Какие ученые занимались изучением наследования признаков

Обновлено: 17.05.2024

Генетика—- наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В ее основу легли закономерности наследственности, установленные выдающимся чешским ученым Грегором Менделем (1822—1884) при скрещивании различных сортов гороха.

Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития.Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма.

В то же время в природе существуют различия между особями как разных видов, так и одного и того же вида, сорта, породы и т. д. Это свидетельствует о том, что наследственность неразрывно связана с изменчивостью.

Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является то, что признаки и свойства любого организма есть результат взаимодействия двух факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждой особи. Поскольку условия среды никогда не бывают одинаковыми даже для особей одного вида или сорта (породы), становится понятным, почему организмы, имеющие одинаковые генотипы, часто заметно отличаются друг от друга по фенотипу, т. е. по внешним признакам.

Задачи генетики вытекают из установленных общих закономерностей наследственности и изменчивости. К этим задачам относятся исследования: 1) механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм к дочерним; 2) механизма реализации этой информации в виде признаков и свойств организмов в процессе их индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды; 3) типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ; 4) взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора как движущих факторов эволюции органического мира.

Генетика является также основой для решения ряда важнейших практических задач. К ним относятся: 1) выбор наиболее эффективных типов гибридизации и способов отбора; 2) управление развитием наследственных признаков с целью получения наиболее значимых для человека результатов; 3) искусственное получение наследственно измененных форм живых организмов; 4) разработка мероприятий по защите живой природы от вредных мутагенных воздействий различных факторов внешней среды и методов борьбы с наследственными болезнями человека, вредителями сельскохозяйственных растений и животных; 5) разработка методов генетической инженерии с целью получения высокоэффективных продуцентов биологически активных соединений, а также для создания принципиально новых технологий в селекции микроорганизмов, растений и животных.

При изучении наследственности и изменчивости на разных уровнях организации живой материи (молекулярный, клеточный,

организменный, популяционный) в генетике используют разнообразные методы современной биологии:гибридологический -гибридизация (скрещивание) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, с последующим анализом потомства , цитогенетический-микроскопическое изучение хромосом человека, биохимический - позволяет обнаружить нарушения в обмене веществ, вызванные мутациями генов и, как следствие, изменением активности различных ферментов , генеалогический- метод изучения характера наследования определенного признака или оценки вероятности его появления в будущем у членов изучаемой семьи, основанный на выяснении родственных связей (родословной) и прослеживании признака среди всех родственников. , близнецовый - используется для выяснения наследственной обусловленности признаков и хорошо демонстрирует взаимоотношения между генотипом и внешней средой.

Первый этап ознаменовался открытием Г. Менделем (1865) факторов наследственности и разработкой гибридологического метода,т. е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства. Мендель впервые осознал, что, начав с самого простого случая - различия по одному-единственному признаку и постепенно усложняя задачу, можно надеяться распутать весь клубок закономерностей наследования признаков. Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена - величайшего открытия естествознания XX в., а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии. В 1901-1903 г.г. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.

Второй этап характеризуется переходом к изучению явлений наследственности на клеточном уровне (цитогенетика). Т. Бовери (1902-1907), У .Сэттон и Э .Вильсон (1902-1907) установили взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз).

Третий этап в развитии генетики отражает достижения молекулярной биологии. И связан с использованием методов и принципов точных наук - физики, химии, математики, биофизики и других. А также изучение явлений жизни на уровне молекул. Объектами генетических исследований стали грибы, бактерии, вирусы. На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами. Таким образом, третий, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности и селекции растительных и животных организмов, выявил важную роль генетики в медицине, в частности, в изучении закономерностей наследственных болезней и физических аномалий человека.

Почему ты похож на родителей? Почему у тебя такой же цвет глаз или волос, как у мамы или папы? Что такое гены и как они работают? Чем прославилась овечка Долли? Ответы на эти и многие другие вопросы дает генетика.

Что изучает генетика?

Генетика изучает, каким образом передаются отличительные признаки клеток из одного поколения в другое Это наука о том, как от родителей к детям передаются цвет глаз, форма носа, рост и даже определенные черты характера. Но не думай, что генетика занимается изучением только человека. Наследственность характерна для всех живых существ. И растения, и животные также передают характерные им черты из поколения в поколение.

