Какие условия способствовали активному развитию генетики в 20 веке кратко

Обновлено: 04.07.2024

Генетика – это область биологии, занимающаяся изучением закономерностей и материальных основ наследственности и изменчивости организмов, а также механизмов эволюции живого.

Наследственность – это свойство организма передавать из поколения в поколение признаков строения, физиологических свойств и характера индивидуального развития.

Изменчивость – это свойство, противоположное наследственности. Изменчивость заключатся в способности изменения наследственных задатков под воздействием внешней среды.

Периодом наибольшего развития генетики можно считать несколько последних десятилетий, когда генетика вышла на первые позиции современной биологической науки.

Основные закономерности наследственности были установлены в результате опытов над растениями и животными. Историю развития генетики можно разделить на три основных этапа.

Первый этап развития генетики

Началом первого этапа развития генетики считается открытие Грегором Менделем в 1865 году свойства дискретности наследственных факторов, и разработка им гибридологического метода исследования наследственности. Г. Мендель по праву считается основателем науки генетики.

Такое свойство, как дискретность наследственности выражается в том, что отдельно взятые свойства организма и признаки развиваются под контролем генов – наследственных факторов, которые в процессе слияния гамет и образовании зиготы не растворяются и не смешиваются, а в процессе формирования новых гамет наследуются независимо друг от друга.

Однако, открытия Менделя в тот период развития биологии были опережающими, и поэтому не получили должного распространения. Значение открытий Менделя было по праву оценено лишь в 1900 г, когда три биолога – де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак – независимо друг от друга проводили опыты, результаты которых оказались аналогичными выводам Менделя. Результаты гибридизации, проведенные в начале ХХ века, подтвердили законы наследования Менделя и доказали из универсальность по отношению ко всем живым организмам, размножающимся половым путем. Таким образом, законы Менделя были переоткрыты в 1900 году.

Готовые работы на аналогичную тему

В ходе этих опытов, закономерность наследования признаков исследовались на примере целостного организма. Законы наследственности, открытые Менделем, стали основой теории гена, которое стало величайшим открытием в естествознании ХХ века. Именно благодаря этому генетика стала стремительно развивающейся отраслью биологии.

В 1901 -1903 гг. де Фризом была выдвинута теория мутационной изменчивости. Эта теория сыграла огромную роль в дальнейшем развитие генетики.

Второй этап развития генетики

На втором этапе развития генетики происходит переход к изучению механизма наследственности на уровне клеток – цитогенетика.

В 1902 – 1907 гг. учеными Т. Бовери, У. Сэттоном и Э. Вильсоном была установлена взаимосвязь между законами наследования Менделя и распределением хромосом в процессе митоза и мейоза:

Митоз – это Клеточное деление
Мейоз – процесс созревания половых клеток.

В ходе развития учения о клетке было уточнено строение, формы и количество хромосом, и это позволило установить, что гены, которые контролируют те или иные признаки, являются участками хромосом. Это открытие стало главной предпосылкой становления хромосомной теории наследственности. Исследования американского генетика Т. Г. Моргана и его коллег, проведенные в 1910-1911 гг. на мухах дрозофилах, оказали решающее значение на процесс развития этой теории. В ходе этого исследования ученые установили, что гены располагаются в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления. Число групп сцепления соответствует числу пар гомологичных хромосом. Гены одной группы сцепления способны изменить комбинацию в ходе процесса созревания половых клеток благодаря явлению кроссинговера, что является основой одной из форм наследственной изменчивости организмов.

Кроме этого, на втором этапе развития генетики были установлены закономерности наследования признаков, связанных с полом.

Современный этап развития генетики

Третий этап развития генетики связан с достижениями молекулярной биологии. На этом этапе в процессе изучения явлений жизни на молекулярном уровне широко используются методы и принципы точных наук, таких как химия, физика, математика.

Грибы, вирусы и бактерии стали объектами генетических исследований.

Согласно этой теории, каждым геном контролируется синтез одного фермента. В свою очередь, фермент осуществляет контроль за одной реакцией из ряда биохимических процессов, которые лежат в основе проявления внутреннего или внешнего признака организма.

Эта теория имела решающее значение в определении физической природы гена как элемента наследственной информации.

