مقدمة

تمتلك النظم البيولوجية القدرة على تخزين ونقل المعلومات في صورة هياكل ووظائف نشأت في الماضي نتيجة لتطور طويل.

تم اكتشاف العناصر الجينية المتنقلة التي تورطت في الظواهر البيولوجية العامة مثل تثبيت النيتروجين ، ونمو الخلايا الخبيثة ، وعمل الجهاز المناعي وتكييف البكتيريا مع المضادات الحيوية ، والطفرات غير المستقرة ، والوراثة الأمومية.

علم الوراثة هو علم الأحياء الوراثي وتنوع الكائنات الحية وطرق إدارتها.

المفهوم المركزي لعلم الوراثة هو "الجين". هذه وحدة أولية للوراثة ، تتميز بعدد من العلامات.

تم وضع أساس الوراثة بموجب قوانين الوراثة ، التي اكتشفها عالم الأحياء النمساوي جي. ميندل عندما أجرى سلسلة من التجارب على عبور أنواع مختلفة من البازلاء.

الاتجاهات الرئيسية لعلماء الأبحاث - علماء الوراثة:

1. دراسة جزيئات الحمض النووي التي هي حماة المعلومات الوراثية لكل نوع حي ، وحدات الوراثة.

2. دراسة آليات وأنماط نقل المعلومات الوراثية.

3. دراسة آليات تحقيق المعلومات الوراثية في علامات وخصائص المعيشة الحية.

4. توضيح أسباب وآليات التغيرات في المعلومات الوراثية في مراحل مختلفة من تطور الكائن الحي.

\u003e تاريخ تطور علم الوراثة كعلم

بعد نشر تعاليم تشارلز داروين على نطاق واسع ، كان الباحث الاسكتلندي ف. جينكينز من أوائل النقاد الذين أشاروا إلى نقطة ضعف في النظرية. في عام 1867 ، لاحظ أنه في النظرية الداروينية ليس هناك وضوح حول كيفية تراكم التغييرات في السلالة. بعد كل شيء ، في البداية ، تحدث التغييرات في السمات فقط في بعض الأفراد. بعد العبور مع الأفراد الطبيعيين ، لا ينبغي ملاحظة التراكم ، ولكن التخفيف من هذه الصفة في النسل. وهذا هو ، لا يزال الجيل الأول؟ التغييرات في الثانية؟ التغييرات ، وما إلى ذلك حتى الاختفاء التام لهذه الميزة. لم يجد تشارلز داروين إجابة على هذا السؤال.

وفي الوقت نفسه ، يوجد حل لهذا السؤال. حصل على معلم في مدرسة الرهبنة في برنو (الجمهورية التشيكية) ج. ميندل. في عام 1865 ، تم نشر نتائج عمله على تهجين أنواع البازلاء ، حيث تم اكتشاف أهم قوانين الوراثة. أظهر المؤلف أن خصائص الكائنات الحية تحددها عوامل وراثية منفصلة.

حتى قبل نشر كتاب تشارلز داروين ، أراد أن يتتبع مصير التغيرات في الأنماط الجينية في أجيال مختلفة من الهجينة. وكان الهدف من الدراسة البازلاء. استغرق مندل نوعين من البازلاء - مع البذور الصفراء والخضراء. بعد أن عبر هذين الصنفين ، وجد البازلاء مع البذور الصفراء فقط في الجيل الأول من الهجينة. عن طريق التلقيح الذاتي الهجينة التي حصل عليها ، حصل على الجيل الثاني. ظهر فيه أشخاص يحملون بذور خضراء ، لكنهم كانوا أصغر بشكل ملحوظ من تلك الموجودة في الصفراء. بعد حساب عدد هؤلاء وغيرهم ، توصل مندل إلى استنتاج مفاده أن عدد الأفراد الذين لديهم بذور صفراء يشير إلى عدد الأفراد ذوي اللون الأخضر بنحو 3: 1.

في موازاة ذلك ، أجرى سلسلة من التجارب الأخرى مع النباتات ، تتبع علامة في عدة أجيال. في كل تجربة في الجيل الأول ظهرت واحدة فقط من علامات الوالدين. مندل يطلق عليه المهيمن. سمة تختفي مؤقتا ، ودعا المتنحية. في جميع التجارب ، كانت نسبة عدد الأفراد ذوي السمات المهيمنة إلى عدد الأفراد ذوي السمات المتنحية بين الجيل الثاني الهجينة في المتوسط ​​3: 1.

لذلك ، يمكن القول أنه عند عبور النباتات ذات السمات المعاكسة ، فإن ذلك لا يمثل تخفيفًا للسمات ، ولكن قمع إحدى السمات بآخر ؛ لذلك ، من الضروري التمييز بين السمات السائدة والمتنحية.

ذهب مندل أبعد من ذلك في تجاربه. انه ذاتية التلقيح الهجينة من الجيل الثاني وتلقى الهجينة من الجيل الثالث ثم الجيل الرابع. وجد أن الهجينة من الجيل الثاني مع سمة المتنحية لا تنقسم في الأجيال الثالثة أو الرابعة خلال مزيد من التكاثر. حوالي ثلث الهجينة المهيمنة من الجيل الثاني تتصرف بنفس الطريقة. ينقسم ثلثي الهجينة المهيمنة عند التبديل إلى الهجينة من الجيل الثالث ، مرة أخرى بنسبة 3: 1. الجيل الثالث الهجينة ذو السمات المتنحية الناتجة عن هذا التقسيم وثلث الهجينة المهيمنة لا ينقسم أثناء الانتقال إلى الجيل الرابع ، وينقسم الجيل الثالث المتبقي من الهجينة ، ومرة ​​أخرى بنسبة 3: 1.

توضح هذه الحقيقة حقيقة مهمة: يمكن أن يكون للأفراد الذين يحملون نفس العلامات الخارجية خواص وراثية مختلفة ، أي أنه وفقًا للنمط الظاهري ، من المستحيل الحكم مع اكتمال كافٍ حول النمط الوراثي. إذا لم يكتشف الفرد الانشقاق في السلالة ، فيُطلق عليه اسم متماثل الزيجوت ، وإذا كان كذلك ، فسيكون غير متماثل الزيجوت.

نتيجة لذلك ، صاغ ج. مندل قانون توحيد الهجينة من الجيل الأول: الجيل الأول من الهجينة بسبب مظهر المظاهر السائدة فقط فيها دائمًا موحد. ويسمى هذا القانون أيضا أول قانون مندل أو قانون الهيمنة. ومع ذلك ، ظلت نتائج بحثه غير معروفة تقريبًا لمدة 35 عامًا تقريبًا - من عام 1865 إلى عام 1900.

في عام 1900 ، تم اكتشاف قوانين مندل بشكل مستقل من قبل ثلاثة علماء في آن واحد ، من قبل ج. دي فريس في هولندا ، سي. كورينس في ألمانيا وإي سيرماك في النمسا. في عام 1909 ، قدم العالم الدنماركي V. Iogansen مفهوم "الجين" (من الكلمات اليونانية "الأصل").

نظرية الكروموسومات الوراثية ، التي تم تطويرها في الأعوام 1910-1915 في كتابات أ. وايزمان ، ت. مورغان ، أ. سترايفانت ، ج. الكروموسومات التي توجد بها الجينات.

في عام 1944 ، وجد الكيميائيون الأمريكيون (O. Avery وغيرهم) أن الحمض النووي هو الناقل لخاصية الوراثة.

منذ ذلك الوقت بدأ التطور السريع للعلوم ، واستكشف المظاهر الرئيسية للحياة على المستوى الجزيئي. في نفس الوقت لأول مرة ظهر مصطلح جديد لهذا العلم - البيولوجيا الجزيئية. تدرس البيولوجيا الجزيئية كيف وإلى أي مدى يتم تحديد نمو وتطور الكائنات الحية وتخزين ونقل المعلومات الوراثية وتحويل الطاقة في الخلايا الحية وغيرها من الظواهر من خلال هيكل وخصائص الجزيئات المهمة بيولوجيا (البروتينات والأحماض النووية بشكل رئيسي).

في عام 1953 ، تم فك تشفير بنية الحمض النووي (F. Crick، D. Watson). أظهر فك تشفير الحمض النووي DNA أن جزيء الحمض النووي يتكون من سلسلتين متعددتين للنكليوتيد التكميلي ، كل منهما يعمل كمصفوفة لتخليق سلاسل جديدة مماثلة. خاصية مضاعفة الحمض النووي توفر ظاهرة الوراثة.

كان فك تشفير بنية الحمض النووي ثورة في البيولوجيا الجزيئية ، التي فتحت فترة من الاكتشافات المهمة ، التي كان الاتجاه العام فيها هو تطوير الأفكار حول جوهر الحياة ، وطبيعة الوراثة ، والتقلب ، والتمثيل الغذائي. وفقًا للبيولوجيا الجزيئية ، تعد البروتينات جزيئات كبيرة جدًا معقدة ، العناصر الهيكلية لها هي الأحماض الأمينية. يتم تحديد بنية البروتين من خلال تسلسل الأحماض الأمينية. في الوقت نفسه ، من بين 100 معروف في الكيمياء العضوية للأحماض الأمينية ، يتم استخدام عشرين فقط في تكوين بروتينات جميع الكائنات الحية. ما زال من غير الواضح لماذا توليف هذه الأحماض الأمينية العشرين بروتينات العالم العضوي. عمومًا ، في أي مخلوق يعيش على الأرض ، يوجد 20 حمضًا أمينيًا و 5 قواعد و 2 كربوهيدرات وفوسفات واحد.

بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، ونتيجة لزيادة الصفات البصرية للمجاهر وتحسين الأساليب الخلوية ، أصبح من الممكن مراقبة سلوك الكروموسومات في الأمشاج والزيجوت.

بدأت الأسس المادية للوراثة تتلاشى منذ حوالي 50 عامًا ، عندما فكك ف. كريك و ج. واتسون بنية الحمض النووي. قبل ذلك بفترة طويلة ، أدرك علماء الأحياء ، الذين يدرسون نقل الصفات الوراثية عند العبور ، أن كل صفة تم تحديدها بواسطة جسيم منفصل ، والذي كان يسمى الجين. اتضح أن الجينات تكمن في نواة الخلية ، في الكروموسومات. بعد اكتشاف دور الحمض النووي وآلية تخليق البروتين ، أصبح من الواضح أن الجين هو جزء من سلسلة الحمض النووي الذي يتم فيه تسجيل بنية جزيء معين من البروتين. في بعض الجينات ، هناك 800 زوج من النوكليوتيدات فقط ، في جينات أخرى - حوالي مليون زوج. في البشر ، فقط حوالي 90 ألف الجينات.

كل حبلا لجزيء الحمض النووي عبارة عن سلسلة من أربعة أنواع من الوحدات - نيوكليوتيد ، يتكرر بترتيب مختلف. عادةً ما تُعتبر النيوكليوتيدات أزواجًا ، حيث أنه في جزيء الحمض النووي ترتبط سلسلتان وجزيئاتهما بواسطة روابط متقاطعة في أزواج. أربعة أنواع من النوكليوتيدات ، أربعة "أحرف" تسمح لك بكتابة نص وراثي تقرأه آليات تخليق البروتين في الخلية الحية. تسببت مجموعة من ثلاثة نيوكليوتيدات متتالية ، تعمل من خلال آلية نقل معقدة إلى حد ما ، في قيام الريبوسوم - وهو جسيم داخل الخلايا يشارك في تخليق البروتينات - بالتقاط حمض أميني معين من السيتوبلازم. ثم تملي النيوكليوتيدات الثلاثة التالية من خلال الوسطاء على الريبوسوم الذي يضعه الأحماض الأمينية في سلسلة البروتين إلى الموضع التالي وبالتالي يتم الحصول على جزيء البروتين تدريجياً. المعلومات المسجلة في الحمض النووي من قبل ثلاثة أضعاف أزواج النيوكليوتيد كافية لبناء كائن حي جديد مع جميع معالمه.

