александрович Филипчеико прочтет вступительную лекцию к впервые введенному в университете России курсу „Учение о наследственности и эволюции"». Так начиналась генетика в России. Вскоре Филипченко издает первые учебники «Изменчивость и эволюция» (1915) и «Наследственность» (1917), а в 1919 г. он основал кафедру генетики, которой руководил до конца жизни.
История кафедры с 1931 по 1942 г. связана с именами выдающихся генетиков: И. И. Вавилова, Г, Д. Карпеченко, Г. А. Левитского, Л. И. Говорова, погибших в результате репрессий 30 - 40-х гг. Среди довоенных выпускников и сотрудников кафедры немало блестящих имен: Ф. Г. Добржанский, А. А. Прокофьева - Бельговская, Н. Н. Медведев, Ю. Я. Керкис, Н. Н. Колесник, М. Л. Бельговский, М. Е. Лобашев, Ю. Л. Горощенко, Т. К. Лепин. Я. Я. Лус, А. И. Зуйтин, И. А. Рапопорт, Ф. А. Смирнов, Р. Л. Берг.
Новый этап в развитии кафедры, а вместе с ней и генетики в СССР начался в 1957 г. и связан с именем нового заведующего — М. Е. Лобашева (1907-1971). Он издал учебник по генетике (1963, 1967) и начал подготовку нового поколения генетиков. Из выпускников кафедры выросли многие доктора наук и профессора, имеющие огромную международную известность: Н, Ф. Батыгин, Е. С. Беляева, М. Д. Голубовский, И. Н. Голубовская, И. С. Губенко, И. А. Захаров, С. Г. Инге-Вечтомов, К. В. Квитко, Л. 3. Кайданов, В. Г. Смирнов, И. М. Суриков, Л.А. Чубарева, А. Л. Юдин, Н. К. Янковский и др.
С 1973 г. кафедрой руководит С. Г. Инге-Вечтомов.
Институт цитологии и генетики СО РАН
Институт цитологии и генетики был организован в составе Сибирского отделения Академии наук в 1957 г. по инициативе и при поддержке крупнейших ученых страны, прежде всего М. А. Лаврентьева, И. В. Курчатова, В. А. Энгельгардта. Это был первый самостоятельный генетический институт, созданный после лысенковского погрома. Организацию Института и определение основных направлений исследований возглавил выдающийся российский генетик, в то время член-корреспондент, позднее академик, Н, П. Дубинин. Институт был призван возродить генетику в России, вернуть к научной деятельности уволенных и репрессированных ученых, сформировать новое поколение генетиков путем активного привлечения выпускников Московского, Ленинградского, только что образованного Новосибирского и других ведущих университетов страны. Для решения этих задач Н. П. Дубинин пригласил для работы в Институте представителей крупных генетических школ, учеников Н. И. Вавилова, Н. К. Кольцова, С. С. Четверикова и А. С. Серебровского: В. В. Хвостову, А. Н. Луткова, Ю. Я. Керкиса, П. К. Шкварникова, 3. С. Никоро, Ю. П. Мирюту, И. Д. Романова, Н. А. Плохинского, Ю. О. Раушенбаха, Д. К. Беляева, В. Б. Енкена, Д. Ф. Петрова, Г. А. Стакан, Р. П. Мартынову, Е. П. Раджабли, не имевших в то время возможности заниматься генетикой.
Активное участие в организации Института принимали такие крупные генетики, как А. А. Прокофьева - Бельговская, Н. Н. Соколов, Б. Н. Сидоров, Я. Л. Глембоцкий, Н. В. Тимофеев-Ресовский и др.
Наряду с этим в конце пятидесятых годов в Институт была привлечена большая группа молодых ученых, уже имевших опыт научной работы в области цитологии и генетики: Р. И. Салганик, И. И. Кикнадзе, И. Б. Христолюбова.
С момента организации Института на него сразу обрушились нападки лысенковцев и были предприняты серьезные попытки его ликвидации. Первый директор Н. П. Дубинин смог проработать не более двух лет и был снят с должности по указанию Н. С. Хрущева. Однако он уже успел сформулировать основные направления исследований и пригласить ведущих ученых-генетиков. В ноябре 1959 г. из США через Китай возвращался Н. С. Хрущев, активно поддерживавший Т. Д. Лысенко. От Пекина до Новосибирска в одном самолете с ним летел председатель Сибирского отделения АН СССР академик М. А. Лаврентьев. Уже с борта самолета он дал телеграмму, что Н. С. Хрущев приказал снять Н, П. Дубинина с поста директора ИЦиГа, как вейсманиста-морганиста. В этот же день Н. П. Дубинин покинул Новосибирск.
