Законы генетики и мутагенез.

Введение

С давних пор людей интересовали вопросы генетики. Люди давно знали, что дети будь то люди или звери похожи на родителей. Разумеется, изначально это знание основывалось не полноценных научных исследованиях, а лишь на наблюдениях, однако часто помогало сделать практический выбор. Например, телят от коровы с хорошими надоями покупали с удовольствием, а от дающей мало молока брать не хотели; котята от кошки-крысоловки тоже пользовались большей популярностью, чем от обычной.
Переход от бытовых представлений к научным произошел относительно недавно лишь в XIX веке. Из открытий того времени, безусловно, следует отметить сформулированные Грегором Менделем законы генетики, которые легли в основу современной науки. Развитие генетики в России началось несколько позже, в первой четверти XX века. Оно связано с именами таких выдающихся ученых, как Николай Константинович Кольцов, Николай Иванович Вавилов и Юрий Александрович Филипченко. К сожалению, российская (точнее, советская) классическая генетика начиная с 30-х годов XX века подвергалась гонениям, что отбросило нашу страну назад по сравнению с европейскими странами, которые не отказались от проведения исследований.
Лишь в 60-е годы (в то время, как на Западе уже предложена и доказана структура двойной спирали ДНК!) в СССР нчинается возрождение генетики.
В связи с тяжелой судьбой советской генетики, большая часть доступной литературы - переиздания исследований 20-х - начала 30-х годов и переводы трудов заграничных исследователей. Примером может служить фундаментальный учебник «Современная генетика» (авторы - Франциско Айала и Джон Кайгер). Однако есть и отечественная литература, например, многочисленные поздние труды Н.П.Дубинина («Молекулярная генетика и действие излучений на наследственность», «Общая генетика» и др., изданные в конце 60-х начале 70-х годов).
Также разделы, посвященные законам генетики, имеются практически во всех современных учебниках по общей биологии. Велико и число статьей, посвященных жизни и трудам выдающихся ученых, коими, бесспорно, являлись Мендель, Кольцов, Филипченко.
Целью данной работы является изучение основных законов генетики, научные достижений Менделя, Кольцова и Филипченко; раскрытие понятия мутагенеза. В соответствии с целью в работе выделяется 3 главы: общее понятие о науке генетике; законы генетики (открытия Менделя, Кольцова и Филипченко); мутагенез.
Глава I. Общее понятие о науке генетике

Прежде чем приступать к рассмотрению законов генетики, необходимо получить общее представление об этой науке, раскрыть значение некоторых базовых терминов.
Генетика (от греч. génesis - происхождение) - наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшей задачей генетики является разработка методов управления наследственностью и наследственной изменчивостью для получения нужных человеку форм организмов или в целях управления их индивидуальным развитием. Сам термин «генетика» был введен английским ученым Уильямом Бэтсоном (1861 1926) в 1906 году.
Наследственность свойство организмов передавать следующему поколению свои признаки и особенности развития, то есть воспроизводить себе подобных. Каждый вид растений и животных сохраняет в ряду поколений характерные для него черты.
Изменчивость способность организмов изменять свои признаки и свойства. Изменчивость бывает наследственная и ненаследственная. Наследственная изменчивость связана с изменением генотипа.
Генотип совокупность наследственных признаков и свойств, полученных особью от родителей, а также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей. Ген это участок молекулы ДНК, биополимер, являющийся элементарной единицей наследственности.
По сути генетика точная наука, в основе которой лежат методы математической статистики. Математические методы для анализа биологических процессов впервые применил Г.Мендель. За это он получил от своих коллег по Обществу естествоиспытателей шутливое прозвище «наш ботанический математик». Однако от этого подхода отказались в середине XX века в СССР. Достигнув своего апогея и став воистину периодом средневековья в отечественной биологии и медицине, лысенковщина изуродовала и методологию этих наук, изгнав из них в частности математику, и в первую очередь статистику. Как следствие и сегодня биостатистика в России очень слабо развита. Если в интернетовских поисковых системах сделать запрос по маске "biostat*", то в результате поиска мы получим список из нескольких десятков серверов. Среди них сервера Гарвардского университета, Калифорнийского университета и многих других. Анализ этих серверов показывает, что за рубежом биостатистика составляет основу так называемой Evidence-based medicine - научно доказательной медицины. А вот в России картина совершенно иная. Поэтому у многих людей складывается ошибочное впечатление, что генетика наука не точная, имеющая математический аппарат, а гуманитарная и весьма абстрактная. Через призму этого заблуждения исследования великих ученых конца XIX-XX вв. воспринимаются совершенно не так, как должны.