يتم تخزين المعلومات الوراثية كتسلسل النيوكليوتيدات. ينتقل في الخلية من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. في أثناء هذا التفاعل ، يتم إعادة إنتاج جزء من تسلسل الحمض النووي ، ويتم تصنيع الجين وتوليف المرسال. إن تتابع messenger RNA الذي يتألف من حبلا واحد فقط هو مكمل لتسلسل النيوكليوتيدات لخيط DNA الذي يشفره.

ولد فرع جديد من علم الوراثة - علم الجينوم ، الذي يدرس الجينوم كله. حتى وقت قريب ، على أساس التقدم المحرز في البيولوجيا الجزيئية والهندسة الوراثية ، كان من الممكن قراءة النصوص الوراثية لفيروسات الفطريات ، وبكتيريا الخميرة ، وأخيرا في عام 1998 ، بعد 8 سنوات من العمل الشاق ، تمكنا من قراءة الجينوم لحيوان متعدد الخلايا ، وهو خيط صغير (الدودة الصغيرة التي تعيش في التربة). فك شفرة الجينوم البشري. يتكون جينوم النيماتودا من حوالي 100 مليون زوج من النوكليوتيدات. يتكون الجينوم البشري من 3 مليارات زوج. تم إنشاء البرنامج الدولي "الجينوم البشري". تقوم المختبرات في مختلف البلدان بالإبلاغ عن بيانات فك تشفير النوكليوتيدات (التسلسل) إلى قاعدة البيانات الدولية ، ويمكن لكل باحث الوصول إليها.

نتائجها ضرورية لفهم أصل البشر والأنواع الأخرى ، وتطور الجزيئات والخلايا ، وتفاعل المعلومات مع تدفق المواد والطاقة في النظم الحية. اليوم ، قام العلماء بفك تشفير بنية وموقع جميع الجينات الموجودة في جسم الإنسان. لكن الأمر سيستغرق الكثير من الوقت والمال لفهم قوانين سير الجينات - وهي نتيجة تحول العازفين المنفردين (جينات) إلى أوركسترا متناغمة.

تمت صياغة القانون الوراثي بواسطة E. Haeckel في عام 1866 بناءً على أفكار C. Darwin وأبحاث F. Muller. لذلك ، يطلق عليه قانون الجينات الحيوية E. Haeckel-F. Muller. تم توضيح القانون الوراثي في ​​عام 1910 بشكل أساسي من قِبل A. N. Severtsev (1866 - 1936) ، الذي ابتكر نظرية التخليق النسبي.

وفقًا لهذا القانون ، تتكرر الأجنة في عملية النمو بشكل مختصر إلى حد ما المسار التطوري الذي يجتازه أجدادهم ، أي أن هناك تشابهًا بين التطور الجنيني والعملية التطورية. لقد ثبت الآن أن أجنة الأشكال العليا من الحيوانات تشبه أجنة الأشكال السفلى. المراحل التنموية المبكرة للجنين متشابهة بشكل ملحوظ في جميع الفقاريات ، وليس من السهل التمييز بين الجنين البشري وجنين الخنزير أو الدجاج أو الضفدع أو السمك. قد لا يكون التكرار (إعادة تلخيص) في التولد البيني للخصائص النشوء والتطور ، غير مكتمل ، مع بعض التشوهات المرتبطة بالمزيد من التحولات التطورية ، على وجه الخصوص ، قد تتكرر ميزات المراحل التطورية المقابلة لأشكال الأسلاف.

إن أهم إنجاز للتكوين الحيوي هو تكوين أجهزة برمجة وراثية ، مما يسمح بتوحيد ما تم تحقيقه. تؤدي المنافسة بين البرامج المختلفة في الكفاح من أجل الوجود إلى نتيجتين مهمتين:

أولاً ، الانتقاء الطبيعي يحسن برامج التنمية الفردية للأفراد.

ثانياً ، تحدث برمجة اتجاه تطور الأنواع. في هذه الحالة ، يصبح المحيط الحيوي نفسه جهاز البرمجة. بعد كل شيء ، فإنه يحدد خصائص وسرعة واتجاه التحولات التطورية للأنواع التي تشكل تكوينها.

تاريخ علم الوراثة كعلم بدأ منذ وقت ليس ببعيد ، تقريبًا من النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، وذلك بعمل الراهب التشيكي جريجور مندل. قبل ذلك ، كان الناس لا يعرفون ما الذي يكمن وراء وراثة وتنوع الكائنات الحية. لم يتم إجراء أي بحث منهجي في هذا المجال. منذ العصور القديمة ، كانت هناك فرضيتان حول سبب كون الأحفاد مثل أسلافهم. هذه هي فرضيات الميراث المباشر وغير المباشر.

وفقًا لفرضية الميراث المباشر ، تم افتراض أن كل جزء من جسم الوالد ، كل خلية من خلاياه ، ينقل خصائص بنيته إلى السليل. جاءت فرضية الميراث غير المباشر من حقيقة أن جميع أجزاء الجسم لا تشارك في تكوين المنتجات التناسلية ، وأنها تتشكل في عزلة ، وبالتالي لا يتم نقل التغييرات حياة الوالد إلى أحفاد.

التزم تشارلز داروين بالفرضية الأولى ، والتي كانت خطأ. ولهذا السبب ، لم يتمكن من دحض أحد منتقدي نظريته التطورية ، الذي كتب ما يلي. إذا كان لدى حيوان واحد أي علامة ، فحينها ينتقل إلى الجيل التالي ، سيكون له "اليسار ، والآخر إلى ½ ، إلخ. في النهاية ، سوف تختفي العلامة. لم يستطع داروين المجادلة ، لأنه لم يكن يعلم أن علامات الجسد منفصلة ، فهي لا تختلط ولا تذوب.

أجرى G. Mendel دراسات إحصائية طويلة ومنهجية لميراث الشخصيات. كما تم اختيار موضوع الدراسة البازلاء. لقد كان اختيار جيد للغاية. توجد خصائص مثل لون البذور والزهور وتجاعيد البذور وعدد آخر في الكروموسومات المختلفة (أي أنها غير موروثة) ، وغالبًا ما لا يكون لها مظهر وسيط للسمات (على سبيل المثال ، يمكن أن تكون البذرة صفراء أو خضراء ، ولكن ليس لون مختلط). مندل ، بالطبع ، لم يكن يعرف شيئًا عن الميراث المتسلسل ، وتأثير الجينات والأليلات على بعضها البعض ، إلخ. إذا لوحظ كل هذا في علامات البازلاء المدروسة ، فلن تنجح تجربته.

غريغور مندل وقوانين الوراثة كشفت لهم - 1860s

مندل أثبت مدى صفة الصفات الوراثية. ليست مخففة ، وهناك فقط قمع بعضها البعض. مندل وضعت طريقة البحث الهجين. لكن للمرة الأولى في تاريخ علم الوراثة ، صاغ مندل أهم شيء: توحيد الهجينة من الجيل الأول ، الانقسام في الجيل الثاني ، الميراث المستقل.

ومع ذلك ، في تلك الأيام ، لم يبدأ تاريخ علم الوراثة بعد. كان مندل راهبًا علميًا ، ولم يعلق بحثه أهمية كبيرة. فقط في بداية القرن العشرين ، عندما أكد العديد من العلماء تجريبياً على مختلف النباتات والحيوانات صحة قوانين مندل ، تلقت أعماله تقييماً مستحقاً.

كانت بداية القرن العشرين مرحلة مضطربة في تطور علم الوراثة. في هذا الوقت ، يظهر مصطلح "علم الوراثة". ويرد تعريف "الجينات" و "النمط الوراثي" و "النمط الظاهري". يتم اكتشاف ظاهرة (التوريث المشترك) للجينات ، ويفتح دبليو باتسون ، وما إلى ذلك. في عام 1910 ، طور ت. مورغان ، مع علماء آخرين ، نظرية كروموسومية ، تلخص وتفسر إلى حد كبير جميع الاكتشافات التي تم صنعها سابقًا في تاريخ الوراثة.

  درس توماس مورغان الكروموسومات ، فتح العبور - 1910s

في السنوات اللاحقة ، علم الوراثة والعقيدة التطورية المرتبطة مع بعضها البعض. وأوضح الثاني من حيث قوانين الأول.

عرف العلماء أن الكروموسومات تشارك في نقل المعلومات الوراثية ، لكنهم لم يعرفوا أي مادة مسؤولة عن ذلك. في الأربعينيات ، أصبح من الواضح أن الحمض النووي هو حامل للوراثة. لذلك قام عدد من العلماء بنقل الحمض النووي لبعض البكتيريا إلى آخرين ولاحظوا ظهور علامات الأولى في الثانية.

مع تطور الكيمياء والفيزياء ، أصبح من الممكن التحقيق في بنية الحمض النووي ، الذي قام به Crick and Watson في عام 1953. اتضح أن هذا الجزيء يتكون من سلسلتين متعدد النوكليوتيد ملتوية إلى دوامة. كل واحد من خيوط الحمض النووي هو قالب لتوليف حبلا جديد مكملا له ، ومضاعفة الحمض النووي يضمن الوراثة.

  اكتشف فرانسيس كريك وجيمس واتسون تركيب الحمض النووي - الخمسينيات

فهم العلماء ذلك يحدد تسلسل النوكليوتيدات في الجين بنية جزيء البروتين..

في تاريخ علم الوراثة ، تميزت السبعينات من القرن العشرين بظهور الهندسة الوراثية. بدأ العلماء في التدخل في جينومات الكائنات الحية وتغييرها. بدأ دراسة الأساس الجزيئي لمختلف العمليات الفسيولوجية.

في العقد الأخير من القرن العشرين ، تم تسلسل جينومات العديد من الكائنات البسيطة (فك الشفرة). في بداية القرن الحادي والعشرين (2003) ، تم الانتهاء من مشروع فك التشفير (تحديد تسلسل النيوكليوتيدات في الكروموسومات) للجينوم البشري.

  شعار مشروع "الجينوم البشري"

اليوم هناك قواعد بيانات للجينومات لكثير من الكائنات الحية. وجود مثل هذه قاعدة بيانات لشخص له أهمية كبيرة في الوقاية ودراسة العديد من الأمراض.

تم إعداد ولادة علم الوراثة في مطلع القرنين (1900) من خلال التطور السابق بأكمله للعلوم البيولوجية. القرن التاسع عشر. دخل تاريخ البيولوجيا بسبب اكتشافين عظيمين: نظرية الخلية التي صاغها M. Schleiden و T. Schwann (1838) ، والتعاليم التطورية لـ C. Darwin (1859). لعب كلا الاكتشافين دورا حاسما في تطوير علم الوراثة. أثارت النظرية الخلوية ، التي أعلنت أن الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية الرئيسية لجميع الكائنات الحية ، اهتمامًا متزايدًا بدراسة بنيتها ، مما أدى إلى اكتشاف الكروموسومات ووصف عملية الانقسام الخلوي. في المقابل ، تتعلق نظرية C. داروين بأهم خصائص الكائنات الحية ، والتي أصبحت فيما بعد موضوع دراسة الوراثة - الوراثة والتقلب. كلتا النظريتين في نهاية القرن التاسع عشر. توحد فكرة الحاجة إلى وجود ناقلات المواد لهذه الخصائص ، والتي ينبغي أن تكون في الخلايا.

