Тема 1. Представление о науке генетике

Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов. Под наследственностью обычно понимают свойство родителей передавать свои признаки и особенности следующему поколению. Наследственность неразрывно связана с изменчивостью, а потому генетика изучает оба эти свойства организма, то есть является наукой о наследственности и изменчивости. Это одно из важнейших направлений биологии, изучающее общие закономерности, проявляющиеся у всех видов организмов в природе.

Генетика как наука имеет набор методов исследований. К наиболее важным методам относят: гибридологический, цитологический, методы математической статистики.

Обратите внимание на специфический метод исследований генетики – гибридологический. Его важными особенностями являются: использование организмов одного вида с качественными признаками (хорошо различимыми между собой, например, цветной – белый, круглый - удлиненный); скрещивание форм между собой; учет проявления признаков у потомков.

К важнейшим понятиям генетики относят «ген», «генотип», «фенотип»,

При изучении данного раздела обратите внимание на понятие гена. Необходимо уяснить, что ген может рассматриваться с разных точек зрения:

1) как дискретная (неделимая) единица при рассмотрении закономерностей наследования;

2) как участок нуклеиновой кислоты или последовательность нуклеотидов, несущая информацию о функции организма или структуре белка.

Для дальнейшей работы важно хорошо понять различие между генотипом и фенотипом организма. Генотип - это вся наследственная информация организма, содержащаяся в ядре. Для удобства изучения закономерностей наследования отдельных признаков в описании генотипа могут быть использованы небольшое количество генов, определяющих их проявление (например, 1-3 гена).

Фенотип – совокупность признаков организма, он формируется в процессе индивидуального развития организма (онтогенеза). Фенотип зависит как от генотипа (совокупности генов и взаимодействия между ними), так и влияния условий существования.

Обратите внимание на различия в смысле терминов «наследственность», «наследование», «наследуемость».

Начало развитию генетики как научного направления положили исследования Грегора Менделя (1865 г.). Однако, эта работа осталась мало известной для научной общественности. Поэтому официальной датой рождения науки генетики считается 1900 г., когда три ученых в разных странах: Г. де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии переоткрыли закономерности наследования признаков.

Изучите основные этапы развития общей генетики. Прочитайте описание экспериментов, проведенных исследователями в доменделевскую эпоху (XVIII- XIX вв.). Обратите внимание на особенности работ Г.Менделя, разработавшего принципы гибридологического анализа и применившего математический учет проявления признаков в потомстве гибридов. После переоткрытия законов Менделя в 1900 г. была доказана их универсальное проявление на многих живых объектах (растениях, животных, микроорганизмах).

Для развития генетики важное значение имели работы А.Вейсмана. Он первым показал уникальность генеративных (по определению Вейсмана зачатковых) клеток организма, первым дал объяснение биологического значения мейоза и последующего объединения материнских и отцовских ядер при половом размножении, что обеспечивает бесконечное разнообразие наследственных свойств потомства. Прочитайте описание и вникните в основной смысл работы Ч.Дарвина «Происхождение видов».

Н.П. Дубинин выделяет три этапа в развитии генетики. Первый этап - это эпоха классической генетики, длившаяся с 1900 по 1930 гг. Важнейшую роль сыграли работы Т.Г.Моргана и его научной школы, создавшие хромосомную теорию наследственности. Были впервые исследованы явления гетерозиса и отдаленной гибридизации (работы И.В.Мичурина, Л. Бербанка). В 20-х гг прошлого века зародилось направление, изучающее генетические процессы в популяциях (работы С.С. Четверикова, Р.Фишера, С.Райта).

Второй этап - 1930-1953 гг. — этап неоклассицизма в генетике. Открыта возможность искусственного изменения в генах и хромосомах - экспериментальный мутагенез. Было обнаружено, что ген - это сложная система, дробимая на части; обоснованы принципы генетики популяций и эволюционной генетики; создана биохимическая генетика, изучающая процессы биосинтеза в клетке и организме; было получено свидетельство, что молекулы ДНК служат основой для генетической информации. Классические работы по изучению мутаций у микроорганизмов были сделаны в СССР Г.А. Надсоном, Г.С.Филипповым. Вскоре экспериментальный мутагенез была показан у растений (работы Дж.Стадлера).

Работы Н.И.Вавилова заложили основу понимания эволюции культурных растений в центрах происхождения. Им также был закон гомологических рядов наследственной изменчивости, отражающий общие закономерности эволюции видов в природе.

Третий этап - с 1953 года и до настоящего времени - эпоха синтетической генетики, когда была раскрыта структура и генетическая значимость нуклеиновых кислот, а также способы хранения и реализации наследственной информации в клетке. Достижения различных ветвей генетики: биохимической и эволюционной генетики, генетики человека и т.д., - объединившись с молекулярной генетикой, обеспечили синтетический подход к проблеме наследственности.

Интенсивные исследования молекулярной основы наследственности в позволили создать первый трансгенный организм (бактерию) 1973 г. Изучите примеры достижений данного направления генетики.

Прочитайте описание основных этапов развития ветви общей генетики – генетики лесных и парковых растений. Нужно иметь в виду, что древесные растения – сложные объекты для генетических исследований, поскольку отличаются высокой продолжительностью жизни и гетерогенностью, что связано с их способами размножения. Это затрудняет проведение генетических исследований в области генетики лесных пород.

Изучите основные направления исследований лесных пород:

- генетической основы наследственности отдельных ценных пород,

- наследования качества древесины и декоративных признаков;

- особенностей размножения;

- экспериментальный мутагенез и полиплоидия видов;

- видового полиморфизма (разнообразия), которое постепенно развилось в исследование фенотипической и генотипической структуры лесных популяций.

Запомните имена и основные достижения классиков лесной селекции в нашей стране: В. Н. Сукачева, Л. Ф.Правдина, А. С. Яблокова, А. В. Альбенского, С.С. Пятницкого, М. М. Вересина и др.

Достижения генетики постоянно используются в практической деятельности человека, являются теоретической основой для селекции, размножения, культивирования ценных растений и животных. Изучите примеры успешного применения достижений генетики в практике сельского и лесного хозяйства.

Литература: [1, с. 6–21].

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение науке генетике.

2. Какие Вы знаете основные методы генетики?

3. Что такое ген, генотип и фенотип особи?

4. Какие этапы развития генетики выделяются в 20 веке?

5. Опишите основной вклад А.Вейсмана в развитие генетики.

6. Приведите примеры практического применения достижений генетики в различных отраслях хозяйства.

7. Какие направления генетики лесных древесных пород Вы можете указать?

8. Каких известных отечественных генетиков в области генетики и селекции лесных древес­ных пород Вы можете назвать?

Тема 2. Цитологические основы наследственности