Зарождение генетики

Какого цвета твои глаза, волосы, кожа? Почему у тебя такие же вьющиеся волосы, как и у твоей мамы? Почему ты очень похож на своих родителей, но не являешься их полной копией? Почему листики одного дерева такие разные? Ответы на все эти вопросы дает один из самых интересных разделов биологии — генетика.

Первые шаги

В течение очень длительного периода людям была непонятна причина схожести родственных организмов. Ситуация изменилась в 60-х гг. XX в., когда австрийский биолог и ботаник, монах августинского монастыря в Брно Грегор Мендель начал проводить опыты на горохе в монастырском саду. Он хотел узнать, каким образом определенные признаки живых существ передаются из одного поколения в другое.

Опыты Менделя

Менделя интересовали высота растения, цвет цветков и форма горошин. Занимаясь перекрестным опылением гороха, он тщательно анализировал получаемые результаты и наблюдал, какие именно признаки и в каком поколении передавались по наследству. Причем каждый раз в перекрестном опылении участвовали специально отобранные растения с теми признаками, которые, как думал Мендель, обязательно должны передаться последующему поколению.

В чем заключалась суть экспериментов биолога?

Одним из признаков, которые исследовал Мендель, был цвет цветков гороха. В своих первых опытах он отобрал только те сорта, которые цветут белыми и красными цветками. Мендель был уверен, что после скрещивания в первом поколении (поколение F1) будут растения как с белыми, так и с красными цветками. Каково же было его удивление, когда абсолютно все цветки оказались красными!

Такой результат не только не остановил ученого, но и заставил продолжить эксперименты. Мендель опылил цветки полученных растений первого поколения их же пыльцой и ожидал совершенно логичного результата — красных цветков. Но снова его предположения не оправдались: во втором поколении (поколение F2) 75% всех цветков были красными, а оставшиеся 25% — белыми!

В чем причина?

Такой неожиданный результат вовсе не огорчил ученого. Благодаря полученным данным он пришел к выводу о том, что у каждого растения не один, а два гена, которые принимают участие в передаче определенных признаков. Он назвал красный цвет гороха главным, доминантным, а белый — рецессивным, уступающим признаком.

При наличии двух разных генов (например, красного и белого), определяющим при цветении будет доминантный ген. Поэтому, если у растения есть оба гена (красный и белый), на цвет цветка будет влиять доминантный ген красного цвета. А тот факт, что среди дочерних растений могут быть и цветки белого цвета, говорит лишь о наличии этого гена у растения.

У одного и того же гена может быть две или более разновидностей: одна — сильная, вторая — слабая. Сильная разновидность называется доминирующей, а слабая — рецессивной.

Роль генов

Главная заслуга Грегора Менделя заключается в том, что он изложил основы генетики — принципы передачи наследственных признаков от родителей к потомкам. Мендель пришел к выводу о том, что в живом организме за любой наследуемый признак (рост, цвет глаз, волос, кожи, форма уха у человека, листа и стебля у растений и т.д.) отвечают два гена. И во время воспроизводства каждый родитель отдает своему потомку только один ген из каждой пары. Это означает, что дочернее поколение наследует по одному гену у каждого родителя, и таким образом в организме потомка образуется новая пара генов.

Что такое ген?

Гены и рост клеток

С ростом человека число клеток увеличивается. При этом каждая часть тела состоит из определенных клеток кожи, мышц, внутренних органов и т.д, — имеющих разное назначение и свойства. У тебя может возникнуть логичный вопрос откуда клетки знают, где им расти? Почему на месте рук всегда вырастают руки, а не нос? Об этом даже подумать страшно! Конечно, теоретически такая опасность есть, но мудрая природа придумала молекулу, в которой зашифрован весь план нашего развития, — молекулу ДНК. Она есть внутри абсолютно каждой клетки нашего организма.