حتى بداية القرن العشرين. كانت جميع الفرضيات حول آليات الوراثة مضاربة بحتة. وبالتالي ، وفقًا لنظرية التزاوج في تشارلز داروين (1868) ، يتم فصل الجسيمات الدقيقة ، والأحجار الكريمة ، التي تنتشر عبر مجرى الدم وتدخل الخلايا الجرثومية ، عن جميع خلايا الجسم. بعد دمج خلايا الجراثيم ، أثناء تطور كائن حي جديد ، يتم تشكيل خلية من نفس النوع الذي نشأت منه ، وتتضمن كل الخصائص ، بما في ذلك الآباء المكتسبون ، كل عنصر من الأحجار الكريمة. لا تزال جذور وجهة نظر داروين حول آلية نقل العلامات من الآباء إلى ذرية من خلال الدم تكمن في الفلسفة الطبيعية للفلاسفة اليونانيين القدماء ، بما في ذلك تعاليم أبقراط (القرن الخامس قبل الميلاد).

تم طرح فرضية مضاربة أخرى للوراثة في عام 1884 من قبل K. Negeli (الألمانية). اقترح أن مادة خاصة من الوراثة ، idioplasm ، تتكون من جزيئات مجمعة في الخلايا في هياكل خيطية كبيرة ، micelles ، يشارك في نقل الميول الوراثية إلى ذرية. يتم ربط Micelles في حزم وتشكيل شبكة تتخلل جميع الخلايا. Idioplasm تمتلك كل من الجنس والخلايا الجسدية. ما تبقى من السيتوبلازم لا يشارك في انتقال الخواص الوراثية. دون أن تدعم الحقائق ، فرضية K. Negeli ، مع ذلك ، توقعت البيانات حول وجود وبنية الناقلات المادية للوراثة.

ولأول مرة أشار أ. وايزمان إلى الكروموسومات باعتبارها الناقلات المادية للوراثة. في نظريته ، انطلق من استنتاجات عالم الخلايا الألماني فيلهلم رو (1883) حول الترتيب الخطي للعوامل الوراثية (حبيبات الكروماتين) في الكروموسومات وتقسيم الكروموسوم الطولي أثناء الانقسام كطريقة ممكنة لتوزيع المادة الوراثية. تم الانتهاء من نظرية "المادة الوراثية" التي وضعها أ. وايزمان في عام 1892. وكان يعتقد أن هناك مادة خاصة للوراثة في الكائنات الحية - "المادة الوراثية". الركيزة المادية للبلازما الجرثومية هي هياكل الكروماتين للخلايا الجرثومية. البلازما الجرثومية هي خالدة ، من خلال الخلايا الجرثومية ، تنتقل إلى أحفاد ، في حين أن جسم الكائن الحي ، سوما ، مميت. يتكون البلازما الجرثومية من جزيئات منفصلة - بيوفور ، كل منها يعرف خاصية منفصلة للخلايا. يتم تجميع البيوفور في العوامل المحددة - الجزيئات التي تحدد تخصص الخلايا. وهي ، بدورها ، يتم دمجها في هياكل ذات مرتبة أعلى (معرفات) ، تتشكل منها الكروموسومات (في مصطلحات A. Weisman -).

A. Weisman نفى إمكانية وراثة الممتلكات المكتسبة. مصدر التغييرات الوراثية ، وفقا لتعاليمه ، هي الأحداث التي تحدث أثناء عملية الإخصاب: فقدان بعض المعلومات (النقص) أثناء نضوج الخلايا الجرثومية وخلط محددات الأب والأم ، مما يؤدي إلى ظهور خصائص جديدة. كان لنظرية أ. وايزمان تأثير هائل على تطور علم الوراثة ، حيث حدد الاتجاه الإضافي للبحث الوراثي.

بحلول بداية القرن العشرين. تم إنشاء متطلبات حقيقية لتطوير العلوم الوراثية. لعب الدور الحاسم من خلال إعادة اكتشاف قوانين ج. ميندل في عام 1900. صاغ باحث هواة تشيكي ، راهب دير برنو ، غريغور مندل ، في عام 1865 قوانين الوراثة الأساسية. وقد أصبح ذلك ممكنا من خلال تطوير أول طريقة وراثية علمية ، والتي كانت تسمى "الهجينة". كان يعتمد على نظام من الصلبان ، والذي يسمح لكشف أنماط وراثة الشخصيات. وضع مندل ثلاثة قوانين وقاعدة "نقاء الأمشاج" ، والتي سيتم مناقشتها بالتفصيل في المحاضرة القادمة. ليس أقل (وربما أكثر) كان من المهم أن يقدم مندل مفهوم الميول الوراثية (النماذج الأولية للجينات) ، والتي تشكل الأساس المادي لتطوير الصفات ، وعبرت عن تخمين باهر حول الاقتران نتيجة اندماج الأمشاج "البحتة".

بحث مندل وآرائه حول آلية الميراث قبل تطور العلوم لعدة عقود. حتى فرضيات المضاربة حول طبيعة الوراثة ، المذكورة أعلاه ، تمت صياغتها لاحقًا. لم يتم اكتشاف الكروموسومات بعد ، ولم يتم وصف عملية انقسام الخلايا ، التي تكمن في أساس نقل المعلومات الوراثية من الآباء إلى أحفادهم. في هذا الصدد ، فإن المعاصرين ، حتى أولئك الذين ، مثل تشارلز داروين ، كانوا على دراية بأعمال ج. ميندل ، فشلوا في تقدير اكتشافه. لمدة 35 عاما ، لم يطالب بها العلم البيولوجي.

انتصرت العدالة في عام 1900 ، عندما أعاد اكتشاف ثانوي لقوانين مندل في وقت واحد وبشكل مستقل من قبل ثلاثة علماء: ج. دي فريس (هدف) ، سي. كورينس (هو) ، وإي سيرماك (تحت رعاية). كرروا تجارب مندل ، وأكدوا الطبيعة العالمية للقوانين التي اكتشفها. مندل بدأ يعتبر مؤسس علم الوراثة ، وفي عام 1900 بدأ العد التنازلي لتطوير هذا العلم.

في تاريخ علم الوراثة ، عادة ما يتم التمييز بين فترتين: الأولى هي فترة علم الوراثة الكلاسيكية ، أو الرسمية ، (1900-1944) والثانية هي فترة علم الوراثة الجزيئية ، والتي لا تزال حتى الوقت الحاضر. السمة الرئيسية للفترة الأولى هي أن طبيعة ناقلات المواد الوراثية ظلت غير معروفة. كان مفهوم "الجين" الذي قدمه عالم الوراثة الدنماركي V. Johansen ، وهو تناظرية للعامل الوراثي المندلي ، مجرداً. فيما يلي اقتباس من عمله في عام 1909: "يتم تحديد خصائص الكائن الحي عن طريق خاص ، منفصل في ظل ظروف منفصلة ، وبالتالي ، إلى حد ما ، وحدات مستقلة أو عناصر في الخلايا الجرثومية ، والتي نسميها الجينات. في الوقت الحالي ، من المستحيل تشكيل أي فهم محدد لطبيعة الجينات ؛ لا يمكننا إلا أن نكتفي بحقيقة وجود هذه العناصر. ولكن هل هي تكوينات كيميائية؟ حول هذا الموضوع ، لا نعرف شيئًا على الإطلاق. " على الرغم من قلة المعرفة بالطبيعة الفيزيائية والكيميائية للجينات ، فقد تم خلال هذه الفترة الكشف عن القوانين الأساسية للوراثة وتطوير النظريات الوراثية التي وضعت أساس هذا العلم.

أدت إعادة اكتشاف قوانين مندل في عام 1900 إلى الانتشار السريع لتعاليمه ومحاولات الباحثين العديدة الناجحة في كثير من الأحيان من مختلف البلدان في مواقع مختلفة (مثل الدجاج والفراشات والقوارض وما إلى ذلك) لتأكيد الطبيعة العالمية لقوانينها. خلال هذه التجارب ، تم اكتشاف أنماط جديدة من الميراث. في عام 1906 ، وصف العالمان الإنجليزيان دبليو. باتسون ور. بينيت الحالة الأولى للانحراف عن قوانين مندل ، التي سميت فيما بعد اقتران الجينات. في العام نفسه ، اكتشف عالم الوراثة الإنجليزي ل. دونكاستر ، في تجارب مع فراشة ، ظاهرة اقتران سمة ما على الأرض. في الوقت نفسه في أوائل القرن العشرين. تبدأ دراسة تغييرات الطفرة الوراثية المستمرة (G. de Vries، S. Korzhinsky) ، وتظهر الأعمال الأولى في علم الوراثة للسكان. في عام 1908 ، صاغ ج. هاردي وفينبرج القانون الأساسي لعلم الوراثة السكانية على ثبات ترددات الجينات.

لكن أهم دراسات فترة علم الوراثة الكلاسيكية كانت أعمال عالم الوراثة الأمريكي البارز ت. مورغان وطلابه. T. Morgan هو مؤسس وقائد أكبر مدرسة وراثية في العالم ، والتي جاءت منها مجموعة كاملة من علماء الوراثة الموهوبين. في دراساته ، استخدم مورغان ذبابة الفاكهة لأول مرة ذبابة الفاكهة ، التي أصبحت كائنًا وراثيًا مفضلاً وما زالت باقية الآن. سمحت دراسة ظاهرة الارتباط الجيني ، التي اكتشفها و. بيتسون و ر. بينيت ، لمورغان بصياغة النقاط الرئيسية لنظرية الوراثة الكروموسومية ، والتي سنناقشها بالتفصيل أدناه. كانت الأطروحة الرئيسية لهذه النظرية الجينية الأساسية هي أن الجينات مرتبة ترتيبًا خطيًا في الكروموسوم ، مثل الخرزات على الخيط. ومع ذلك ، حتى في عام 1937 ، كتب مورغان أنه لا يوجد اتفاق بين علماء الوراثة على طبيعة الجين - سواء كانت حقيقية أو مجردة. لكنه أشار إلى أنه على أي حال ، يرتبط الجين بكروموسوم محدد ويمكن توطينه من خلال التحليل الجيني النقي.

تم إجراء عدد من الدراسات المعلقة الأخرى من قبل مورجان وزملاؤه (T. Painter، K. Bridges، A. Stertevant and others): تم تطوير مبدأ رسم الخرائط الجينية ، تم إنشاء نظرية كروموسوم لتحديد الجنس ، ودراسة هيكل كروموسومات polytene.