В 1959 г. директором Института стал кандидат биологических наук, впоследствии академик, Д. К. Беляев. Именно ему пришлось выдержать всю тяжесть противостояния с властями в процессе формирования Института, создания его инфраструктуры и воспитания нового поколения генетиков. Если Н. П. Дубинин заложил прочный фундамент Института, то Д. К. Беляев создал на этом фундаменте сам Институт и руководил им до конца 1985 г. Несомненно, что оба этих человека внесли огромный вклад в возрождение генетики в России.
В 60-70-х гг. сформировалось новое поколение молодых талантливых ученых, выросших уже в Институте: Е. С. Беляева, Л. А. Васильева, И. Н. Голубовская, М. Д. Голубовский, А. Д. Груздев, И. С. Губенко, В. А. Драгавцев, Л. И. Корочкин, С. И. Малецкий, С. И. Раджабли, В. А. Ратнер, А. И. Шерудило и др.
Начиная с 1985 г. по настоящее время Институт возглавляет член-корреспондент АН, впоследствии академик, В. К. Шумный, выпускник Московского университета, работающий в Институте со дня его основания и прошедший все ступени научного роста, начиная с должности старшего лаборанта.
По положению на 1992 г. в штате Института было уже 1003 человека, в том числе 433 научных сотрудника, из них два академика РАН и один член-корреспондент РАН, 44 доктора и 199 кандидатов наук. К сожалению, мертвящее дыхание неумело проводимых социально-экономических реформ коснулось и Института.В 90-х гг. свыше 140 молодых ученых (в возрасте 30-45 лет) выехали для работы за границу и очень скоро почти все они потеряли с ним связь.
Главная идея развития Института — интеграция молекулярных, клеточных, онтогенетических и популяционных исследований для понимания генетических механизмов изменчивости и эволюции. Особое внимание уделяется созданию генетических моделей как на растениях, так и на животных для изучения генетической структуры сложных в функциональном отношении признаков — поведения, реактивности на стресс, систем размножения, наследственных патологий у животных и человека, симбиотической азотфиксации у растений и многих других признаков.
Можно условно выделить три основных направления научных исследований Института:
1) Структурно-функциональная организация генетического материала на уровне генома, хромосом и генов. Реконструкция генома, трансгенез у животных и растений.
2) Молекулярно-генетические и генетико-эволюционные основы функционирования физиологических систем, обеспечивающих важнейшие процессы жизнедеятельности. Хромосомная и генная диагностика наследственных и мультифакторных заболеваний.
3) Генетико-эволюционные и экологические основы биологии популяций и биоразнообразия. Разработка новых методов генетики и селекции животных и растений для эффективного использования их генофондов.
Наряду с фундаментальными исследованиями значительное внимание в Институте уделяется прикладным разработкам. Их перечень за последние годы составляет около 48 работ, защищенных патентами или авторскими свидетельствами. Среди них штаммы-продуценты, сорта и гибриды растений, породы, линии животных, лекарственные препараты, средства защиты растений, биотехнологии.
Огромное значение для Института имеет кафедра цитологии и генетики Новосибирского государственного университета. В ее создании активное участие приняли Д. К. Беляев, Ю. Я. Керкис, В. В. Хвостова, И. И. Кикнадзе, В. А. Ратнер. Принцип тесного контакта академической науки и университетского образования был положен в основу этой кафедры. Многие сотрудники Института являются преподавателями Новосибирского государственного университета. Выпускники кафедры составляют костяк Института и многих других генетических лабораторий Сибири.
Начало третьего тысячелетия новосибирский Институт цитологии и генетики встретилкак самое большое генетическое учреждение России: в его штате более 930 человек, 443 научных сотрудника входят в состав 66 подразделений. В штате 3 академика и один член-корреспондент РАН, 56 докторов и 248 кандидатов наук.[3].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, историческое развитие генетики при всем различии отдельных ее этапов обнаруживает явные черты прямой преемственности, логической последовательности в формировании основных идей и концепций теории наследственности и изменчивости.
Еще Ф. Энгельс отмечал, что следует постоянно иметь в виду различие между тем, что естествознание делает и тем, что оно думает, то есть как оно осознает объективные процессы, совершающиеся в науке, и выражает их философски. История генетики свидетельствует о том, что методологические поиски в трудах ученых, создававших фундамент науки о наследственности и изменчивости, на всех этапах имели четкую устремленность к материалистическому ее пониманию.
Начало материалистической линии в генетике было положено дарвиновским учением, определившем общие подходы к трактовке проблемы наследственности и изменчивости. Философские воззрения Ч. Дарвина в достаточной мере известны, и они характеризуются как яркое выражение позиций естественноисторического материализма, в котором стихийно - и порой весьма противоречиво - пробивают себе дорогу элементы диалектического понимания сложных связей и взаимодействий живых систем.
Многообразный спектр философских воззрений вызвали к жизни первые этапы развития генетики, формировавшейся в качестве самостоятельной науки, но одновременно как бы «оторвавшейся» вначале от плодотворного фундамента дарвиновской методологии.