Именно ДНК содержит информацию о том, что и где у нас вырастет. Эту молекулу каждый из нас получает в наследство от родителей. Поэтому мы и похожи на них. У каждого живого существа своя молекула ДНК которая определяет наличие хвоста, рогов, длинных ушей и т.д. За каждый из этих признаков отвечает отдельный участок ДНК который называется ген. Ученые подсчитали, что таких генов более 30 000.

Генетика занимается не только изучением, но и изменением генов. Например, уже сегодня биологи научились менять гены некоторых растений. Эти растения так и называются — генно-модифицированные. Так, биологи вывели сорта помидоров, которые менее прочих чувствительны к холоду, а также несъедобные для насекомых овощи.

Где расположены гены?

Гены находятся в небольших элементах, похожих на спагетти, которые называются хромосомы. Хромосомы расположены в ядре клетки. Следует иметь в виду, что у различных живых организмов количество хромосом разное. В клетке человека находятся 23 пары хромосом, т.е. 46 в каждой клетке причем одна половина хромосом достается от одного родителя, другая — от другого.

Две последние из 46 хромосом (X и У) определяют пол человека. Девочка наследует две Х-хромосомы, а мальчик — одну Х-хромосому и одну У-хромосому.

Как работают гены?

Каждый ген выполняет свою работу. ДНК в гене выдает особые инструкции (такие же, как, например, в кулинарных книгах) для производства белка в клетке.

Наследственная информация животного и растительного мира

Гены передают наследственную информацию не только у человека, этот процесс свойственен всем живым организмам. Именно поэтому вокруг нас такое разнообразие животных и растений. Взять, например, породы собак. Для каждой породы характерны свои отличительные признаки, которые передаются из одного поколения в другое. Одни собаки очень маленькие, другие — очень большие. У одних длинная шелковистая шерсть, у других ее и вовсе нет.

У собак породы далматин есть гены, отвечающие за количество черных и белых пятен. Волнистая шерсть карликового пуделя и пятна на шкуре жирафа также определяются особыми генами, передающими этот признак по наследству.

Что произойдет, если ген окажется поврежденным?

Сегодня гены являются предметом скрупулезного изучения генетиков всего мира. Ученые хотят достоверно знать, какие именно белки вырабатываются каждым геном и за что именно отвечает каждый белок. Их также интересуют заболевания, вызванные тем, что какой-то ген имеет измененную структуру и неправильно выполняет свою работу. Изменение гена называется мутацией.

По мнению исследователей, именно мутации являются одной из причин многих серьезных заболеваний, например рака. Менее значительные проблемы со здоровьем возникают в случае нехватки гена или наличия лишних частей гена в хромосоме.

Клонирование

Скорее всего, ты слышал о знаменитой овечке Долли. Это первое существо, полученное путем клонирования взрослого животного. Почему именно взрослого? Дело в том, что искусственное клонирование животных началось с 60-х гг. XX в. В течение 35 лет ученым удалось клонировать лягушку, мышь и даже несколько овечек. Но генетический материал для этих клонов был взят на стадии эмбрионов, а Долли получила мировое признание, так как была клонирована на основе материала, взятого у взрослого животного.

В природе широко распространено естественное клонирование. У многих растений образование новой особи происходит вегетативно, т.е. из части организма родителя. Естественное клонирование происходит у некоторых видов ящериц и броненосцев. Самки и самцы огненных муравьев также клонируются независимо друг от друга. У человека естественными клонами являются идентичные (однояйцовые) близнецы

Что такое клонирование?

Клонирование — это создание организма с тем же набором генов, который содержится в исходной копии. Это означает, что полученный клон генетически идентичен тому организму, из которого взята ДНК. Ты уже знаешь, что любое живое существо вырастает из одной яйцеклетки, при этом половину генетического материала оно получает от одного родителя, а вторую половину — от другого.

В случае клонирования весь генетический материал берется из клетки одной особи. Происходит это следующим образом: из оплодотворенной яйцеклетки удаляется ядро и переносится в другую, неоплодотворенную яйцеклетку, ядро которой было предварительно удалено. Затем эта яйцеклетка пересаживается суррогатной матери. Сейчас такая процедура успешно применяется для клонирования различных животных: крыс, кошек, собак, коров и т.д.