كان حدثًا مهمًا في فترة علم الوراثة الكلاسيكية هو تطوير الأعمال المتعلقة بالطفرات الاصطناعية ، وهي أول بيانات تم الحصول عليها في عام 1925 في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، غ. Nadson و TS Filippov في تجارب على تشعيع خلايا الخميرة مع الراديوم. كان من الأهمية بمكان لتطوير العمل في هذا الاتجاه تجارب عالم الوراثة الأمريكي G. Möller على آثار الأشعة السينية على ذبابة الفاكهة وتطوير طرق للمحاسبة الكمية للطفرات. تسبب عمل G. Meller في عدد كبير من الدراسات التجريبية باستخدام الأشعة السينية على أشياء مختلفة. ونتيجة لذلك ، تم تأسيس تأثيرها الطفري العالمي. في وقت لاحق تبين أن الأنواع الأخرى من الإشعاع ، مثل الأشعة فوق البنفسجية ، وكذلك ارتفاع درجة الحرارة وبعض المواد الكيميائية ، لها أيضا تأثير طفرات. تم اكتشاف أول طفرات كيميائية في الثلاثينيات. في الاتحاد السوفياتي في تجارب V.V. ساخاروفا ، م. لوباشيفا وس. غيرشنسون وموظفوهم. بعد بضع سنوات ، اكتسب هذا المجال نطاقًا واسعًا ، لا سيما بفضل بحث A.I. Rapoport في الاتحاد السوفياتي و S. Auerbach في إنجلترا.

أدت البحوث في مجال الطفرات التجريبية إلى تقدم سريع في معرفة عملية الطفرة وتوضيح عدد من القضايا المتعلقة بالهيكل الدقيق للجين.

مجال آخر مهم للبحث الوراثي في ​​فترة علم الوراثة الكلاسيكية يتعلق بدراسة دور العمليات الوراثية في التطور. العمل التأسيسي في هذا المجال ينتمي إلى S. Wright و R. Fisher و J. Haldane و SS. Chetverikov. من خلال أعمالهم ، أكدوا صحة المبادئ الأساسية للداروينية وساهموا في إنشاء نظرية تطور اصطناعية حديثة جديدة ، والتي هي نتيجة لتوليف نظرية داروين وعلم الوراثة السكانية.

منذ عام 1940 ، بدأت الفترة الثانية في تطوير علم الوراثة في العالم ، والذي كان يسمى الجزيئية ، وفقا للمكانة الرائدة في هذا المجال من العلوم الوراثية. لقد لعب الدور الرئيسي في الارتفاع السريع في علم الوراثة الجزيئية عن طريق تحالف وثيق لعلماء الأحياء مع علماء من مجالات أخرى من العلوم الطبيعية (الفيزياء والرياضيات وعلم التحكم الآلي والكيمياء) ، والتي ظهرت على متنها عدد من الاكتشافات الهامة. خلال هذه الفترة ، أنشأ العلماء الطبيعة الكيميائية للجينات ، وحددوا آليات عملها والسيطرة عليها ، وجعلوا الكثير من الاكتشافات الأكثر أهمية التي حولت علم الوراثة إلى واحد من التخصصات البيولوجية الرئيسية التي تحدد تقدم العلوم الطبيعية الحديثة. لم تكتشف اكتشافات الوراثة الجزيئية ، ولكنها كشفت فقط عن الآليات الأساسية لتلك الأنماط الوراثية التي اكتشفتها الوراثة الرسمية.

من خلال عمل J. Bidle و E. Tetum (الولايات المتحدة الأمريكية) ، وجد أن الطفرات في قالب خبز Neurospora crassa تسد مراحل مختلفة من التمثيل الغذائي الخلوي. اقترح المؤلفون أن الجينات تتحكم في التخليق الحيوي للأنزيم. ظهرت أطروحة: "جين واحد - إنزيم واحد". في عام 1944 ، أظهرت دراسة حول التحول الجيني في البكتيريا ، التي أجراها علماء أمريكيون (O. Avery ، C. McLeod و M. McCarthy) ، أن الناقل للمعلومات الوراثية هو الحمض النووي. تم تأكيد هذا الاستنتاج لاحقًا في دراسة ظاهرة الانتقال (J. Lederberg and M. Zinder، 1952) - نقل المعلومات من خلية بكتيرية إلى خلية أخرى باستخدام DNA phage.

حددت هذه الدراسات اهتمامًا متزايدًا بدراسة بنية الحمض النووي ، مما أدى إلى إنشاء نموذج لجزيء الحمض النووي في عام 1953 من قبل ج. واطسون (amer. Biologist) و F. Crick (المهندس الكيميائي). كان يسمى الحلزون المزدوج ، لأنه ، وفقا للنموذج ، تم بناؤه من سلسلتين متعدد النيوكليوتيد اللولبي. الحمض النووي عبارة عن بوليمر أحادي النيوكليوتيدات. يتألف كل نيوكليوتيد من سكر خماسي الكربوهيدرات ديوكسي ريبوز ، وبقايا حمض الفوسفوريك ، وواحد من أربع قواعد نيتروجينية (الأدينين ، والجوانين ، والسيتوزين ، والثيمين). لعب هذا العمل دورًا رئيسيًا في تطوير علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية.

بناءً على هذا النموذج ، تم وضعه أولاً (F. Crick) ، وثبت تجريبياً (M. Meselson و F. Stal ، 1957) آلية شبه محافظة لتخليق الحمض النووي ، حيث ينقسم جزيء الحمض النووي إلى سلسلتين مفردة ، يخدم كل منهما مصفوفة لتوليف سلسلة ابنة. يعتمد التخليق على مبدأ التكامل ، الذي حدده سابقًا E. Chargaff (1945) ، والذي يتم بموجبه ترتيب قواعد النيتروجين لسلسلتي الحمض النووي مقابل بعضها البعض في أزواج ، ويرتبط الأدينين فقط بالثيمين (A-T) ، والجوانيين مع السيتوزين (G-C). كانت إحدى عواقب إنشاء نموذج هي فك الشفرة الوراثية - مبدأ تسجيل المعلومات الوراثية. عملت العديد من فرق البحث في مختلف البلدان حول هذه المشكلة. جاء النجاح إلى عامر. علم الوراثة M. Nirenberg (الحائز على جائزة نوبل) ، في المختبر الذي تم فيه فك شفرة الكود الأول. كانت هذه الكلمة هي YYY ثلاثية ، وهي سلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات لها نفس القاعدة النيتروجينية - اليوراسيل. في وجود جزيء mRNA يتكون من سلسلة من النيوكليوتيدات ، تم تصنيع بروتين أحادي يحتوي على بقايا مرتبطة بالتتابع من نفس الحمض الأميني ، فينيل ألانين. كانت عملية فك تشفير الكود هي مسألة تقنية: باستخدام المصفوفات مع مجموعات مختلفة من القواعد في الكودونات ، جمع العلماء جدول الكود. تم التعرف على جميع ميزات الشفرة الوراثية: العالمية ، الثلاثي ، التنكس وعدم التداخل. تتم مقارنة فك الشفرة الوراثية من حيث القيمة لتطوير العلم والممارسة مع اكتشاف الطاقة النووية في الفيزياء.

بعد فك رموز الشفرة الوراثية وتحديد مبدأ تسجيل المعلومات الوراثية ، فكر العلماء في كيفية نقل المعلومات من الحمض النووي إلى البروتين. انتهت دراسات هذه المشكلة بوصف كامل لآلية تنفيذ المعلومات الجينية ، والتي تشمل مرحلتين: النسخ والترجمة.

بعد تحديد الطبيعة الكيميائية للجينات ومبدأ عملها ، نشأ سؤال حول كيفية تنظيم الجينات. سمعت لأول مرة في الدراسات التي أجراها عالم الكيمياء الحيوية الفرنسي F. Jacob و J. Monod (1960) ، الذين طوروا خطة لتنظيم مجموعة من الجينات التي تتحكم في عملية هضم اللاكتوز في خلية E. coli. لقد أدخلوا مفهوم الأوبرا الجرثومية كمجمع يوحد جميع الجينات (الجينات الهيكلية والمنظمة على حد سواء) ، مما يخدم رابطًا معينًا في عملية التمثيل الغذائي. في وقت لاحق ، تم إثبات صحة مخططهم بشكل تجريبي في دراسة الطفرات المختلفة التي تؤثر على الوحدات الهيكلية المختلفة للأوبرون.

تم تطوير مخطط لتنظيم الجينات حقيقية النواة. وقد سهّل ذلك إنشاء هيكل غير متواصل لبعض الجينات ووصف لآلية الربط.

تحت تأثير التقدم في دراسة بنية ووظيفة الجينات في أوائل السبعينات. القرن العشرين. لقد توصل علماء الوراثة إلى فكرة التعامل معهم ، أولاً وقبل كل شيء ، بنقلهم من خلية إلى أخرى. وهكذا ، ظهر اتجاه جديد للبحث الوراثي - الهندسة الوراثية.

كانت أساس تطور هذا الاتجاه هي التجارب التي تم خلالها تطوير طرق للحصول على الجينات الفردية. في عام 1969 ، في مختبر J. Beckwith ، تم عزل أوبرا اللاكتوز من كروموسوم الإشريكية القولونية باستخدام ظاهرة الانتقال. في عام 1970 ، كانت جماعة تحت قيادة G. Koran أول من قام بتنفيذ تخليق الجينات الكيميائية. في عام 1973 ، تم تطوير طريقة للحصول على شظايا الحمض النووي - الجهات المانحة الجينية - باستخدام إنزيمات التقييد التي تقطع جزيء الحمض النووي. وأخيراً ، تم اكتشاف طريقة للحصول على الجينات على أساس ظاهرة النسخ العكسي ، التي اكتشفت في عام 1975 من قِبل D. Baltimore و G. Temin. لإدخال الجينات الغريبة في خلايا تعتمد على البلازميدات ، والفيروسات ، والبكتريا ، والترانسبوزونات (العناصر الوراثية المتنقلة) ، تم تصميم ناقلات مختلفة - جزيئات حاملة نفذت عملية النقل. كان يطلق على مركب المتجهات مع الجين جزيء مؤتلف. تم تصميم أول جزيء الحمض النووي المعتمد على البكتيريا في عام 1974 (R. Murray و D. Murray). في عام 1975 ، تم تطوير طرق لاستنساخ الخلايا والعاثيات مع الجينات المتكاملة.

بالفعل في أوائل 70s. تم الحصول على النتائج الأولى للتجارب في مجال الهندسة الوراثية. وهكذا ، تم إدخال جزيء مؤتلف في خلية E. coli التي تحتوي على اثنين من جينات مقاومة المضادات الحيوية المختلفة (التتراسيكلين والستربتومايسين) ، وبعدها اكتسبت الخلية مقاومة لكلا العقارين.

تدريجيا مجموعة ناقلات والجينات المدخلة توسعت وتحسين نقل التكنولوجيا. جعل ذلك من الممكن استخدام أساليب الهندسة الوراثية على نطاق واسع للأغراض الصناعية (التكنولوجيا الحيوية) ، في المقام الأول في مصلحة الطب والزراعة. تم تصميم البكتيريا - منتجي المواد الفعالة بيولوجيا. وقد مكن ذلك من إعداد توليفة من العقاقير البشرية الأساسية على المستوى الصحيح مثل الأنسولين ، السوماتوستاتين ، الإنترفيرون ، التربتوفان ، إلخ. تم إنشاء عدد كبير من النباتات المحورة وراثياً والتي أصبحت مالكة لخصائص قيمة (مقاومة الآفات والجفاف ومحتوى البروتين المرتفع ، إلخ) نتيجة لذلك إدخال الجينات الغريبة في جينومها.

في 70s. بدأ العمل على تسلسل الجينوم للأشياء المختلفة ، بدءا من البكتيريا وتنتهي مع البشر.

ينبغي إيلاء اهتمام خاص للبرنامج الوراثي الدولي "الجينوم البشري" ، الذي يهدف إلى فك الشفرة الكاملة للشفرة الوراثية البشرية ورسم خرائط الكروموسومات الخاصة به. في المستقبل ، يتم التخطيط لتطوير مكثف لحقل جديد من علم الوراثة الطبية - العلاج الجيني ، والذي من شأنه أن يساعد في تقليل خطر ظهور الجينات الضارة وبالتالي الحد من الحمل الجيني الأقصى.