в 1953 году, на основе результатов опытов генетиков и биохимиков, а также данных рентгеноструктурного анализа, Ф. Крик и Дж. Уотсон сформировали структурную модель ДНК, имеющую форму двойной спирали. Эта модель хорошо согласуется со способностью этого соединения к самоудвоению генетического материала и сохранению его в поколениях, от клетки к клетке. Этими свойствами молекул ДНК объясняется и молекулярный механизм изменчивости, который предполагает, что любые ошибки самоудвоения генетического материала ДНК и отклонения от исходной структуры гена, возникшие однажды, будут воспроизводится в дальнейшем в дочерних нитях ДНК.

Позже эти положения были подтверждены путем экспериментов. Понятие гена уточнилось, ученые сумели расшифровать генетический код и принцип его действия в ходе синтеза белка в клетке.

Помимо этого, ученым удалось найти методы получения мутаций искусственным путем, с помощью которых были созданы совершенные сорта растений и выведены новые штаммы микроорганизмов – продуцентов аминокислот и антибиотиков.

В современной генетике появилось новое направление – генная инженерия.

Генная инженерия – это система приемов, которые дают возможность создавать искусственные генетические системы.

Основой генной инженерии является универсальность генетического кода, которая выражается в следующем: триплеты нуклеотидов ДНК программируют включение аминокислот в белковые молекулы всех организмов – человека, животных, растений, бактерий, вирусов. Это позволяет синтезировать новый ген либо выделить ген из одной бактерии и ввести его в генетический аппарат не имеющей этот ген бактерии.

Таким образом этот развития генетики открыл новые возможности направленного, контролируемого вмешательства в процессы наследственности и селекцию. Современный этап определил важность генетики в медицине, в частности, в исследовании закономерностей наследственных заболеваний и физических аномалий.

Развитию генетики в ХХ столетии способствовали несколько факторов. В первую очередь науке были полностью развязаны руки после многовекового гнета. Ученые получили возможность спокойно исследовать человеческое тело. Но генетика смогла развиваться именно в ХХ веке из-за того, что появились технологии, такие как электронные микроскопы, различая аппаратура для изучения хромосом и ДНК. Но даже в наше время технологии еще не настолько развиты чтобы полностью изучить природу ДНК и расшифровать эти цепочки.

Активное развитие генетики началось только в последней трети 20 века, поэтому она считается сравнительно молодой наукой. В современном научном знании исследования генетики учитываются не только в биологии и медицине, но и в истории, спорте, криминалистике. В статье мы рассказали о том, как появилась генетика и почему она имеет такое большое значение в нашей жизни.

Развитие генетики как науки

Сегодня генетика является одной из основополагающих наук современной биологии. Но так было не всегда. Несмотря на то, что люди издревле интересовались наследственностью, наблюдая за тем, как живые существа приобретают черты своих родителей, им не удавалось объяснить механизмы передачи наследственных черт потомкам.

Генетика — наука, специализирующая на изучении закономерностей, материальных основ и механизмов наследственности, изменчивости и эволюции живых организмов. Возникновение генетики связывается с развитием сельского хозяйства, разведением домашних животных и рядом крупных открытий в биологии и медицине.

Под наследственностью понимается свойство живых организмов из поколения в поколение передавать потомкам признаки старения, физиологические особенности и специфический характер индивидуального развития.

В современной науке историю становления генетики представляют в форме поэтапного развития.

Второй этап ознаменован рядом важнейших открытий, сделавших генетику одной из самых развивающихся отраслей биологии. Американский генетик Т. Морган вместе со своими учениками А. Стертевантом, К. Бриджесом и Г. Меллером эмпирическим путем сформулировал и доказал хромосомную теорию наследственности. Это новое направление получило название цитогенетики и стало величайшим достижением естествознания первой половины прошлого века.

Передача наследственной информации (генов) от родителей к потомкам основана на передаче хромосом, в которых расположены гены в определенном и линейном порядке. Вывод был сделан на основе изучения закономерностей наследования на мушках дрозофилах в 1910–1911 гг.

В результате этого открытия Морган и американский цитолог Э. Вильсон выяснили и утвердили механизм определения пола, установив закономерности наследования свойств, сцепленных с половыми признаками. Определение хромосомной теории наследственности повлияло на становление и развитие современной молекулярной биологии.

К достижениям второго этапа развития науки можно также отнести:

определение основ биохимической, популяционной и эволюционной генетики;
доказательство того, что молекула ДНК является носителем наследственной информации;
становление основ ветеринарной генетики и ее последующее развитие.

В 1953 году молекулярные биологи Ф. Крик и Дж. Уотсон обнаружили структуру ДНК и расшифровали генетический код, благодаря чему был определен молекулярный механизм изменчивости. Под этим механизмом подразумевается, что однажды возникшие отклонения в структуре гена и ошибки самоудвоения ДНК будут впоследствии повторятся в дочерних нитях ДНК. Это положение позволило разработать способы искусственного получения мутаций, на основе которых разработаны новые сорта растений и штаммы микроорганизмов.

Также это способствовало возникновению генной инженерии, ставшей одним из основных направлений современной генетики.

Генная инженерия — это совокупность приемов и технологий, которые позволяют выделять гены из организма для осуществления последующих манипуляций и создания искусственных генетических систем.

Это открытие обеспечило качественно новый виток в развитии медицины, в особенности, в изучении закономерности заболеваний, передающихся наследственным путем.

Основные понятия и методы генетики

К фундаментальным понятиям науки относятся наследственность и изменчивость, присущие каждому живому организму. Наследственность определяет свойство организма воспроизводить совокупность признаков, которыми обладали его предки. Механизмы изменчивости, напротив, приводят к трансформации комбинаций наследственных признаков или обретению совершенно новых черт у особей данного вида под влиянием внешних изменений окружающей среды. Изменчивость может развиваться в виде мутаций, необходимых для выживания в новых условиях жизни.

Для понимания важны и другие определения:

ген — специфический участок молекулы ДНК, отвечающий за хранение и передачу определенного наследственного признака;
популяция — группа особей одного вида;
генотип — совокупность всех генов и наследственных факторов организма;
фенотип — целостность биологических свойств и признаков живого организма, возникших в ходе индивидуального развития под влиянием внешней и внутренней среды;
аллели — альтернативные формы одного и того же гена, которые находятся в одинаковых локусах и определяют различные варианты становления одного признака;
доминантность подразумевает форму взаимодействия между аллелями одного гена, в рамках которой один из генов — доминантный — подавляет проявление другого;
рецессивность характеризует признак подавляемого гена из аллельной пары, который не развивается в гетерозиготном состоянии;
хромосома представляет собой линейную структуру, в которой расположены гены;
локус — часть хромосомы, в которой находится определенный ген.

В современной генетике применяются различные методы изучения наследственности и изменчивости. К ним относятся:

гибридологический метод является основным методом, который состоит в скрещивании организмов, имеющих различные друг от друга признаки, а также последующее изучение их потомства;
генеалогический метод специализируется на анализе родословных и позволяет предупредить возникновение заболеваний, имеющих генетический характер;
популяционный метод помогает выявить наследственные заболевания как в определенных странах, так и в отдельных группах населения;
цитогенетический метод применяется в изучении строения хромосом и изменчивости их количества. Позволяет на раннем этапе выявить хромосомные болезни, характеризующиеся нарушением числа хромосом или с изменением их строения;
биохимический и биофизический методы изучают наследственные патологии, которые возникают по причине генных мутаций, нарушающих строение и скорость синтеза белков. На основе методов изучается химический состав и строение определенных частей клеток.

Этические проблемы развития медицинской генетики

Стремительное развитие современной науки спровоцировало возникновение вопросов относительно этической стороны генетических исследований в медицине. Ученые, философы, политики и социологи сформулировали ряд этических проблем применения генных технологий: доступность генетических обследований, необходимость перинатального генетического тестирования, формирование способов обеспечения конфиденциальности.

На основании этих вопросов в медицинской генетике был сформирован ряд основополагающих правил:

Правило конфиденциальности подразумевает запрет передачи информации о результатах генетического исследования без письменного согласия пациента.
Правило правдивости заключается в том, что врач обязан ставить пациента в известность обо всех исследованиях, которые он планирует провести. Даже в крайних случаях — когда вмешательство необходимо для спасения жизни — пациент или его представители должны быть уведомлены о планирующихся операциях.
Правило информированного согласияи уважения автономности пациента регулируется правовыми и юридическими нормами, которые регламентируют проведение медицинских вмешательств. Согласно этому правилу, любое генетическое обследование должно осуществляться строго по согласию пациента или его представителей.
Несмотря на официальный статус, мнения ученых по перечисленным правилам все еще расходятся, так как их реализация не всегда применима к конкретной ситуации. Такая неоднозначность еще больше усугубляет и углубляет этические проблемы развития генетики в медицине.

