Генетика и эволюция
Лекция
Генетика – наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов. Наследственность – это свойство всех живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. Изменчивость – свойство всех живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки. Элементарные единицы наследственности – гены. Ген — участок хромосомы (или молекулы ДНК), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака или синтез одной белковой молекулы.
Закономерности, по которым признаки передаются из поколения в поколение, первым открыл чешский ученый Грегор Мендель. Основой работ Менделя был так называемый гибридологический метод. Суть этого метода заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга какими-либо признаками, и в последующем анализе характера этих признаков у потомства. Гибридологический метод до сих пор лежит в основе исследований всех генетиков. Скрещивание двух организмов с разной наследственностью называется гибридизацией, потомство называют гибридным, а отдельную особь – гибридом.
Ставя опыты, Мендель придерживался нескольких правил. Во-первых, работая с садовым горохом, он использовал для скрещивания растения, которые относились к разным сортам. Так, например, у одного сорта горошины всегда были желтые, а у другого – всегда зеленые. Так как горох самоопыляемое растение, то в природных условиях эти сорта не смешиваются. Такие сорта называют чистыми линиями. Во-вторых, чтобы получить больше материала для анализа законов наследственности, Мендель работал не с одной, а с несколькими родительскими парами гороха. В-третьих, Мендель намерено упростил задачу, наблюдая за наследованием не всех признаков гороха сразу, а только одной их пары. Для своих опытов он выбрал цвет семян гороха – горошин.
В тех случаях, когда родительские организмы отличаются лишь по одному признаку (например, только по цвету семян или только по форме семян), скрещивание называют моногибридным. В-четвертых, имея математическое образование, Мендель применил для обработки данных количественные методы: он не просто замечал, каков цвет у семян потомства, но и точно подсчитывал, сколько таких семян появилось.
Надо добавить, что Мендель очень удачно выбрал для опытов горох. Горох легко выращивать, в условиях Чехии он размножается несколько раз в год, сорта гороха отличаются друг от друга рядом хорошо заметных признаков, и, наконец, в природе горох самоопыляем, но в эксперименте это можно предотвратить, и можно опылять это растение пыльцой с другого растения, т.е. перекрестно.
Если пользоваться терминами, которые появились позже, то можно сказать, что клетки растений гороха одного сорта содержат по два гена только желтой окраски, а гены растений другого сорта – по два гена только зеленой окраски. Гены, расположенные в одних и тех же местах хромосом и отвечающие за развитие одного признака, называют аллельными. Если организм содержит два одинаковых аллельных гена (например, оба гена зеленого цвета семян или, наоборот, оба гена желтизны семян), то такие организмы называют гомозиготными. если же аллельные гены различны (т.е один из них определяет желтую окраску, а другой зеленую окраску семян), то такие организмы гетерозиготными. Чистые линии образованы гомозиготными растениями, поэтому при самоопылении они всегда воспроизвоядт один вариант проявления признака. В опытах Менделя это был один из двух возможных цветов – желтый или зеленый. Не на забывать, что в то время о генах, хромосомах, митозе и мейозе не было еще известно.