تاريخ تطور علم الوراثة في روسيا

حدث ظهور علم الوراثة في روسيا في العقد الثاني من القرن العشرين. مؤسس أول مدرسة وطنية لعلماء الوراثة كان يوري ألكساندروفيتش فيليبشينكو. في عام 1916 ، بدأ في إلقاء محاضرة في جامعة سانت بطرسبرغ حول "عقيدة الوراثة والتطور" ، والتي احتلت فيها قوانين مندل ودراسات ت. مورغان مكانة مركزية. قام بترجمة معتمدة لكتاب "نظرية الجينات" من قبل مورغان. الاهتمامات العلمية لـ Yu.A. تكمن Filipchenko في مجال الوراثة وتقلب الصفات النوعية والكمية. أولي اهتماما خاصا للقوانين الإحصائية للتغيرات. YA كتب Filipchenko عددًا من الكتب الممتازة ، من بينها كتاب "علم الوراثة" ، والذي وفقًا لأجيال عديدة من علماء الأحياء درسوا في بلدنا.

في نفس الفترة ، تم إنشاء مدرستين جينيتين علميتين أخريين: واحدة في معهد البيولوجيا التجريبية (موسكو) تحت قيادة نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف ، والآخر تحت قيادة نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف ، تم إنشاؤه في ساراتوف ، حيث تم انتخابه أستاذاً بالجامعة على أساس كل اتحاد صناعة النباتات (VIR).

NK ترأس كولتسوف معهد أبحاث كبير في البيولوجيا التجريبية في موسكو. كان أول من أعرب عن فكرة التنظيم الجزيئي لحاملات الوراثة (الكروموسومات) وازدواجها الذاتي كآلية لنقل المعلومات الوراثية. الأفكار N.K. كان لكولتسوف تأثير قوي على العلماء المشهورين في تلك الفترة ، ليس فقط علماء الأحياء ، ولكن أيضًا على علماء الفيزياء ، الذين أدت دراساتهم عن بنية الجين إلى تطور الوراثة الجزيئية. من المدرسة العلمية في ن.ك. كولتسوف مثل هذه الوراثة الكبيرة مثل A.S. سيبروفسكي ، بي. أستوروف ، ن. دوبينين ، نيفادا Timofeev-Resovsky، V.V. ساخاروف وآخرون.

عالم الوراثة ومربي NII المعلقة حصل فافيلوف على تقدير واسع لعمله في دراسة الزراعة والموارد النباتية العالمية. وهو مؤلف نظرية مراكز المنشأ وتنوع النباتات المزروعة ونظرية المناعة ، وكذلك قانون السلسلة المتماثلة في التباين الوراثي. بالإضافة إلى ذلك ، أنشأ مجموعة عالمية من النباتات الزراعية والتقنية ، بما في ذلك المجموعة الشهيرة من أصناف القمح. NI يتمتع فافيلوف بمكانة كبيرة ليس فقط بين العلماء المحليين ، ولكن أيضًا بين العلماء الأجانب. جاء علماء من جميع دول العالم للعمل في معهد جميع اتحاد صناعة النباتات (VIR) الذي أنشأه في لينينغراد. الاعتراف بالجدارة NII. تم انتخاب فافيلوف رئيسا للمؤتمر الدولي للوراثة ، الذي عقد في عام 1937 في أدنبرة. ومع ذلك ، لم تسمح الظروف N.I. فافيلوف حضور هذا المؤتمر.

تم تقديم مساهمة جادة في تطوير علم الوراثة النظرية من خلال البحث الذي أجراه ألكساندر سي. سيريبيروفسكي ، الأستاذ بجامعة موسكو ، وزملاؤه الشباب ، ن. دوبينين ، ب. سيدوروفا أغولا وغيرها. في عام 1929 ، اكتشفوا أليلية تدريجية في ذبابة الفاكهة ، والتي كانت الخطوة الأولى نحو التخلي عن فكرة أن الجين غير قابل للتجزئة بين علم الوراثة. تمت صياغة نظرية مركزية لبنية الجينات ، والتي بموجبها يتكون الجين من وحدات فرعية أصغر - مراكز يمكنها التحور بشكل مستقل عن بعضها البعض. حفزت هذه الدراسات تطوير الدراسات حول بنية ووظيفة الجين ، مما أدى إلى تطوير مفهوم حديث للتنظيم الداخلي المعقد للجين. في وقت لاحق (في عام 1966) لدورة الأعمال في مجال نظرية الطفرة ، N.P. حصل Dubinin على جائزة Lenin.

بحلول بداية الأربعينيات. القرن العشرين. في الاتحاد السوفياتي ، كان علم الوراثة في حالة ازدهار. بالإضافة إلى ما سبق ، تجدر الإشارة إلى عمل B.L. Astaurov على تنظيم ممارسة الجنس في دودة القز عن طريق الطرق الوراثية. الدراسات الوراثية الخلوية لـ G.A. ليفيتسكي ، عمل أ. سابيجينا ، ك. مايستر ، إيه. آر. زيبراكا ، نيفادا Tsitsina على علم الوراثة وتربية النباتات. MF إيفانوفا في علم الوراثة وتربية الحيوانات ؛ VV ساخاروفا ، م. لوباشيفا غيرشنسون Rapoport على الطفرات الكيميائية ؛ SG ليفيتا و س. ن. Davidenkova على علم الوراثة البشرية وعمل العديد من العلماء الموهوبين الآخرين.

ومع ذلك ، فإن الوضع السياسي لمواجهة العالم الرأسمالي في الاتحاد السوفياتي في بداية الحرب العالمية الثانية أدى إلى اضطهاد العلماء الذين يعملون في مجال علم الوراثة ، والذي أعلن العلم البرجوازي المثالي ، وأتباعه - وكلاء للإمبريالية العالمية. وقعت القمع على رؤوس العديد من العلماء المشهورين ، بمن فيهم N.I. فافيلوفا ، م. لوباشيفا ، المدير العام كاربشينكو غيرشنزون وغيرها الكثير. علم الوراثة انخفض منذ بضعة عقود. لعبت ETC دورًا مهمًا في انهيار العلوم الوراثية. يسينكو. نظرًا لكونه مهندسًا زراعيًا بسيطًا ، لم يستطع أن يرتقي إلى مستوى علم الوراثة الكلاسيكية بأفكاره المجردة عن الجين ، وبالتالي أنكر ببساطة قوانين مندل ، نظرية الكروموسومات الوراثية لمورغان ، دراسة الطفرات. غطى ليسينكو تناقضه العلمي بوعود سخية بارتفاع سريع في الزراعة باستخدام أساليب إعادة صياغة النباتات التي روج له تحت تأثير الظروف المتنامية ، والتي اكتسبت دعمه شخصيًا أولاً. ستالين. استخدمت Lysenko عمل المربي المتميز I.V. كدرع. Michurina. على عكس العلم العالمي ، أصبح علم الوراثة لدينا يعرف باسم ميشورين. أدى هذا "الشرف" إلى حقيقة أن ميشورين قد عُهد إليه بشهرة ليسينكو ، وهو مناصر للأفكار ، لم يترك العالم حتى بعد انهيار أنشطة الأخير. في الحقيقة كان ميشورين مربيًا ممارسًا بارزًا ومزارعًا للفواكه لم يكن له أي علاقة بتطوير الأسس النظرية للعلوم الوراثية.

تم أخيرًا تطهير العلوم المحلية من "Lysenkoism" فقط بحلول منتصف الستينيات. العديد من العلماء الذين عانوا من القمع ، أولئك الذين تمكنوا من البقاء على قيد الحياة ، بما في ذلك N.V. تيموفيف ريسوفسكي ، م. لوباشوف ، ف. ساخاروف وآخرون. ساهمت التقاليد التي حافظوا عليها والإمكانات الكبيرة الكامنة في طلابهم في التقدم السريع ، على الرغم من أن التأخير من المستوى العالمي ، بالطبع ، جعلهم يشعرون. ومع ذلك ، نشأ جيل جديد من علماء الوراثة الروس ، وكان من المقرر أن ينقل هذا العلم إلى المستوى السابق. ومرة أخرى تم تجديد صفوف العلماء المشهورين على مستوى العالم بأسماء روسية: A.N. بيلوزيرسكي إنجلهاردت أليخانيان ، ب. خسين ، إيه. سبيرينا ، س. شستاكوفا ، إس. جي. إنجي فيشتوموفا ، يو. التوخوف والكثير غيرها.

ومع ذلك ، فإن الاضطرابات الاجتماعية الجديدة الناجمة عن إعادة الهيكلة التي أدت إلى تدفق العاملين العلميين في الخارج ، منعت مرة أخرى علمنا من الحصول على المكانة المناسبة. يبقى أن نأمل أن يتمكن الجيل الأصغر سنا ، الذي يعتمد على الأساس الذي وضعته الشخصيات البارزة السابقة ، من تحقيق هذه المهمة النبيلة.

خطة المحاضرة

موضوع الوراثة. جوهر ظاهرة الوراثة والتقلب.

طرق الوراثة.

تاريخ موجز لتطور علم الوراثة.

الدراسات الوراثية في جمهورية بيلاروسيا

علاقة الوراثة بالعلوم الأخرى.

قيمة الوراثة.

سؤال. موضوع الوراثة. جوهر ظاهرة الوراثة والتقلب.

علم الوراثة هو علم الوراثة وتنوع الكائنات الحية وطرق السيطرة عليها ؛ هذا هو العلم الذي يدرس وراثة وتنوع خصائص الكائنات الحية.

وراثة- هو كذلك

1) قدرة الكائنات الحية على إنتاج أنواعها الخاصة ؛

2) قدرة الكائنات الحية على نقل (وراثة) سماتها وصفاتها من جيل إلى جيل ؛

3) الحفاظ على بعض المتغيرات من الميزات عند تغيير الأجيال.

تقلب   - هي قدرة الكائنات الحية على التغيير وفقًا لعلامات الجسم أو أجزائه الفردية ، وكذلك وظائفه.

التقلب هو

1) وجود علامات في أشكال مختلفة (المتغيرات) ؛

2) ظهور اختلافات بين الكائنات الحية (أجزاء من الجسم أو مجموعات من الكائنات) لأسباب فردية.

الأنواع الرئيسية لميراث السمات

الميراث المباشرحيث تظل أشكال الإشارات على حالها من جيل إلى جيل.

- عند التكاثر الخضري للنباتات ؛

- أثناء التلقيح الذاتي للنباتات ؛

- أثناء تكاثر الحيوانات الأصيلة والتلقيح المتبادل للنباتات الأصيلة.

الميراث غير المباشر - هذا هو نوع الميراث الذي يلاحظ أثناء التكاثر الجنسي للحيوانات وتكاثر البذور للنباتات.

لدراسة الميراث غير المباشر ، التهجين ضروري - عبور الكائنات الحية المختلفة في التركيب الوراثي.

في الميراث غير المباشر ، تظهر بعض المتغيرات من الميزات في كل جيل (تسمى هذه الميزات المهيمنة ، "المهيمنة") ، وقد "تختفي" المتغيرات الأخرى مؤقتًا ثم تظهر في الأجيال اللاحقة (تسمى هذه الميزات المتنحية "تراجع").