Клонирование овечки Долли

В 1996 г. стало известно о первом удачном опыте клонирования млекопитающих. В результате многочисленных экспериментов, проведенных под руководством британского эмбриолога Яна Уилмута, родилась овечка Долли.

Ягненок Долли, родившийся 5 июля 1996 г., оказался первой генетической копией другого организма - донора клетки. Однако далеко не все попытки клонирования овцы были удачными. В ходе эксперимента ученые заменили ДНК в 277 яйцеклетках, из которых около 30 смогли развиться до состояния Эмфиона, а выжило и выросло только одно животное!

Для клонирования Долли были использованы клетки вымени взрослой овцы-донора. Причем брались замороженные клетки уже умершего к тому времени животного. Интересно, что в случае с Долли суррогатной матерью была овца с черной шерстью, а Долли родилась с белой, т.е. точно такой же, как и овца, у которой был взят генетический материал.

Если ли у Долли родители?

Каждый из нас является результатом объединения генов, полученных от мамы и от папы. Поэтому каждый ген в нашем организме присутствует в двух экземплярах: один — от папы, один — от мамы.

Что касается клонирования овечки Долли, то у нее не было ни отца, ни матери. Ведь для создания клона была взята неоплодотворенная яйцеклетка от одной особи.

Из этой яйцеклетки убрали всю генетическую информацию, т.е. ядро, и ввели генетическую информацию от другой овцы (из клетки ее вымени).

В результате такого слияния возникла яйцеклетка, в которой был двойной набор генов, но не потому, что одна половина из них была от папы, а вторая половина — от мамы, а потому, что из клетки второй овцы было взято ядро с двойным набором генов. Затем эту яйцеклетку подсадили в организм третьей овцы — суррогатной матери. Вряд ли этих животных можно считать родителями Долли.

С точки зрения генетики, Долли является полным клоном того животного, из клетки вымени которого было взято ядро.

Можно ли клонировать мамонтов?

Казалось бы, какая разница, кого клонировать? В случае с мамонтами, например, в качестве суррогатной матери можно использовать слониху, в качестве донора энуклеированной (безъядерной) яйцеклетки — тоже, а источником генетической информации мамонта могут стать очень хорошо сохранившиеся в условиях вечной мерзлоты останки этих животных.

По данным ученых клеточная структура таких останков представлена довольно хорошо: в клетках есть белки, ядра, ДНК и т.д. Казалось бы, чисто технически все компоненты клонирования в наличии. Однако возникает вопрос сможет ли генетическая информация мамонта реализовать заложенную в ней программу в условиях Яйцеклетки слона? Слон и мамонт — близкие виды, но не идентичные. Несмотря на внешнюю похожесть, на генетическом уровне у них миллионы различий (как, например, у человека и шимпанзе). Может случиться так, что генетическая программа мамонта не будет работать в яйцеклетке слона.

Еще одна проблема — состояние ДНК останков мамонта. Все дело в том, что под действием множества факторов очень длинная молекула ДНК со временем распадается. Генетическая информация мамонта представлена в виде определенного генетического текста, благодаря которому можно понять принадлежность ДНК именно этому биологическому виду.

Для клонирования мамонта нужно найти ядро клетки с неповрежденной ДНК. Это не так-то просто: в клетках большинства доступных ученым останков молекула ДНК уже наверняка разделилась на нескольких кусочков. Восстановить ее — это примерно то же самое, что разорвать журнал на множество мельчайших клочков, а потом пытаться собрать его. Так что клонирование мамонтов по-прежнему остается вопросом будущего.

Однако сейчас это одна из самых известных областей биологии, которую многие ученые призывают считать полностью самостоятельной научной дисциплиной.

Сегодня мы поговорим о том, что такое генетика, кого считают его основоположником, дадим основные понятия этой науки и вкратце опишем используемые в ней методы, которые позволяют проводить исследования.

Генетика — это.

В научной литературе можно найти различные определения этого термина, однако все они сводятся к тому, что генетика – это один из разделов биологии, изучающий биологические законы наследственности и изменчивости живых организмов, согласно которым протекают процессы генетических вариаций.

