Хромосома любого организма содержит длинную непрерыв­ную цепь ДНК, несущую множество генов.

1 В. Рентген (1845—1923), немецкий физик.

Установлены принципиальные их характеристики, имеющие всеобщее и фундаментальное значение, например дискретность и линейное расположение в хромосоме. Другие определенные закономерности, например расщепление признаков в потом­стве гибридов, отмечены только у диплоидных эукариотических организмов.

Методы генетического анализа очень разнообразны, одним из первых является гибридологический. Суть его заключается в скрещивании организмов, отличающихся друг от друга по од­ному или нескольким признакам, и детальном анализе потом­ства.

Такие исследования позволили Г. Менделю сформулиро­вать законы наследования.

Первый, или закон единообразия:

У гибридов первого поколения проявляются признаки толь­ко одного родителя (доминантный признак), не проявляющие­ся при этом признаки Мендель назвал рецессивными.

Второй, или закон расщепления:

В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления; в случае полно­го доминирования четверть особей из гибридов второго поко­ления имеет рецессивный признак, три четверти — доминант­ный.

Третий или закон независимого комбинирования:

Расщепление по каждой паре генов идет независимо от дру­гих пар генов. Этот закон справедлив только в случаях независимого на­следования, когда гены, отвечающие за эти признаки, располо­жены в разных парах гомологичных хромосом.

Понятие наследования признака употребляют обычно как образное выражение, так как наследуется лишь ген, отвечаю­щий за этот признак. Признаки формируются в ходе индивиду­ального развития организма и обусловливаются генотипом и влиянием внешней среды.

Законы генетики носят статистический характер, так как при образовании зиготы сочетание генов имеет случайный харак­тер, а ожидаемый результат скрещивания будет выполняться тем точнее, чем больше число потомков.

Признаки организма (способы их описания с целью разли­чия) можно разделить на две группы — качественные и коли­чественные.

Качественными называют признаки, устанавлива­емые описательным (биологическим) путем (окраска, форма, масть, половые различия). Наследование качественных призна­ков происходит по законам Менделя.

Изменчивость (разнообразие) в целом носит не только каче­ственный, но и количественный характер, который определяет­ся измерением (яйценоскость, масса семян .), Большинство при­знаков, важных при разведении животных и выращивании рас­тений, носит количественный характер.

Живые организмы постоянно испытывают воздействие раз­нообразных факторов Среды обитания. Среда может влиять на формирование как количественных, так и качественных при­знаков. Среда приводит к естественному отбору как фактору эволюции в результате борьбы за существование. Он основыва­ется на преимущественном выживании наиболее приспособлен­ных особей каждого вида и гибели менее приспособленных. Под борьбой за существование понимают внутривидовую и межви­довую конкуренцию, отношения хищник-жертва, взаимодей­ствие с абиотическими факторами Среды и т. д. Однако наряду с конкуренцией существует и взаимопомощь у особей в преде­лах вида.

В процессе эволюции происходит направленное изменение фенотипа и генотипа вследствие размножения организмов. При­способленность к определенным условиям Среды не означает прекращения естественного отбора в популяций. Существует форма отбора, которая постоянно исключает уклоняющихся от нормы особей, — так называемый стабилизирующий отбор.

К середине XX века эволюционная теория Дарвина была дополнена следующими положениями: отрицание наследования приобретенных признаков; доказательство постепенности эво­люционного процесса; осознание эволюции как процесса, про­текающего на популяционном уровне; подтверждение фунда­ментальной роли естественного отбора; выявление механизмов наследственной изменчивости и оценка ее вклада в эволюцион­ный процесс; установление эволюционных закономерностей — онтогенеза (индивидуального развития организма).

Как резюмировал Вернадский, "Живой, динамический про­цесс бытия, науки, связывающий прошлое с настоящим, сти­хийно отражается в среде обитания человечества, является все растущей геологической силой, превращающей биосферу в но­осферу. Это природный процесс, независимый от историчес­ких случайностей"'2.

_

2Вернадский В.И. "Биосфера и ноосфера" — М: 1988.

Законы эволюции требуют дальнейшего изучения, но суще­ствуют современные гипотезы, подкрепленные фактами палеонтологии, биогеографии, сравнительной эмбриологии и био­химии.

Рассматривая эволюцию на молекулярном уровне, можно сказать, что направленная эволюция обусловливает развитие по­пуляции молекул в определенном направлении, благодаря цик­лам селекции, амплификации и мутаций.

Молекулярный био­лог может читать гены какого-либо организма как историчес­кий документ, свидетельствующий о его эволюции, но написан­ный химическим языком (структура молекулы ДНК). В настоя­щее время исследуется и сам механизм, производящий эволю­ционные изменения. Разработанные математические модели эво­люции позволяют выявить общие закономерности эволюции раз­личных систем. Они опираются на теорию информации и само­организации.

Современные данные палеонтологии говорят о квантовом характере видообразования. В соответствии с геологическим временем этот процесс почти мгновенен. Анализ уравнений популяционной генетики показывает, что процесс видообразова­ния похож на фазовый переход.

Биология как наука о жизни

2. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.

НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ АСПЕКТЫ.

Генная инженерия — экспериментальная наука. Возникла на стыке молекулярной биологии и генетики официально в 1972 г., когда в лаборатории П. Берга (Стенфордский университет, США) была получена первая рекомбинантная (гибридная) ДНК на базе объединения генетического материала, полный геном вируса обезьян 40, часть генома измерного бактериофага и гены галактозного оперона.

Генная инженерия нацелена на создание орга­низмов с новыми комбинациями наследственных свойств пу­тем конструирования функционально-активных генетических структур в форме рекомбинантных ДНК из фрагментов гено­мов разных организмов, которые вводились в клетку.

Как отмечалось, впервые рекомбинантную ДНК получи­ла группа П. Берга в 1972 г.

В 1973-74 гг. С. Коэном, Д. Хелинским, Г. Бойером и други­ми учеными впервые сконструированы функционально актив­ные молекулы гибридной ДНК, то есть удалось их клонирова­ние. Были созданы первые, не существующие в Природе, плазмиды (стабилизатор наследства) на базе ДНК из разных видов бактерий и высших организмов, из ДНК лягушки (кодирующей синтез рРНК), морского ежа (контролирующей синтез белков-гистон), и от мыши.

Вскоре аналогичная работа была выполнена в нашей стра­не группой специалистов под руководством С. И. Алиханяна и А. А. Баева.