Законы генетики

Воплощение законов генетики можно обнаружить только при рассмотрении большого количества организмов, так как они имеют статистический характер. При этом четкость проявления того или иного генетического закона зависит от количества параллельных наблюдений. Рассмотрим основные законы:

Закон единообразия гибридов первого поколения является первым законом Менделя. Его также называют законом доминирования признаков. Суть состоит в том, что при моногибридном скрещивании двух гомозиготных организмов у гибридов первого поколения проявятся только доминантные признаки. По фенотипу и генотипу все поколение будет однообразно и вберет в себя признаки только одного из родителей.
Закон расщепления — второй закон Менделя, основанный на наблюдениях за самоопылением гибридов первого поколения, при котором происходит расщепление признаков у второго поколения в числовом отношении 3:1 по фенотипу и 1:1:2 по генотипу. То есть образуется не одна, а две фенотипические группы — доминантная и рецессивная.
Закон независимого наследования признаков определяет третий закон Менделя. Определив закономерности наследования одной пары признаков, Мендель занялся изучением наследования двух или более пар разнообразных признаков. В результате скрещивания гомозиготных растений, которые отличались по разным признакам, он обнаружил, что в потомстве они комбинировались так, словно их наследование происходило независимо друг от друга. Из этого ученый сделал вывод, что пары альтернативных признаков, которые находятся в каждом организме, не смешиваются при образовании гамет, а по одному от каждой пары переходят в них в чистом виде.
Закон сцепленного наследования или закон Моргана основан на знании о том, что в одной хромосоме расположено множество генов, так как число признаков организма намного выше количества хромосом. Наследование признаков, гены которых расположены в одной хромосоме, передается совместно и не может распределяться по отдельности.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости сформулирован советским ученым Н. И. Вавиловым в 1920 году. Его суть заключается в том, что генетически близкие виды обладают сходными рядами наследственной изменчивости.

Значение генетики в современном мире

Развитие современной генетики уже достигло небывалых высот в изучении человека и особенностей его наследственности. Генетика активно используется в медицине и биологии, криминалистике, вирусологии, истории и других областях. При этом для человечества первостепенное значение представляют достижения генетики в медицине, которые проявляются в следующих функциях:

проведение генетического тестирования для предупреждения зачатия или рождения ребенка с наследственными патологиями;
использование генетических методов в борьбе с раком;
генетический анализ шизофрении;
применение выявленных закономерностей в наследственных заболеваниях для производства медикаментов;
возможность точного диагностирования наследственных заболеваний.

Ученые предсказывают, что уже в начале следующего века станет известна информация о работе каждого гена из генома человека, а также будут созданы технологии лечения большинства неизлечимых болезней.

Такова теоретическая основа генетической науки, а если вам срочно нужно решить задачи по генетике, обращайтесь к специалистам сервиса ФениксХелп.

История генетики начинается с выведения гибридов (скрещивания растений или животных). Даже невооруженным взглядом было заметно, что признаки родителей как-то проявляются и у потомков. Но общего понимания механизма наследования не было. И тогда в 19-м веке начался поиск путей передачи этих признаков от родителей к потомству.

Монах Грегор Иоганн Мендель провел успешный эксперимент в этой сфере и смог обосновать его результаты. Он выбрал для исследования горох посевной, поскольку он является самоопыляющимся, а значит, пыльца от других особей вероятнее всего не попадет на них без помощи экспериментатора. К тому же горох давал большое потомство, что делало эксперимент весьма показательным.

История генетики в 20-м веке

Продолжаем краткое изложение истории генетики:

В начале века были открыты материальные носители наследственности (гены). Был изучен процесс мейоза, определена связь между хромосомами и наследственностью.

Т.Г. Морган начал проводить исследования на мушках дрозофилах (на которых и в данный момент проходит много исследований, так как у них меняются поколения каждые две недели, имеются явно различимые наследственные признаки и всего четыре пары хромосом). Морган вывел хромосомную теорию наследственности.

Далее подробно изучались гены. Н.И.Вавилов отметил сходные признаки у близкородственных видов и открыл закон гомологических рядов наследственной изменчивости.

В 1944 г. было определено, что наследственность связана с ДНК.

В 1953 г. была исследована структура ДНК.

В 1997 году было совершено первое клонирование млекопитающего животного (овцы Долли).

В 2003 г. был полностью расшифрован геном человека. Он доступен для любого пользователя на сайте национального центра биотехнологической информации.

Новейшее открытие точечного редактирования генов (CRISPR/Cas9) позволяет победить множество заболеваний и выводит генетику на совершенно новый уровень!