Уже у Менделя методология научного исследования наряду с новыми, глубоко научными и плодотворными моментами, позволившими сделать более точным и строгим сам метод генетического анализа, характеризуется явно механистическими ограниченностями, однако она по своей сущности находилась в рамках материализма. Делал или нет отсюда сам Мендель определенные мировоззренческие выводы - уже другой вопрос. Говоря об этом, Т. Морган проницательно отмечал: «...Мендель не говорит, что элементы, схождение и расхождение которых он постулирует, являются материальными частицами. Насколько мы знаем, наоборот, добрый аббат скорее мог иметь в виду нечто более духовное и чудесное. Однако, какими бы ни были сходящиеся и расходящиеся элементы - духовными или материальными, процесс имеет физическую природу».
Весьма неоднородное в своей философской основе направление представлял из себя неоламаркизм, положительной стороной которого являлось привлечение внимания науки к роли факторов внешней среды в индивидуальных и исторических изменениях организмов.
На сходной механистической основе зиждились и философские обобщения многих неодарвинистов, в частности А. Вейсмана.
Узость и ограниченность позиций механицизма оставляли широкое, поле деятельности для лжетеорий, «дополнявших» эти позиции.Механоламаркизм, например, «дополнялся» психоламаркизмом, где, в частности, постулируемая механоламаркизмом изначальная целесообразность получала откровенно идеалистическую, мистическую интерпретацию.
Дальнейшее развитие генетики, в ходе которого постепенно преодолевались механистические ограниченности ее основных концепций и методологии исследования, все более усиливало, однако, тенденции и позиции естественноисторического материализма, вело к диалектической интерпретации наследственности и изменчивости в их связи с эволюцией. Н. И. Вавилов, имея в виду ситуацию, сложившуюся в генетике в середине 30-х годов, отмечал, что «современные генетики и цитологи все больше и больше приближаются к материалистическому познанию наследственности. Каждый год отмечает все большие завоевания в этой области. Механистичность учения Менделя в его первоначальном подходе, заменяется диалектическим пониманием наследственности».
Это нашло свое воплощение не только в специальных исследованиях, но и в философских воззрениях целого ряда генетиков — и прежде всего Т. Г. Моргана.[4].
Еще одним этапом развития современной генетики человека явилось картирование и локализация генов в хромосомах человека. Достижения цитогенетики, генетики соматических клеток, увеличение числа генетических маркеров способствовали успешному изучению групп сцепления. В настоящее время у человека установлено 23 группы сцепления. Эти данные нашли непосредственное применение в диагностике наследственных заболеваний и медико-генетическом консультировании.
Тесная связь современной генетики с химией, физикой, биохимией, физиологией, экологией, фармакологией и другими науками способствовала появлению новых разделов генетики: цитогенетики, радиационной генетики, иммуногенетики, фармакогенетики, экологической генетики .
Во второй половине XX в. начала интенсивно развиваться молекулярная генетика и генная инженерия, были разработаны методы искусственного и ферментативного синтеза генов. В 1969 г. индийский ученый Г. Карано впервые осуществил искусственный синтез гена. С помощью генной инженерии получены искусственные гены инсулина, интерферона, соматотропина и др. Эти достижения открывают большие перспективы в диагностике, профилактике и лечении наследственных болезней человека.
Возможности молекулярной генетики и развитие современных методов работы с ДНК нашли применение для решения практических задач медицинской генетики.
Конец XX в. ознаменован разработкой и началом осуществления грандиозной международной программы "Геном человека". Ее задача - изучение генома человека, включая картирование хромосом и секвенирование их ДНК, определение полной нуклеотидной последовательности генома, состоящего из трех миллиардов пар нуклотидов. В рамках этой программы разрабатываются методы диагностики и лечения наследственных болезней. В настоящее время уже возможна ДНК- диагностика более 100 наследственных дефектов. В недалеком будущем станет реальностью генотерапия наиболее распространенных болезней человека, патогенез которых уже известен.[2].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Генетика. Учебник для вузов/ Под. ред. Академика РАМН В.И. Иванова. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 638 с.: ил.
2. Генетика человека: Учеб. для вузов / В.А. Шевченко, Н.А. Топорнина, Н.С. Стволинская. - М.: Владос, 2002. – 239 с.: ил.
3. Современные концепции эволюционной генетики: Сб. науч. трудов/ Отв. ред. В.К. Шумный, А.Г. Маркель; Рос. акад. наук, Сиб. отделение, Институт цитологии и генетики. – Новосиб.: ИЦИГ СО РАН, 2000. – 360 с.: ил.
4. Фролов И.Т. Философия и история генетики: поиски и дискуссии/ АН СССР, Отд. фил. и права. – М.: Наука, 1988. – 416 с.
|