Многие учёные-генетики позиционируют генетику как отдельную науку (а не всего лишь раздел биологии), изучающую передачу различных признаков от родителей детям при помощи генетического материала, а также изменения индивида вследствие взаимодействия генотипа особи с окружающей средой.

В зависимости от объекта исследования различают генетику животных (в т.ч. человека), растений и микроорганизмов. Если отталкиваться от методов исследования, то генетику можно разделить на молекулярную, медицинскую, радиационную и др. Роль генетики трудно переоценить.

Ей пользуются в медицине, микробиологии, сельском хозяйстве, генетической инженерии и других сферах человеческой деятельности.

Генетика – относительно молодая наука. Датой её становления как самостоятельной дисциплины считается 1900 год, когда группа авторитетных учёных подтвердила правоту положений теории Гектора Менделя (подробней о нём будет сказано ниже).

Комбинация наследственности и изменчивости ярко прослеживается у людей.

С одной стороны, дети в той или иной степени похожи на родителей (что-то берут от отца, а что-то от матери) или даже на более ранних предшественников (бабушек, дедушек). С другой стороны, дети имеют собственный неповторимый фенотип.

Основоположник генетики

Основоположником генетики заслуженно считается австрийский ботаник и естествоиспытатель (к тому же ещё и монах) Грегор Мендель.

Второй закон Менделя (закон расщепления признаков) касается гибридов второго поколения (полученных путём скрещивания гибридов первого поколения), в котором особи с рецессивным признаком составляют только ¼ часть от общего числа потомства.

Третий закон Менделя является продолжением второго закона и говорит о том, что расщепление по любому признаку проходит независимо от других признаков. То есть гомологичные хромосомы каждой пары расходятся к полюсам клетки при мейозе в случайном порядке (вне зависимости от остальных пар).

Г.Мендель в своих исследованиях значительно опередил уровень развития биологической науки того времени и остался непонятым (точнее непризнанным) своими современниками.

К тому же его теория противоречила общепринятым научным постулатам, а соперничество в научном мире ничуть не меньше, чем в любых других областях (в экономике, политике, торговли и т.д.).

Методы генетики

В распоряжении генетиков имеется несколько исследовательских методов.

Основной и старейший из них (предложен самим Г. Менделем) – гибридологический, основанный на скрещивании и последующем анализе особей, полученных в результате такого скрещивания. Данный метод позволяет проследить закономерность наследственности и изменчивости на протяжении поколений, понять взаимное влияние доминантных и рецессивных генов.

Цитогенетический метод нацелен на изучение кариотипа человека – количества, строения и формы хромосом, составляющих наследственную основу клетки. С помощью данного метода можно создать карту хромосом и судить об отсутствии или наличии наследственных заболеваний.

Генеалогический метод – универсальный метод медицинской генетики, в основе которого лежит составление родословной. По результатам исследования родословной можно оценить поведение доминантных и рецессивных генов, а врач имеет возможность сделать заключение о вероятности возникновения некоторых заболеваний.

Близнецовый метод рассматривает влияние наследственности и факторов окружающей среды на формирование фенотипа, представляющего собой совокупность специфических признаков конкретного организма (черты лица, цвет глаз, строение внутренних органов и т.д.).

Обнаружено, что если один из однояйцевых близнецов страдает каким-либо психическим расстройством (например, шизофренией), то вероятность присутствия идентичного заболевания у второго близнеца составляет около 90%.

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (3)

Многие считают генетику лженаукой, так как ее обоснованные прогнозы кажутся чем-то похожим на предсказания. Процессы, которые изучает эта отрасль очень сложны, потому теория не всегда совпадает с практикой.

Слушайте, научная терминология — это всё скучно, серо и однообразно. Лучше бы примеров из жизни.

Например, у мамы густой кудрявый волос, а папа с молодости с проплешинами — каким будет ребёнок? Генетическая рулетка.

Или согрешила породистая самка Шпица с богатой родословной с какой-нибудь дворняжкой безродной — какими родятся щенки? Вот это генетика и её чудеса.

Учитывая как растет население планеты, за генетикой наше будущее! У человечества не будет выбора, когда оно будет не в состоянии себя прокормить. Именно генномодифицированные продукты, помогут избежать массового голода.

Читайте также: