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
________________________2010г.
Автор работы
студент группы ЭиУ-232
А.И. Кулешова
________________________2010г.
Реферат защищен
с оценкой
_____________________________
________________________2010г.
Челябинск 2010
| Кулешова А.И. История развития генетики. Вклад русских ученых. – Челябинск: ЮУрГУ, ЭиУ-232, 21 с., библиогр. список – 8 наимен. |
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.
ОГЛАВЛЕНИЕ
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
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. Тейтум опубликовал короткую статью "Генетический контроль биохимических реакций у Neurospora
", в которой сообщили о первых генетических экспериментах на микроорганизмах.
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.
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.
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.
Вавилов является основателем учения об иммунитете растений, положившего начало изучению его генетической природы. Он считал, что устойчивость против паразитов выработалась в процессе эволюции растений в центрах их происхождения на фоне длительного (в течение тысячелетий) естественного заражения возбудителями болезней. Согласно Вавилову, если в результате эволюции растения приобретали гены устойчивости к патогенам — возбудителям болезней, то последние приобретали способность поражать устойчивые сорта благодаря появлению новых физиологических рас. Так, каждый сорт пшеницы может быть восприимчивым к одним расам и иммунным к другим. Новые расы фитопатогенных микроорганизмов возникают в результате гибридизации, мутаций или гетерокариозиса (разноядерности) и других процессов.
Вавилов подразделял иммунитет растений на структурный (механический) и химический. Механический иммунитет растений обусловлен морфологическими особенностями растения-хозяина, в частности, наличием защитных приспособлений, которые препятствуют проникновению патогенов в тело растений. Химический иммунитет зависит от химических особенностей растений.
В работе «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости» Вавиловым было введено понятие «Гомологические ряды в наследственной изменчивости». Понятие было введено при исследовании параллелизмов в явлениях наследственной изменчивости по аналогии с гомологическими рядами органических соединений.
Суть явления состоит в том, что при изучении наследственной изменчивости у близких групп растений были обнаружены сходные аллельные формы, которые повторялись у разных видов (например, узлы соломины злаков с антоциановой окраской или без неё, колосья с остью или без неё и т. п.). Наличие такой повторяемости давало возможность предсказывать наличие ещё не обнаруженных аллелей, важных с точки зрения селекционной работы. Поиск растений с такими аллелями проводился в экспедициях в предполагаемые центры происхождения культурных растений. Следует помнить, что в те годы искусственная индукция мутагенеза химическими веществами или воздействием ионизирующих излучений ещё не была известна, и поиск необходимых аллелей приходилось производить в природных популяциях.
Опубликованию закона предшествовала огромная работа по изучению Вавиловым и его сотрудниками тысяч сортов в течение восьми лет, с 1913 по 1920 год.
Первая (1920) формулировка закона включала в себя две закономерности:
Первая закономерность, которая бросается в глаза при детальном изучении форм у каких-либо линнеонов растений, принадлежащих к одному и тому же роду, — это тождество рядов морфологических и физиологических свойств, характеризующих разновидности и расы у близких генетических линнеонов, параллелизм рядов видовой генотипической изменчивости. Чем ближе генетически виды, тем резче и точнее проявляется тождество рядов морфологических и физиологических признаков.
2-я закономерность в полиморфизме, вытекающая по существу из первой, состоит в том, что не только генетически близкие виды, но и роды проявляют тождества в рядах генотипической изменчивости.
В 1923 году Вавилов включил обсуждение закона в работу «Новейшие успехи в области теории селекции», в которой показал, что благодаря закономерности проявления сортовых различий у видов и родов «можно определённо предвидеть и находить соответствующие формы у изучаемого растения». Действительно, на основе закона гомологических рядов Вавилов и его сотрудники сотни раз предугадывали существование тех или иных форм, а затем и обнаруживали их. Вавилов отмечал, что «общие ряды изменчивости свойственны иногда и очень отдалённым, генетически не связанным семействам». Вавилов допускал, что ряды параллельной изменчивости не обязательно будут полными и будут лишены некоторых звеньев в результате действия естественного отбора, летальных сочетаний генов и вымирания видов. Однако, «несмотря на огромную роль естественного отбора и вымирание многих связующих звеньев, … не представляет затруднений проследить сходство в наследственной изменчивости у близких видов».
Хотя закон был открыт в результате изучения фенотипической изменчивости, Вавилов распространил его действие и на генотипическую изменчивость: «Исходя из поразительного сходства в фенотипической изменчивости видов в пределах одного и того же рода или близких родов, обусловленного единством эволюционного процесса, можно предполагать наличие у них множества общих генов наряду со спецификой видов и родов».
Вавилов считал, что закон справедлив не только по отношению к морфологическим признакам, предвидя, что уже установленные ряды «не только будут пополняться недостающими звеньями в соответствующих клетках, но и будут развиваться, в особенности в отношении физиологических, анатомических и биохимических признаков». В частности, Вавилов отметил, что близкие виды растений характеризуются «сходством химического состава, выработкой близких или одних и тех же специфических химических соединений». Как было показано Вавиловым, внутривидовая изменчивость химического состава (например, эфирных масел и алкалоидов) касается главным образом количественных соотношений при постоянстве качественного состава, тогда как в пределах рода химический состав отдельных видов отличается и количественно, и качественно. При этом в пределах рода «отдельные виды обычно характеризуются теоретически предусматриваемыми химиками изомерами или производными и обычно связаны между собой взаимными переходами». Параллелизм изменчивости характеризует близкие роды с такой определённостью, что «им можно пользоваться в поисках соответствующих химических компонентов», а также «получать синтетически в пределах данного рода при помощи скрещивания химические вещества определённого качества».
Вавилов выяснил, что закон проявляется не только в пределах родственных групп; параллелизм изменчивости был обнаружен «в разных семействах, генетически не связанных, даже в разных классах», но в отдалённых семействах параллелизм не всегда носит гомологичный характер. «Сходные органы и само их сходство являются в данном случае не гомологичными, а только аналогичными».
Закон гомологических рядов не снимал всех трудностей, поскольку было ясно, что одинаковые изменения фенотипических признаков могут быть обусловлены разными генами, а существовавший в те годы уровень знаний не позволял непосредственно связывать признак с определённым геном. В отношении видов и родов Вавилов отмечал, что «мы имеем дело пока в основном не с генами, о которых мы знаем очень мало, а с признаками в условиях определённой среды», и на этом основании предпочитал говорить о гомологичных признаках. «В случае параллелизма отдалённых семейств, классов, конечно, не может быть и речи о тождественных генах даже для сходных внешне признаков».
Несмотря на то, что первоначально закон был сформулирован на основе изучения преимущественно культурных растений, позднее, рассмотрев явление изменчивости у грибов, водорослей и животных, Вавилов пришёл к выводу, что закон носит всеобщий характер и проявляется «не только у высших, но и у низших растений, равно как и у животных».
Прогресс генетики оказал значительное влияние на дальнейшее развитие формулировки закона. В 1936 году Вавилов назвал первую формулировку излишне категорической: «Таково было тогда состояние генетики…». Было принято думать, что «гены идентичны у близких видов», биологи «представляли ген более стабильным, чем в настоящее время». Позже было установлено, что и «близкие виды могут при наличии сходных внешне признаков характеризоваться многими различными генами». Вавилов отмечал, что в 1920 году уделил «мало…внимания роли отбора», сосредоточив основное внимание на закономерностях изменчивости. Это замечание отнюдь не означало забвения теории эволюции, ибо, как подчёркивал сам Вавилов, уже в 1920 году его закон «прежде всего представлял формулу точных фактов, основанных всецело на эволюционном учении».
Вавилов рассматривал сформулированный им закон как вклад в популярные в то время представления о закономерном характере изменчивости, лежащей в основе эволюционного процесса (например, теория номогенеза Л. С. Берга). Он полагал, что закономерно повторяющиеся в разных группах наследственные вариации лежат в основе эволюционных параллелизмов и явления мимикрии.
Вывод по разделу два
Являясь одним из первых генетиков России, Вавилов внес существенный вклад в развитие данной науки, положив начало изучению генетической природы растений.
Николай Константинович Кольцов (3 (15) июля 1872, Москва — 2 декабря 1940 года, Ленинград) — выдающийся русский биолог, автор идеи матричного синтеза.
