Предмет генетики
Многообразие мира живых организмов огромно. При этом наблюдается одновременно и разнообразие, и сходство живых организмов. Это является фундаментальной особенностью жизни. И закономерно возникает вопрос: как обеспечивается такая особенность?
В ходе наблюдений и исследований ученые-биологи и естествоиспытатели пришли к выводу, что такое большое многообразие живого мира объясняется свойствами, присущими живой природе. Эти свойства – наследственность и изменчивость. Изучением этих фундаментальных свойств занимается генетика.
Таким образом, генетика – это наука, занимающаяся изучением закономерностей изменчивости и наследственности.
Исследования, проводимые генетиками, являются очень важными для развития биологии как науки в целом. В связи с этим Всемирный генетический конгресс 1988 года был проведен под лозунгом «Генетика и единство биологии».
Свойство наследственности отвечает за морфологическую, анатомическую, и функциональную преемственность организмов, что обусловливает их сходство.
Реализация наследственности происходит в процессе наследования в ходе размножения организмов, когда происходит передача информации об особенностях развития организма и его признаках.
Наследственность находится в непрерывной связи с изменчивостью.
Изменчивость – это способность организмов приобретать новые признаки и свойства и утрачивать прежние
Изменчивость дает возможность организмам приспосабливаться к новым условиям окружающей среды.
Наследственность и изменчивость можно проследить в пределах отдельных видом и организмов. Например, человека. Почти по всем признакам люди отличаются друг от друга: морфологические признаки, например, цвет глаз, волос, форма носа и т.д., физиологические, например, восприимчивость к заболеваниям, обмен веществ и т.д. однако, несмотря на различия, каждый человек будет в какой-то степени похожим на своих дальних или близких родственников.
Генетика занимает важное место в системе биологических и медицинских наук, так как научные исследования и достижения генетики позволяют решить множество проблем.
Генетика сыграла ключевую роль также и в разработке и развитии современной теории эволюции. Кроме того, генетика является фундаментальной основой для возникновения молекулярной биологи и играет важную роль в ее развитии.
Практическое значение генетики трудно переоценить. Генетика является теоретической базой для селекции полезных микроорганизмов, для выведения новых сортов растений и пород домашних животных, генетика играет важную роль в практической медицине. Эти знания дают возможность правильно трактовать сущность природных явлений и сущность жизни.
История развития генетики
Вплоть до начала ХХ века явления изменчивости и наследственности объяснялись лишь теоретически. Постепенно накапливались сведения, касающиеся процесса передачи различных признаков от родителей к потомству, однако четких знаний о закономерностях этих процессов биологи того времени еще не сумели выявить.
В 1865 году австрийский естествоиспытатель Г. Мендель проводил опыты с различными сортами гороха. В ходе этих экспериментов он выявил главные закономерности наследования признаков. Результаты исследований Менделя стали основой современной генетики. Однако на тот период времени работы Менделя не привлекли особого внимания. Статья ученого, опубликованная в 1865 году, оставалась невостребованной до 1900 года, когда три ученых – ботаника Г. Де Фриз, К. Корренс, Э. Чермак, проводивших независимо друг от друга опыты по гибридизации растений, обнаружили, что результат их исследований схожи с результатами Менделя. Поэтому 1900 год считается годом становления генетики.
На первом этапе развития генетики утверждаются законы о наследственности, выявленных в ходе опытов, проводившихся на разных видах растений и животных. В 1906 году английским ученым В. Ватсоном были предложены термины «ген» и «генетика». Три года спустя датским ученым В. Йоганнсеном были введены понятия «фенотип», «генотип».
На втором этапе развития генетики была создана и утверждена хромосомная теория наследственности американского ученого Т. Моргана.
На третьем этапе развития генетики были получены искусственным способом мутации. Тогда впервые русскими учеными Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым было впервые открыто, что мутации генов и хромосом происходят под влиянием проникающего излучения. Тогда же были сформированы генетико-математические методы исследования происходящих в популяциях процессов. Заслуга в исследовании генетики популяций принадлежит С. С. Четверикову.
Современный этап развития генетики, который начался с середины 50-х годов ХХ века, характеризуется исследованиями генетических процессов на молекулярном уровне. На данном этапе были совершены величайшие открытия:
- создание модели ДНК
- определение сущности гена
- расшифровка генетического кода.
В 1969 году был впервые синтезирован ген вне живого человека. Позже ученые смогли ввести нужный ген в клетку и изменить наследственность в желаемую сторону.
Главными задачами современной генетики являются:
- исследование новых закономерностей наследственности и изменчивости
- поиск путей практического применения полученных сведений.
Методы генетики
Главным методом при исследовании процессов наследственности и изменчивости является гибридологический анализ. Этот метод был использован во время опытов еще Г. Менделем. Гибридологический анализ состоит в гибридизации отличающихся друг от друга альтернативными признаками организмов, и в дальнейшем детальном анализе этих признаков у полученного потомства гибридов.
Еще один метод генетики – цитогенетический метод, который позволяет изучить процесс материальной наследственности в поколениях отдельных клеток. То есть цитогенетический метод является инструментом для изучения количества, формы и размеров хромосом.
Для исследования функционирования хромосом при клеточном делении, а также для изучения механизма их самовоспроизведения используются биофизические, биохимические, физиологические методы.
Феногенетический метод позволяет изучить действие гена и его проявление в индивидуальном развитии организма. Основой этого метода является трансплантация различных тканей, пересадка ядер одной клетки в другую, метод культуры тканей из одиночных клеток и т.д.
В методах генетики часто присутствуют элементы математической статистики.
Популяционный метод применяется при изучении частоты распределения отдельных генов, генотипов и хромосомных аномалий в обособленных человеческих популяциях. Этот метод дает возможность предсказать развитие наследственных заболеваний, определить генетическую историю популяции, выявить возможные последствия родственных браков.
Таким образом, основными методами исследований в генетике являются:
- метод гибридологического анализа
- цитогенетический метод
- биофизические, биохимические, физиологические методы
- феногенетический метод
- популяционный метод
- элементы математической статистики