أنواع معقدة من الميراث سمة   من الصعب جدًا التنبؤ بظهور أشكال جديدة من العلامات. في بعض الحالات ، "فجأة" هناك أشكال جديدة من العلامات التي لم يتم العثور عليها بين الآباء والأجداد والأعمام. الميراث المعقد للسمات ممكن على أساس تأثير الظروف البيئية على تطور الكائن الحي ، ونتيجة لظهور جينات جديدة أو مجموعات جديدة من الجينات الموجودة في الكائن الحي.

سؤال. طرق الوراثة.

في علم الوراثة ، مثله مثل العلوم الأخرى ، تُستخدم طرق عديدة في البحث. علم الوراثة له طرقه البحثية الخاصة:

التحليل الهجين   - الطريقة الرئيسية ، التي يقومون بها معبر هادف للآباء والأمهات مع بعض الصفات ويلاحظون مظاهر هذه الصفات في أجيال من أحفاد.

مبادئ التحليل الهجين:

1. استخدم كأفراد أوليين (الآباء) ، النماذج التي لا تعطي تقسيمًا عند التقاطع ، أي أشكال ثابتة.

2. تحليل وراثة أزواج فردية من الميزات البديلة ، أي الميزات الممثلة بخيارين متبادلين.

3. حساب كمي للنماذج التي تهرب خلال الصلبان المتتالية واستخدام الطرق الرياضية في معالجة النتائج.

4. تحليل فردي للنسل من كل والد.

5. على أساس نتائج العبور ، يتم تجميع وتحليل نمط العبور.

نسبي   - هو تحليل النسب ويسمح لك بتحديد نوع الوراثة (السائدة ، المتنحية ، جسمية أو مرتبطة بالجنس) ، وكذلك أحاديتها أو تعددها. على أساس المعلومات التي تم الحصول عليها ، يتم التنبؤ باحتمالية ظهور السمة المدروسة في السلالة ، وهو أمر ذو أهمية كبيرة للوقاية من الأمراض الوراثية.

خلوي   - دراسة الكروموسومات: حساب عددهم ، وصف للهيكل ، والسلوك أثناء انقسام الخلية ، وكذلك ربط التغييرات في بنية الكروموسوم مع تباين الشخصيات.

البيوكيميائية   - على أساس دراسة نشاط أنظمة الإنزيم. يتم تقييم النشاط إما عن طريق نشاط الإنزيم نفسه ، أو عن طريق كمية منتجات التفاعل النهائي التي يتحكم فيها هذا الإنزيم. دراسة نشاط أنظمة الإنزيم تجعل من الممكن تحديد الطفرات الجينية التي تسبب أمراض الأيض ، على سبيل المثال ، بيلة الفينيل كيتون ، فقر الدم المنجلي.

جزيئي   - يسمح لك بتحليل شظايا الحمض النووي ، والعثور على الجينات الفردية وعزلها ، لتحديد تسلسل النيوكليوتيدات (حمل المعلومات الوراثية).

سؤال تاريخ موجز لتطور علم الوراثة.

يعتقد الطبيب الشهير في أبقراط اليونان القديمين أنه في خلية البيض ، أو في جسم الأم ، يجب أن يكون هناك كائن صغير ، ولكن مُشكل بالكامل ، مُشكلة. هذه المعتقدات أصبحت معروفة فيما بعد باسم التشكيل (من اللاتينية. Preforraatio - ما قبل التكوين). كان الخلاف بين مؤلفي التشكيل فقط حول مكان وجود هذا الكائن بالضبط - في المؤنث أو المذكر.

وجهات النظر المقابلة ، والتي وفقًا لتطور الكائن الحي من كتلة هيكلية متجانسة ، أعرب عنها أرسطو أولاً ، طورت لاحقًا اسم التخليق (من اللغة اليونانية. برنامج التحصين الموسع - بعد التكوين والتطور).

وضع تشارلز داروين علم الأحياء أولاً على أساس علمي. وأظهر أن أساس التطور والاختيار هو تأثير الوراثة والتقلب والاختيار. أصبحت هذه الأحكام الأساس لجميع التطورات اللاحقة في علم الوراثة.

المرحلة الاولى   تطوير العلوم.

تميزت باكتشاف G. Mendel (1865) لتكريس (قابلية القسمة) للعوامل الوراثية وتطوير طريقة هجينة ، دراسة الوراثة ، أي قواعد عبور الكائنات الحية ومراعاة علامات السلالة.

تم تقييم أهمية اكتشافات G. Mendel بعد أن تم اكتشاف قوانينه مرة أخرى في عام 1900 من قبل ثلاثة علماء أحياء مستقلين عن بعضهم البعض: De Vries in Holland و K. Correns in Germany و E. Cermak في النمسا.

في 1901 - 1903 هوغو دي فريسطرح نظرية طفرية للتغيرات ، والتي لعبت دورا كبيرا في زيادة تطوير علم الوراثة.

كان عمل عالم النبات الدنماركي مهمًا. فيلهلم لودفيج يوهانسن ،   الذين درسوا أنماط الوراثة على خطوط نظيفة من الفاصوليا. كما صاغ مفهوم "السكان" (مجموعة من الكائنات الحية من نفس الأنواع التي تعيش وتربية في منطقة محدودة) ، واقترح تسمية مندلية "العوامل الوراثية" بمصطلح "الجين" ، وقدم تعاريف لمفاهيم "النمط الوراثي" و "النمط الظاهري".

المرحلة الثانية

يتميز الانتقال إلى دراسة ظاهرة الوراثة على المستوى الخلوي (علم الوراثة الخلوية). أنشأ ت. بوفيري (1902-1907) ، و. ساتون وإي ويلسون (1902-1907) العلاقة بين قوانين الوراثة المندلية وتوزيع الكروموسومات في عملية انقسام الخلايا (الانقسام) ونضج الخلايا الجرثومية (الانقسام الاختزالي).

كانت الدراسات التي أجريت على ذباب ذبابة الفاكهة من قبل عالم الوراثة الأمريكي تي. جي. مورغان ومعاونيه (1910-1911) ذات أهمية حاسمة في إثبات نظرية الوراثة الصبغي.

أنشأت مورغان أيضا أنماط وراثة الصفات المرتبطة بالجنس.

كانت الخطوة التالية هي تحديد الطبيعة الكيميائية للجينات الكروموسومية. عالم الوراثة السوفيتي N.K. كان كولتسوف من أوائل من طوروا فكرة عن طبيعتهم الجزيئية (1927) ، و N.V. تيموفيف ريسوفسكي والمؤلفون المشاركون في منتصف الثلاثينيات. 20 في. تحسب الكمية التقريبية للجين.

لأول مرة في عام 1925 ، علماء الأحياء الدقيقة السوفيتية G.A. Nadson و G.S. أظهر فيليبوف أنه بعد تشعيع خلايا الخميرة بالإشعاع المؤين ، تنشأ مجموعة متنوعة من الإشعاعات الراديوية ، والتي تتكاثر خصائصها في النسل. في عام 1927 ، أثبت مولر (N.J. Muller) في تجارب دقيقة على ذباب الفاكهة ، مع مراعاة جرعة الإشعاع ، ظهور طفرات وراثية جديدة. في وقت لاحق اكتشف رابوبورت وأورباخ (ش. أورباخ) ظاهرة الطفرات تحت تأثير المواد الكيميائية.

المرحلة الثالثة

وهو يعكس إنجازات البيولوجيا الجزيئية ويرتبط باستخدام طرق ومبادئ العلوم الدقيقة - الفيزياء والكيمياء والرياضيات والفيزياء الحيوية ، وما إلى ذلك - في دراسة ظواهر الحياة على المستوى الجزيئي. أصبحت كائنات البحث الجيني الفطريات والبكتيريا والفيروسات.

في هذه المرحلة ، تمت دراسة العلاقة بين الجينات والإنزيمات وتمت صياغة نظرية "جين واحد - إنزيم واحد" (J. Bidle and E. Tatem، J. Lederberg، 1940): يتحكم كل جين في تخليق إنزيم واحد ؛ يتحكم الإنزيم ، بدوره ، في تفاعل واحد من عدد من التحولات الكيميائية الحيوية الكامنة في مظهر من سمات خارجية أو داخلية للكائن.

في عام 1953 ، قام كل من F. Crick و J. Watson ، استنادًا إلى نتائج تجارب علماء الوراثة والكيمياء الحيوية ، بناءً على بيانات التحليل الهيكلي للأشعة السينية ، بإنشاء نموذج هيكلي للحمض النووي في شكل حلزون مزدوج. يتوافق نموذج الحمض النووي المقترح من قبلهم مع الوظيفة البيولوجية لهذا المركب: القدرة على التكرار الذاتي للمواد الوراثية والحفاظ عليها على مدى أجيال من خلية إلى أخرى.

في العقد الماضي ، نشأ اتجاه جديد في علم الوراثة الجزيئية - الهندسة الوراثية - وهو نظام من التقنيات التي تسمح لعالم الأحياء ببناء أنظمة وراثية اصطناعية.

الوكالة الاتحادية للتعليم في الاتحاد الروسي

المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم العالي المهني

"جامعة ولاية جنوب الأورال"

كلية الاقتصاد والإدارة

قسم الاقتصاد والإدارة والاستثمار

تاريخ الوراثة. مساهمة العلماء الروس

الملخص

في الانضباط "مفاهيم العلوم الحديثة"

  فحص

  OM باييف

  مجموعة الطلاب EiU-232

  منظمة العفو الدولية كوليشوف

  ________________________ 2010

  الملخص محمي

  مع التقييم

_____________________________

  ________________________ 2010

مقدمة

تم تطوير علم الوراثة - علم الوراثة وتنوعه - في بداية القرن العشرين ، بعد أن اهتم الباحثون بقوانين G. Mendel ، التي تم اكتشافها في عام 1865 ، لكنها تركت دون مراقبة لمدة 35 عامًا. في وقت قصير ، نمت علم الوراثة إلى علم بيولوجي واسع النطاق مع مجموعة واسعة من الأساليب والاتجاهات التجريبية. اقترح عالم اللغة الإنجليزية وليام باتسون اسم علم الوراثة في عام 1906. اكتشف الباحثون في الفترة الكلاسيكية لتطور علم الوراثة قوانين الوراثة الرئيسية وأثبتوا أن العوامل الوراثية تتركز في الكروموسومات. تم إحراز مزيد من التقدم في دراسة أنماط تخزين وبيع المعلومات الجينية لسببين. أولاً ، نظرًا للتجارب الواسعة جدًا المتعلقة بإجراء دراسة أعمق للجينات ، وثانياً ، بسبب استحالة فهم عمل الجينات دون دراسة متعمقة لتحويل الجزيئات المشاركة في العمليات الوراثية. كان الانتقال إلى الدراسات الوراثية للكائنات الحية الدقيقة ، والتي مكنت من تجنب العديد من الصعوبات ، أمرًا طبيعيًا إلى حد كبير. حدث هذا التحول في الخمسينات. في عام 1941 ، نشر J. Beadle و E. Tatum مقالة قصيرة بعنوان "التحكم الوراثي في ​​التفاعلات الكيميائية الحيوية في العصيباء المبوغة   "، التي ذكرت التجارب الوراثية الأولى على الكائنات الحية الدقيقة.

في السنوات الأخيرة ، حصلت هذه الدراسات على نطاق واسع ويتم تنفيذها على مجموعة متنوعة من الكائنات البيولوجية.

الهدف من هذا المقال هو عكس أهم الاكتشافات التي قام بها العلماء الروس في مجال علم الوراثة ، وتحليلهم وتحديد أهميتهم بالنسبة للعلم.

للكشف عن الموضوع ، تم اتخاذ كل من الأعمال العلمية وموارد الإنترنت الحديثة ، والتي ينبغي أن توفر بيانات موثوقة وجهة نظر حديثة بشأنها.

1 تطور الوراثة في روسيا

بصرف النظر عن التجارب على تهجين النباتات في القرن الثامن عشر ، بدأت أولى أعمال علم الوراثة في روسيا في بداية القرن العشرين. سواء في المحطات الزراعية التجريبية أو بين علماء الأحياء بالجامعة ، وخاصة أولئك المشاركين في علم النبات التجريبي وعلم الحيوان.

بعد الثورة والحرب الأهلية 1917-1922. بدأ التطور التنظيمي السريع للعلوم. بحلول نهاية الثلاثينيات ، تم إنشاء شبكة واسعة من معاهد البحوث والمحطات التجريبية في الاتحاد السوفياتي (سواء في أكاديمية اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية للعلوم وأكاديمية لينين لعموم العلوم الزراعية (VASKhNIL)) ، وكذلك أقسام جامعة الوراثة. وكان القادة المعترفون بهذا الاتجاه هم N. I. Vavilov و N. K. Koltsov و A. S. Serebrovsky و S. S. Chetverikov وغيرهم ، وفي الاتحاد السوفياتي ، نُشرت ترجمات لأعمال علماء الوراثة الأجانب ، بما في ذلك T. Kh. Morgan و G. Moeller شارك عدد من علماء الوراثة في برامج التبادل العلمي الدولي. كان عالم الوراثة الأمريكي ج. مولر يعمل في الاتحاد السوفيتي (1934-1937) ، وعمل علماء الوراثة السوفييت في الخارج. N. V. Timofeev-Resovsky - في ألمانيا (منذ 1925) ، FG Dobzhansky - في الولايات المتحدة الأمريكية (منذ 1927).

في 1930s كان هناك انقسام في صفوف علماء الوراثة والمربين المرتبطين بالأنشطة النشطة لـ T. D. Lysenko و I. I. Prezent. بمبادرة من علماء الوراثة ، عقدت سلسلة من المناقشات (الأكبر في عامي 1936 و 1939) ، تهدف إلى مكافحة نهج ليسينكو.

في مطلع 1930-1940s. خلال ما يسمى الإرهاب العظيم ، تم إلقاء القبض على معظم موظفي اللجنة المركزية للحزب الشيوعي (ب) الذين أشرفوا على علم الوراثة ، وعدد من علماء الوراثة البارزين ، وتم إطلاق النار على كثير منهم أو ماتوا في السجون (بما في ذلك ن. إ. فافيلوف). بعد الحرب ، استؤنف النقاش بقوة جديدة. حاول علماء الوراثة ، بالاعتماد على سلطة المجتمع العلمي الدولي ، مرة أخرى أن يقلبوا الميزان لصالحهم ، ولكن مع بداية الحرب الباردة ، تغير الوضع بشكل كبير. في عام 1948 ، في دورة أغسطس لأكاديمية العلوم الزراعية ، أعلن ت. ليسينكو ، بدعم من جوزيف ستالين ، علم الوراثة الخاطئ. استفاد ليسينكو من عدم كفاءة القيادة الحزبية للعلوم ، "يعد الحزب" بالإنشاء السريع لأصناف جديدة عالية الإنتاج من الحبوب ("القمح المتفرّع") ، وما إلى ذلك. من هذه النقطة فصاعدًا ، بدأت فترة الاضطهاد في علم الوراثة ، والتي أصبحت تُعرف باسم ليسينكوفيزم واستمرت حتى تم إزاحة ن. خروتشوف من منصب الأمين العام للجنة المركزية للحزب الشيوعي في عام 1964

شخصيا ، سيطر ت. د. ليسينكو وأنصاره على معاهد قسم علم الأحياء التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وأكاديمية العلوم الزراعية وأقسام الجامعة. تم نشر كتب مدرسية جديدة للمدارس والجامعات ، تم كتابتها من موقع "علم الأحياء في ميتشورينسك". تم إجبار علم الوراثة على ترك أنشطتهم العلمية أو تغيير صورة العمل بشكل جذري. تمكن البعض من مواصلة البحث في علم الوراثة في إطار برامج لدراسة المخاطر الإشعاعية والكيميائية خارج المنظمات التي يسيطر عليها TD Lysenko ومؤيديه.

بعد اكتشاف وفك تشفير بنية الحمض النووي ، وهي القاعدة الفيزيائية للجينات (1953) ، بدأت استعادة الوراثة في منتصف الستينيات. بدأ وزير التعليم في جمهورية روسيا الاتحادية الاشتراكية السوفياتية ، VN Stoletov ، مناقشة واسعة بين علماء Lysenkoists وعلماء الوراثة ، ونتيجة لذلك تم نشر العديد من الأعمال الجديدة في علم الوراثة. في عام 1963 ، تم نشر كتاب جامعة م. لوباشيف "علم الوراثة" ، والذي خضع لاحقًا لعدة منشورات. قريباً ، ظهر كتاب مدرسي جديد ، علم الأحياء العام ، حرره يو آي. بوليانسكي ، استخدم ، إلى جانب آخرين ، حتى يومنا هذا.

خاتمة القسم الأول

تقدم علم الوراثة في روسيا بطريقة صعبة ، حيث تعرض للاضطهاد من جانب السلطات ، الأمر الذي أدى إلى تباطؤ كبير في تطور هذا العلم.

2 نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف ومساهمته في علم الوراثة

نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف (13 نوفمبر (25) ، 1887 ، موسكو ، الإمبراطورية الروسية - 26 يناير 1943 ، ساراتوف ، RSFSR ، اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) - عالم الوراثة السوفياتي والروسي ، عالم النبات ، مربي ، الجغرافي ، أكاديمي للعلوم في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية الأوكرانية وأكاديمية العلوم الزراعية. رئيس (1929-1935) ، نائب رئيس (1935-1940) لأكاديمية العلوم الزراعية ، رئيس الجمعية الجغرافية للاتحاد (1931-1940) ، مؤسس (1920) ودائم حتى لحظة الاعتقال ، مدير معهد عموم الاتحاد لصناعة النباتات (1930-1940) ، مدير معهد الوراثة اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (1930-1940) ، عضو في لجنة الحملة الاستكشافية التابعة لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، وعضو مجلس مفوضية اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية الشعبية ، وعضو هيئة رئاسة رابطة عموم الاتحاد للدراسات الشرقية. في 1926-1935 كان عضوا في اللجنة التنفيذية المركزية للاتحاد السوفياتي ؛ في 1927-1929 كان عضوا في اللجنة التنفيذية المركزية لعموم روسيا.

منظم ومشارك في الحملات النباتية والزراعية التي غطت معظم القارات (باستثناء أستراليا والقارة القطبية الجنوبية) ، اكتشف خلالها بؤر قديمة لتشكيل النباتات المزروعة. خلقت عقيدة المراكز العالمية لأصل النباتات المزروعة. وقد أثبت عقيدة المناعة النباتية ، واكتشف قانون السلسلة المتماثلة في التقلبية الوراثية للكائنات الحية. لقد قدم مساهمة كبيرة في تطوير نظرية الأنواع البيولوجية. تحت قيادة فافيلوف ، تم إنشاء أكبر مجموعة في العالم من بذور النباتات المزروعة. لقد وضع أسس نظام اختبار الحالة لأنواع المحاصيل الحقلية. لقد صاغ مبادئ نشاط المركز العلمي الرئيسي للبلاد في العلوم الزراعية ، وأنشأ شبكة من المؤسسات العلمية في هذا المجال.

2.1 عقيدة المناعة النباتية

قام فافيلوف بتقسيم مناعة النبات إلى هيكلي (ميكانيكي) وكيميائي. المناعة الميكانيكية للنباتات بسبب الخصائص المورفولوجية للنبات المضيف ، على وجه الخصوص ، وجود أجهزة واقية تمنع تغلغل مسببات الأمراض في جسم النباتات. تعتمد المناعة الكيميائية على الخصائص الكيميائية للنباتات.

2.2 قانون سلسلة متماثلة في تقلب وراثي

في عمل "قانون السلسلة التماثلية في التقلبية الوراثية" ، قدم فافيلوف مفهوم "السلسلة التماثلية في التباين الوراثي". تم تقديم المفهوم في دراسة التوازي في ظواهر التغير الوراثي عن طريق القياس مع السلسلة المتماثلة من المركبات العضوية.

جوهر هذه الظاهرة هو أنه عند دراسة التباين الوراثي في ​​مجموعات قريبة من النباتات ، تم العثور على أشكال أليلية مماثلة تتكرر في أنواع مختلفة (على سبيل المثال ، عقد قش الحبوب مع أو بدون تلوين الأنثوسيانين ، آذان بأشواك أو بدونها ، إلخ) ). أتاح وجود مثل هذا التكرار التنبؤ بوجود أليلات لم يتم اكتشافها بعد والتي تعتبر مهمة من وجهة نظر اختيار العمل. وقد تم البحث عن النباتات التي تحتوي على هذه الأليلات في رحلات استكشافية إلى المراكز الأصلية المزعومة للنباتات المزروعة. يجب أن نتذكر أنه في تلك السنوات لم يكن معروفًا حتى الآن التحريض الصناعي للطفرات عن طريق المواد الكيميائية أو التعرض للإشعاع المؤين ، ويجب البحث عن الأليلات الضرورية في المجموعات الطبيعية.

تضمنت الصياغة الأولى من القانون (1920) نظامين:

يتمثل النمط الأول الذي يلفت الأنظار عند دراسة أشكال أي ليني نبات من النباتات التي تنتمي إلى نفس الجنس بالتفصيل في هوية سلسلة الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية التي تميز الأنواع والعرق المتمثل في سلالات الأعراف الوراثية القريبة ، وبالتوازي مع سلسلة التباين الوراثي المحدد. كلما اقتربنا من النوع الوراثي ، كلما كانت هوية سلسلة الحروف المورفولوجية والفسيولوجية أكثر دقة وأكثر دقة.

الانتظام الثاني في تعدد الأشكال ، والذي يتبع بشكل أساسي من الأول ، هو أنه ليس فقط الأنواع ذات الصلة وراثيا ، ولكن أيضا الأجناس تظهر هويات في سلسلة التباين الوراثي.

في عام 1923 ، تضمن فافيلوف مناقشة للقانون في عمله "التطورات الحديثة في نظرية الاختيار" ، والتي أظهر فيها أنه بسبب نمط من مظاهر الاختلافات الأصناف في الأنواع والأجناس ، "يمكن للمرء بالتأكيد التنبؤ بالعثور على الأشكال المناسبة في النبات المدروس". في الواقع ، على أساس قانون السلسلة المتماثلة ، توقع فافيلوف وموظفوه مئات المرات وجود أشكال معينة ، ثم اكتشفوها. أشار فافيلوف إلى أن "سلسلة التباين الشائعة تكون في بعض الأحيان من سمات العائلات البعيدة غير المرتبطة جينيًا". اعترف فافيلوف أن سلسلة التباين المتوازي لن تكتمل بالضرورة وستُحرم من بعض الروابط نتيجة لعمل الانتقاء الطبيعي والتوليفات المميتة للجينات وانقراض الأنواع. ومع ذلك ، "على الرغم من الدور الهائل المتمثل في الانتقاء الطبيعي وانقراض العديد من الروابط ، ... ليس من الصعب تتبع أوجه التشابه في التباين الوراثي في ​​الأنواع ذات الصلة الوثيقة."