Начиная свою работу в период расцвета описательной биологии и первых шагов экспериментальной биологии, Кольцов тонко чувствовал тенденции развития биологии и рано осознал значение экспериментального метода. Он проповедовал необходимость экспериментального подхода во всех областях биологии и предсказал его использование даже в эволюционном учении (не противопоставляя экспериментальные методы описательным). Речь шла не о простом биологическом эксперименте, а об использовании методов физики и химии. Кольцов не раз подчеркивал огромное значение для биологии открытия новых форм лучистой энергии, в частности рентгеновских и космических лучей, писал о применении радиоактивных веществ. Чтобы изучить организм в целом, надо использовать все современные знания в области физической и коллоидной химии, необходимо изучать внутри клетки мономолекулярные слои и их роль в разнообразных превращениях веществ. "Биологи ждут, когда эти методы (рентгеноструктурного анализа) будут усовершенствованы настолько, что можно будет при их помощи изучить кристаллическую структуру внутриклеточных скелетных, твердых структур белкового и иного характера". Эта мысль явилась пророческой и реально осуществилась в открытии методом рентгеноструктурного анализа строения молекулы ДНК. Пророческой оказалась и другая идея Кольцова, в которой он также шел от биологии к химии. Исходя из развиваемого им представления, что каждая сложная биологическая молекула возникает из подобной ей уже существующей молекулы, он предсказал, что химики пойдут по пути создания новых молекул в растворах, содержащих необходимые составные части сложных молекул, путем внесения в них затравок готовых молекул той же структуры. Он писал: "Я думаю, что только таким способом удастся синтезировать in vitro белки, и при том не какие-нибудь, а определенные, т. е. синтез которых заранее намечается".
В поле зрения Н.К.Кольцова постоянно находились вопросы генетики. Еще в 1921 г. им была опубликована экспериментальная работа "Генетический анализ окраски у морских свинок". Проводились генетические исследования на дрозофиле. В этих работах ученый видел установление важнейшей связи между генетикой и эволюционным учением. Позднее начались работы по химическому мутагенезу.
Н.К.Кольцов глубоко понимал значение генетики для практики животноводства. В 1918 г. им была организована Аниковская генетическая станция, специализирующаяся по генетике сельскохозяйственных животных. Несколько позже была организована в Тульской области другая станция по птицеводству. В начале 1920 г. обе станции слились в одну. В 1925 г. станция получила название Центральной станции по генетике сельскохозяйственных животных, директором которой в разные годы был Кольцов и его ученики.
Вывод по разделу три
Н.К. Кольцов предугадал дальнейшее развитие генетики, указав таким образом своим последователям путь. Именно благодаря ему и его идеям было сделано множество открытий, таких как химический мутагенез. Еще одна заслуга Кольцова состоит в том, что он привлек для работы на станции много талантливых людей известных впоследствии как создатели целых направлений в генетике и селекции отдельных видов сельскохозяйственных животных.
Крупнейшим достижением экспериментальной генетики было обнаружение возможности искусственно вызывать мутации при помощи разнообразных физических и химических агентов. Немалый вклад в открытие этой возможности внесли русские ученые.
Одними из первых опыты в данной области проделали русские ученые Георгий Адамович Надсон и его молодой сотрудник Григорий Семенович Филиппов, работавшие в Институте рентгенологии и радиологии.
Они получили мутации у дрожжей и низших грибов под действием радия и рентгенных лучей. В результате экспериментов вырастали колонии, отличавшиеся величиной, формой, окраской, дрожжевые клетки изменяли свои биохимические свойства. Таким образом была открыта способность радиации вызывать наследственные изменения.
Также Г.А. Надсон совместно с Э.Я. Рохлиной опубликовал ряд работ, в которых впервые поднимался вопрос о практическом использовании экспериментально полученных мутантов.
Кроме дрожжей и низших грибов, в лабораториях Г.А.Надсона изучалось генетическое действие излучений на бактерии. Было заложено новое направление в науке - популяционная генетика микроорганизмов. Значительное внимание Г.А.Надсон уделял также изучению и анализу роли внутренних и внешних факторов в процессе экспериментального мутагенеза, например, почему разные виды микроорганизмов по-разному реагируют на облучение и как интенсивность и доза облучения влияют на индукцию мутаций. Еще одно направление работ школы Г.А.Надсона - химический мутагенез. Его учениками в 1928 г. были получены данные о возникновении наследственных изменений у дрожжей под действием хлороформа, в 1939 г. - под действием каменноугольной смолы и цианистого калия.
В середине 30-х годов была сформулирована теория, описывающая кинетические зависимости ни активирующего и мутагенного эффекта ионизирующих излучений - так называемая "теория мишени". Важнейшие эксперименты, ставшие основой этой теории, были проведены в период 1931 - 1937 гг. несколькими исследователями, среди которых был и Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский, ставший одним из основателей количественной биофизики ионизирующих излучений.
Тимофеев-Ресовский развивал идеи Н. Кольцова, предполагавшего, что молекулярные наследственные структуры образуются посредством матричного синтеза. Он вел исследования по биофизическому анализу мутационного процесса, впоследствии приведшие к формированию молекулярной биологии как новой синтетической дисциплины. Тимофеев-Ресовский показал, что мутационные изменения затрагивают относительно ограниченную группу атомов в хромосоме. Это открытие впервые переводило мутационный процесс на молекулярный уровень понимания.
Также Николай Владимирович считается одним из основоположников радиобиологии. Ему удалось установить, как влияет доза излучения на интенсивность мутационного процесса. Он обнаружил явление радиостимуляции малыми дозами и провел анализ первичных пусковых механизмов возникновения мутаций под влиянием излучений.
Этот исследователь первым указал на то, что помимо прямых последствий воздействия ионизирующего излучения (т. е. злокачественных новообразований, ожогов, лучевой болезни) существует серьезная опасность возникновения вредных мутаций и накопления их в популяциях.
Одной из важнейших составных частей количественной теории мутационного процесса стали исследования русского ученого по вероятностям возникновения прямых и обратных мутаций.
В 1934 году Тимофеев-Ресовский провел ряд блестящих экспериментов, впервые показавших, что сочетание нескольких рецессивных мутаций, каждая из которых порознь снижает жизнеспособность, может привести к повышению жизнеспособности особей — носителей этих комбинаций. Данные исследования позволили в полной мере понять эволюционное значение явлений рецессивности и доминантности.
Совместно с М. Дельбрюком (впоследствии лауреатом Нобелевской премии) Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский провел работы по моделированию структуры генов. В тот же период в соавторстве с физиком Р. Ромпе он открыл и описал «принцип усилителя» в биологии, ставший одним из общих важнейших принципов современной теоретической биологии. Согласно этому принципу, единичное изменение способно изменить свойства целой особи и привести в действие силы, на несколько порядков большие по затрачиваемой энергии.
Первым, кто обратил внимание на мутации, вызванные химическими веществами, был Н.К.Кольцов, предложивший своему последователю, В.В. Сахарову, продолжить исследования в данной области.
В.В. Сахаров, работая по замыслу Кольцова, использовал 10% раствор йода. По анализу видимых мутаций, сцепленных с полом, в потомстве второго поколения он нашел передаваемые по наследству новые мутации Notch
и "prune"
.
Впервые в мире в 1938 г. В.В. Сахаров сформулировал идею "о специфическом воздействии мутационных факторов", показал различие природы мутаций, возникших спонтанно, и индуцированных физическими и химическими мутагенами.
В наше время сформулированное В.В. Сахаровым положение о том, что специфичность мутагенеза обусловлена как структурой воздействующего фактора, так и особенностями организма, не утратило своего значения и является одним из важнейших обобщений генетики. Цикл работ по изучению мутационного процесса привел к обнаружению роли внутренних факторов (старение, инбридинг и гибридизация) в этом процессе.
Одним из первых В.В. Сахаров поднял вопрос о мутационном последействии колхицина и других мутагенов на растения, что в наши дни обрело ценность, став первоисточником для экологов и исследователей малых доз биологически активных веществ.
Другой исследователь М.Е.Лобашев первым связал процесс возникновения мутаций с репарацией поврежденных генетических структур.
Первые мутагены, открытые Сахаровым, Лобашевым и их сотрудниками, обладали низкой эффективностью, поэтому они не могли заинтересовать практиков.
Новый этап изучения роли химических факторов в процессе мутации был открыт И.А. Рапопортом (1943,46,47) указавшим на мощное мутагенное действие некоторых химических веществ. Он так же организовал широкие работы по использованию химических мутагенов в практике селекции сельскохозяйственных растений.
Так же до войны Рапопорт опубликовал ряд генетических исследований, посвященных другим актуальным проблемам того времени, в частности, он первый показал значение кислородного эффекта в механизме возникновения мутаций.
Вывод по разделу четыре
Русские ученые одними из первых во всем мире начали проводить эксперименты по искусственному получению мутаций, что позволило им сделать выводы о факторах, оказывающих влияние на изменчивость организмов, возможности практического использования новых организмов и возможных последствиях мутаций.
К началу 30-х годов XX в. сложились основы теории гена. Уже первые достижения гибридологического анализа подняли проблему дискретности наследственного материала. Считалось, что ген отвечает за развитие одного признака и передается при скрещиваниях как неделимое целое. Открытие мутации и кроссинговера (нарушения сцепления генов в результате обмена участками между хромосомами) подтверждали неделимость генов. В результате обобщения всех данных определение гена получило следующую формулировку: ген - это элементарная единица наследственности, характеризующаяся вполне определенной функцией, мутирующая во время кроссинговера как целое. Иначе говоря, ген – единица генетической функции, мутации и кроссинговера.
В 1928 г. в лаборатории А.С. Серебровского в Биологическом институте им. К.А. Тимирязева Н.П. Дубинин начал исследовать действие рентгеновых лучей на дрозофил и обнаружил необычную мутацию. Образование щетинок на теле мухи контролируется особым геном scute
. Мутация гена scute
, впервые обнаруженная американским генетиком Пейном (1920), не раз возникала в экспериментах, и при её появлении подавлялось развитие девяти щетинок. Выявленная Дубининым мутация, подавляла развитие всего четырех щетинок. После дальнейших экспериментов стало ясно, что ген не является неделимой генетической структурой, представляет собой область хромосомы, отдельные участки которой могут мутировать независимо друг от друга. Это явление Серебровским ступенчатым аллеломорфизмом.
Одним из крупных достоинств работ по изучению ступенчатых аллеломорфов был количественный метод учета мутантов. Разработав систему, позволяющую количественно оценивать результат каждой мутации, Серебровский, Дубинин и другие авторы тогда же раскрыли явление дополнения одного мутантного гена другим. Это явление было впоследствии переоткрыто на микроорганизмах и получило название комплементации.
Показав мутационную дробимость гена, Серебровский и другие сотрудники его лаборатории, тем не менее, долгое время не могли подтвердить дробимость гена при помощи кроссинговера. Чтобы обнаружить разрыв гена, требовалось проверить огромное число мух. Организовать такой эксперимент удалось только в 1938 г., когда Дубинин, Н.Н. Соколов и Г.Г. Тиняков смогли разорвать ген scute
и проверить свой результат цитологически на гигантских хромосомах слюнных желез дрозофилы.
Вывод по разделу пять
Хотя окончательное решение вопроса, делим ли ген не только мутационно, но и механически, и не было достигнуто в работах русских ученых, они внесли существенный вклад в доказательство делимости гена, что повлекло за собой переход к генетическим исследованиям на микроорганизмах, а значит и переход генетики на молекулярный уровень исследований.
Выяснение основной функции гена как хранителя информации о строении определенной полипептидной цепи поставило перед молекулярной генетикой вопрос: каким образом осуществляется перенос информации от генетических структур (ДНК) к морфологическим структурам, другими словами, каким образом записана генетическая информация и как она реализуется в клетке.
Согласно модели Уотсона - Крика, генетическую информацию в ДНК несет
последовательность расположения оснований. Таким образом, в ДНК заключены четыре элемента генетической информации. В тоже время в белках было обнаружено 20 основных аминокислот. Необходимо было выяснить, как язык четырехбуквенной записи в ДНК может быть переведен на язык двадцати буквенной записи в беках. Решающий вклад в разработку этого механизма был внесен Г. Гамовым. Он предположил, что для кодирования одной аминокислоты используется сочетание из трех нуклеотидов ДНК (нуклеотидом называют соединение, состоящее из сахара {дизоксорибоза}, фосфата и основания и образующее элементарный мономер ДНК). Эта элементарная единица наследственного материала, кодирующая одну аминокислоту, получила название кодона.
Вывод по разделу шесть
На данном этапе один из русских ученых сделал важный шаг к разгадке генетического кода.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По материалам данной работы можно сделать вывод о том, что вклад русских ученых в развитие генетики как науки достаточно велик, однако недооценен. Объясняется это во многом неизвестностью русских научных журналов, публиковавших работы ученых, за рубежом.
Однако значимость открытий, сделанных русскими учеными, остается бесспорной.
Достаточно сложно подробно описать работу, проделанную русскими генетиками, поскольку их эксперименты сложны и многообразны. В рамках данной работы отражены лишь ключевые открытия, определившие дальнейшее развитие науки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Новая Российская энциклопедия: в 12 т. / Редкол.: А. Д. Некипелов, В. И. Данилов-Данильян и др. — М.: Энциклопедия, 2007. Т. 3: Бруней — Винча. — 480 с.
2. Биология – История развития генетики. - http://www.5ka.ru/10/24545/1.html
3. Википедия – Генетика. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Генетика
4. Википедия – Вавилов Николай Иванович. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Вавилов,_Николай_Иванович
5. Николай Кольцов. - http://idbras.comcor.ru/personal/kolzov.htm
6. Владимир Сахаров. - http://idbras.comcor.ru/personal/SakharovVVr.html
7. Надсон Георгий Адамович. - http://persona.rin.ru/view/f/0/23965/nadson-georgij-adamovich
8. Великие ученые ХХ века – Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский. - http://iomn.net/?p=79
|