Глава II. Основные законы генетики
Эксперименты и выводы Грегора Менделя
Основные законы наследственности были открыты Грегором Менделем (1822-1884), монахом августинского монастыря, жившем в австрийском городе Брюнне (ныне Брно). Примерно с 1856г. он начал экспериментировать с горохом (Pisum sativum), для того чтобы узнать, как передаются по наследству индивидуальные признаки этого организма. Он наблюдал наследование всего лишь одной пары или небольшого числа альтернативных (взаимоисключающих) пар признаков, используя чистые линии, т. е. потомство одного самоопыляющегося растения, в котором сохраняется сходная совокупность генов. Опыты Менделя и по сегодняшним меркам могт служить прекрасным образцом научного исследования, а разработанный им метод генетического анализа подсчет числа особей каждого класса в потомстве, полученном от определенного типа скрещивания вплоть до возникновения молекулярной генетики в 50-х годах XX века. Используется этот метод и сегодня.
Кроме разработки замечательной методологии научная гениальность Менделя проявилась в его способности сформулировать теорию, объясняющую данные экспериментов, и поставить эксперименты, подтверждающие эту теорию.
Хотя концепция Менделя была представлена, строго говоря, в качестве гипотезы, в действительности это была завершенная теория. Время показало ее фундаментальную полноту и правильность.
Рассмотрим три закона генетики, которые были сформулированы Менделем и названы в его честь.
1. Правило доминирования, или первый закон: при моногибридном скрещивании все потомство в первом поколении характеризуется единообразием по фенотипу и генотипу.
В одном из опытов Мендель изучал наследование формы семян, скрещивая растения с гладкими и морщинистыми горошинами. Результаты были однозначны: у всех гибридных растений первого поколения (F1) семена оказались гладкими независимо от того, материнским или отцовским было растение с такими семенами. Морщинистость как бы маскировалась доминированием гладкости. Аналогичным образом вели себя все семь признаков, отобранные для исследований: у растений первого поколения проявлялся лишь один из альтернативных признаков. Мендель назвал такие признаки (гладкость семян, их желтый цвет и т.п.) доминантными, а альтернативные рецессивными.
Обозначив доминантный признак заглавной буквой «А», а рецессивный строчной «а», запишем этот закон в виде схемы:
Р: АА х аа
G: A A a a
F1: Aа Аа Аа Аа
Позднее ученые открыли механизм неполного доминирования (например, при скрещивании малиновых и белых цветов львиного зева в первом поколении все цветы розовые).
2. Второй закон Менделя формулируется так: при скрещивании гибридов первого поколения их потомство дает расщепление в соотношении 3:1 при полном доминировании и в соотношении 1:2:1 при промежуточном наследовании (неполное доминирование).
Мендель выращивал растения из семян гибридов первого поколени и допускал самоопыление этих растений. В полученном таким образом втором поколении от скрещивания между растениями с гладкими и морщинистыми семенами встречались как гладкие, так и морщинистые горошины. Мендель подсчитал: на 5475 гладких семян пришлось 1850 морщинистых.
Вырастив третье поколение, Мендель заметил, что у растений, выросших из морщинистых семян, семена всегда были морщинистыми. Иначе вели себя растения из гладких семян. Оказалось, что примерно 1/3 из них дает такие же семена, а у 2/3 гладкие и морщинистые семена встречаются в соотношении 3:1. Итак, ½ всех семян (морщинистые и 1/3 гладких) не дают расщепления, остальная же ½ (или 2/3 гладких семян) ведут себя так же, как семена из первого гибридного поколения. Те же результаты были получены для других признаков.
Запишем этот закон схематически:
P: Aa x Aa
G: A a A a
F2: AA Aa Aa aa
AA и Aa это гладкие семена, а аа морщинистые. В третьем поколении, соответственно: АА х АА может дать только гладкие семена, Аа х Аа как гладкие, так и морщинистые, аа х аа только морщинистые.

Введение 3
Глава I. Общее понятие о науке генетике 5
Глава II. Основные законы генетики 7
Эксперименты и выводы Грегора Менделя 7
Исследования Николая Константиновича Кольцова 11
Труд Юрия Александровича Филипченко 15
Глава III. Мутагенез 16
Заключение 18
Литература 20

Литература
1. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М.: Мир, 1987
2. Биостатистика. 1999 - №1. С.15
3. Большая советская энциклопедия./ Под ред. А.М. Прохорова.- М.: Советская энциклопедия, 1971
4. Большая школьная энциклопедия. /Под ред. П.Кошеля. М.: Олма-Пресс, 2000
5. Знамя. 2003, №5
6. Интернет-ресурс http://www.krugosvet.ru
7. Коммерческая биотехнология. 2007, №5
8. Медведев Н.Н. Юрий Александрович Филипченко. - М.: Наука, 2007
9. Михайлов А.И., Черный А.И., Гиляревский Р.С. Научные коммуникации и информатика. - М.: Наука, 1976
10. Наука и жизнь. 2002, №8
11. НГ-Наука. №06 (42) 20 июня 2001