Добавить интересную новость

Добавить анкету репетитора и получать бесплатно заявки на обучение от учеников

user->isGuest) < echo (Html::a('Войдите', ['/user/security/login'], ['class' =>'']) . ' или ' . Html::a('зарегистрируйтесь', ['/user/registration/register'], ['class' => '']) . ' , чтобы получать деньги $$$ за каждый набранный балл!'); > else < if(!empty(\Yii::$app->user->identity->profile->first_name) || !empty(\Yii::$app->user->identity->profile->surname))< $name = \Yii::$app->user->identity->profile->first_name . ' ' . \Yii::$app->user->identity->profile->surname; > else < $name = ''; >echo 'Получайте деньги за каждый набранный балл!'; > ?>-->

Lorem iorLorem ipsum dolor sit amet, sed do eiusmod tempbore et dolore maLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempborgna aliquoLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempbore et dLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempborlore m mollit anim id est laborum.

28.01.17 / 22:14, Иван Иванович Ответить +5

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetu sed do eiusmod qui officia deserunt mollit anim id est laborum.

28.01.17 / 22:14, Иван ИвановичОтветить -2

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing sed do eiusmod tempboLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod temLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempborpborrum.

Вступление в XX век ознаменовалось в биологии бурным развитием генетики. Важнейшим исходным событием явилось новое открытие законов Менделя. В 1900 году законы Менделя были переоткрыты независимо сразу тремя учеными – Г. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э.Чермаком в Австрии.

Далее последовал ряд эмпирических открытий и построение различных теоретических моделей.

Начало XX века принято считать началом экспериментальной генетики, которая принесла множество новых эмпирических данных о наследственности и изменчивости. Выделим следующие основные открытия:

1) открытие дискретного характера наследственности;

2) обоснование представления о гене и хромосомах как носителях генов;

3) представление о линейном расположении генов;

4) доказательство существования мутаций и возможность вызывать их искусственно;

5) установление принципа чистоты гамет, законов доминирования, расщепления и сцепления признаков;

6) разработка методов гибридологического анализа;

7) разработка методов исследования процесса, связанного с нарушением сцепления генов в результате обмена участками между хромосомами и др.

Важно отметить, что все эти и другие открытия были экспериментально подтверждены, строго обоснованы.

В первой половине XX века интенсивно развивались теоретические аспекты генетики. Особенно большую роль сыграла хромосомная теория наследственности, разработанная в 1910 – 1915 гг. в трудах А.Вейсмана, Т.Моргана, А.Стертеванта, Г.Дж.Меллера и др. Первые 30 лет XX века прошли в борьбе представителей различных концепций наследственности. Так, например, против хромосомной теории наследственности выступал У.Бэтсон, который считал, что эволюция состоит не в изменениях генов под влиянием внешней среды, а в накоплении генетических утрат.

Т.Морган (1866 – 1945) – американский биолог и генетик. Основные научные работы посвящены вопросам хромосомной теории наследственности. С 1910 года начал изучение наследования мутаций у дрозофилы. Совместно с А.Стертевантом, Г.Дж.Меллером и К.Бриджесом экспериментально обосновал представление о материальных носителях наследственности, что привело к созданию хромосомной теории наследственности. Установил закономерности сцепления генов и кроссинговера, в результате чего был полностью выяснен цитологический механизм менделеевских законов. Это открытие послужило стимулом для разработки генетических основ теории естественного отбора. Нобелевская премия по физиологии и медицине (1933).

Г.Меллер(1890 – 1967) – американский генетик. Основные научные исследования – генетика животных, экспериментальный мутагенез. Впервые экспериментально доказал (1927) возможность искусственной индукции мутаций на модели дрозофилы под воздействием ионизирующих излучений. Совместно с А.А.Прокофьевой-Бельговской определил (1935) размеры генов у дрозофилы. Нобелевская премия по физиологии и медицине (1946).

К.Бриджес(1889 – 1938) американский биолог. Сформулировал теорию генетического баланса, с которой связано определение пола животных, установил (1916) группы сцепления у дрозофилы и связь этих групп с определенными хромосомами.

А.А.Прокофьева-Бельговская(1903 – 1984) – советский цитогенетик. Основное направление научных исследований – цитогенетика человека и животных. Впервые установила число и морфологию хромосом лосося, форели и др. рыб. Исследовала хромосомы человека в норме и патологии. Подготовила первые кадры врачей и исследователей в этой области.