على الرغم من اكتشاف القانون نتيجة لدراسة التباين المظهري ، فقد مدد فافيلوف تأثيره على التباين الوراثي: "استنادًا إلى التشابه المذهل في التباين المظهري للأنواع ضمن نفس الجنس أو الأجناس القريبة ، نظرًا لوحدة العملية التطورية ، يمكننا أن نفترض أن لديهم الكثير الجينات المشتركة جنبا إلى جنب مع تفاصيل الأنواع والأجناس ".

يعتقد فافيلوف أن القانون عادل ليس فقط فيما يتعلق بالشخصيات المورفولوجية ، متنبأًا بأن السلسلة التي تم إنشاؤها بالفعل "لن يتم تجديدها فقط بصلات مفقودة في الخلايا المعنية ، بل ستتطور أيضًا ، لا سيما فيما يتعلق بالخصائص الفسيولوجية والتشريحية والكيميائية الحيوية". على وجه الخصوص ، أشار فافيلوف إلى أن الأنواع النباتية القريبة تتميز بـ "تشابه التركيب الكيميائي ، أو إنتاج مركبات قريبة أو نفس المركبات الكيميائية المحددة". كما أوضح فافيلوف ، فإن التباين داخل النوعية للتركيب الكيميائي (على سبيل المثال ، الزيوت الأساسية والقلويدات) يتعلق أساسًا بالنسب الكمية بتركيبة نوعية ثابتة ، في حين أن التركيب الكيميائي لأنواع معينة داخل الجنس يختلف من حيث الكم والنوع. في الوقت نفسه ، داخل الجنس ، "عادة ما تتميز الأنواع الفردية من قبل الكيميائيين النظريين الأيزومرات أو المشتقات ، وعادة ما تكون مترابطة عن طريق التحولات المتبادلة". تميز التوازي مع التباين المواليد المقربين مع اليقين بأنه "يمكن استخدامها في البحث عن المكونات الكيميائية المناسبة" ، وكذلك "للحصول على صناعي داخل جنس معين عن طريق عبور المواد الكيميائية من نوعية معينة".

اكتشف فافيلوف أن القانون يتجلى ليس فقط في المجموعات ذات الصلة ؛ تم العثور على توازي التباين "في عائلات مختلفة ، لا علاقة لها وراثيا ، حتى في فئات مختلفة" ، ولكن في الأسر النائية ، التوازي ليس دائما متماثل. "الأعضاء المتشابهة والتشابه الشديد بينها ليست متماثلة في هذه الحالة ، ولكنها تشبه فقط".

لم يزيل قانون السلسلة المتماثلة كل الصعوبات ، لأنه كان من الواضح أن نفس التغييرات في السمات المظهرية يمكن أن تكون بسبب جينات مختلفة ، ومستوى المعرفة الموجودة في تلك السنوات لم يسمح بربط السمة مباشرة بجينة معينة. فيما يتعلق بالأنواع والأجناس ، أشار فافيلوف إلى أنه "ما زلنا نتعامل ليس مع الجينات ، التي نعرف القليل عنها ، ولكن مع وجود علامات في بيئة معينة" ، وعلى هذا الأساس ، فضّل الحديث عن شخصيات متجانسة. "في حالة التوازي للعائلات البعيدة ، والطبقات ، بالطبع ، لا يمكن أن يكون هناك حديث عن جينات متطابقة حتى بالنسبة لعلامات خارجية مماثلة."

على الرغم من حقيقة أن القانون صيغ في الأصل بناءً على دراسة النباتات المزروعة في الغالب ، وبعد أن نظر في ظاهرة التباين في الفطر والطحالب والحيوانات ، توصل فافيلوف إلى أن القانون عالمي بطبيعته ويتجلى "ليس فقط في أعلى ، ولكن أيضًا في المناطق السفلية" النباتات ، وكذلك في الحيوانات. "

كان لتقدم علم الوراثة تأثير كبير على زيادة تطوير صياغة القانون. في عام 1936 ، دعا فافيلوف الصياغة الأولى بشكل قاطع للغاية: "كانت تلك هي حالة علم الوراثة في ذلك الوقت ...". كان من المعتاد الاعتقاد بأن "الجينات متماثلة في الأنواع القريبة" ، ويمثل علماء الأحياء "الجين أكثر ثباتًا من الحاضر". ثبت فيما بعد أن "الأنواع القريبة ، في ظل وجود علامات خارجية متشابهة ، تتميز بالعديد من الجينات المختلفة." لاحظ فافيلوف أنه في عام 1920 أولى "القليل من الاهتمام لدور الاختيار" ، مع التركيز على أنماط التباين. هذه الملاحظة لم تكن تعني نسيان نظرية التطور ، لأنه ، كما أكد فافيلوف نفسه ، في وقت مبكر من عام 1920 ، كان قانونه "أولاً وقبل كل شيء يمثل صيغة الحقائق الدقيقة القائمة كليًا على التعليم التطوري".

نظر فافيلوف إلى القانون الذي صاغه كمساهمة في الأفكار الشعبية في ذلك الوقت حول الطبيعة الطبيعية للتغيرات الكامنة وراء العملية التطورية (على سبيل المثال ، نظرية ترشيد L. S. Berg). كان يعتقد أن الاختلافات الوراثية التي تتكرر بانتظام في مجموعات مختلفة تكمن وراء التوازي التطوري وظاهرة التقليد.

القسم الثاني الخاتمة

كونه أحد علماء الوراثة الأوائل في روسيا ، قدم فافيلوف مساهمة كبيرة في تطوير هذا العلم ، حيث بدأ دراسة الطبيعة الوراثية للنباتات.

3 نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف

نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف (3 يوليو 15 ، 1872 ، موسكو - 2 ديسمبر 1940 ، لينينغراد) - عالم أحياء روسي بارز ، مؤلف فكرة تخليق المصفوفة.

بدأ عمله في ذروة علم الأحياء الوصفي والخطوات الأولى لعلم الأحياء التجريبي ، شعر كولتسوف بمهارة بالاتجاهات في تطور علم الأحياء وسرعان ما أدرك أهمية الطريقة التجريبية. لقد بشر بضرورة اتباع نهج تجريبي في جميع مجالات البيولوجيا وتوقع استخدامه حتى في الدراسات التطورية (دون مقارنة الأساليب التجريبية مع الطرق الوصفية). لم يكن الأمر يتعلق بتجربة بيولوجية بسيطة ، بل يتعلق باستخدام طرق الفيزياء والكيمياء. أكد كولتسوف مرارًا وتكرارًا على الأهمية الهائلة لعلم الأحياء لاكتشاف أشكال جديدة من الطاقة الإشعاعية ، وخاصة الأشعة السينية والأشعة الكونية ، التي كتبت عن استخدام المواد المشعة. لدراسة الكائن الحي ككل ، من الضروري استخدام كل المعرفة الحديثة في مجال الكيمياء الفيزيائية والغروية ، من الضروري دراسة الطبقات الجزيئية داخل الخلية ودورها في مختلف تحولات المواد. "ينتظر علماء الأحياء أن تكون هذه الأساليب (تحليل حيود الأشعة السينية) متقدمة للغاية بحيث يكون من الممكن بمساعدتهم لدراسة التركيب البلوري للهيكل العظمي داخل الخلايا ، الهياكل الصلبة للبروتين والطبيعة الأخرى." كان هذا الفكر نبويًا وقد تحقق بالفعل في اكتشاف التحليل البنيوي للأشعة السينية لهيكل جزيء الحمض النووي. تحولت فكرة أخرى عن كولتسوف إلى نبوءة ، حيث انتقل أيضًا من علم الأحياء إلى الكيمياء. بناءً على فكرة أنه طور أن كل جزيء بيولوجي معقد ينشأ من جزيء مشابه موجود بالفعل ، تنبأ بأن يتبع الكيميائيون مسار خلق جزيئات جديدة في المحاليل التي تحتوي على الأجزاء المكونة الضرورية للجزيئات المعقدة عن طريق إدخال بذور جزيئات جاهزة من نفس التركيب. . لقد كتب قائلاً: "أعتقد أنه بهذه الطريقة فقط سيكون من الممكن تجميع البروتينات في المختبر ، ولكن ليس أيًا منها ، ولكن من المؤكد ، أي أن التوليف يتم التخطيط له مقدمًا".

في مجال الرؤية N.Koltsova كانت باستمرار مسائل الوراثة. في وقت مبكر من عام 1921 ، نشر عمله التجريبي ، "التحليل الجيني للتلوين في خنازير غينيا". إجراء دراسات وراثية على ذباب الفاكهة. في هذه الأعمال ، رأى العالم إنشاء أهم صلة بين علم الوراثة والنظرية التطورية. في وقت لاحق ، بدأ العمل في الطفرات الكيميائية.

فهم كولتسوف بعمق أهمية علم الوراثة لممارسة تربية الحيوانات. في عام 1918 قام بتنظيم محطة Anikovskaya الوراثية المتخصصة في علم الوراثة لحيوانات المزرعة. في وقت لاحق إلى حد ما تم تنظيم مصنع دواجن آخر في منطقة تولا. في أوائل عام 1920 ، تم دمج المحطتين في واحدة. في عام 1925 ، تلقت المحطة اسم المحطة المركزية لعلم الوراثة للحيوانات الزراعية ، وكان مديرها في سنوات مختلفة كولتسوف وطلابه.

خاتمة القسم الثالث

NK تنبأ كولتسوف بمزيد من التطور في علم الوراثة ، مما يشير إلى طريقه إلى أتباعه. بفضله وأفكاره ، تم اكتشاف العديد من الاكتشافات ، مثل الطفرات الكيميائية. ومن المزايا الأخرى التي يتمتع بها كولتسوف أنه جذب الكثير من الموهوبين للعمل في المحطة الذين أصبحوا مشهورين فيما بعد كمبدعين لعلم الوراثة بأكملهم واختيار أنواع معينة من حيوانات المزرعة.

4 تلقي الاصطناعي من البكم

كان أعظم إنجاز في علم الوراثة التجريبي اكتشاف إمكانية التسبب في حدوث طفرات مصطنعة بمساعدة عوامل فيزيائية وكيميائية مختلفة. وقدم العلماء الروس مساهمة كبيرة في اكتشاف هذه الفرصة.

4.1 مساهمة مقدمة من G.A. ندسون وطلابه

تم إجراء إحدى التجارب الأولى في هذا المجال بواسطة العلماء الروسيين جورجي آدموفيتش نادسون ومعاونه الشاب غريغوري سيمينوفيتش فيليبوف ، الذي عمل في معهد الأشعة والأشعة.

تلقوا طفرات في الخميرة والفطريات السفلى تحت تأثير الراديوم والأشعة السينية. نتيجة للتجارب ، نمت المستعمرات ، متباينة في الحجم ، الشكل ، اللون ، غيرت خلايا الخميرة خصائصها الكيميائية الحيوية وهكذا ، تم اكتشاف قدرة الإشعاع على إحداث تغييرات وراثية.

أيضا الجا Nadson مع E.Ya نشرت Rokhlin سلسلة من الأوراق التي طرحت لأول مرة مسألة الاستخدام العملي للطفرات التي تم الحصول عليها تجريبيا.

بالإضافة إلى الخمائر والفطريات السفلى ، في مختبرات GA Nadson ، تمت دراسة التأثير الوراثي للإشعاع على البكتيريا. تم وضع اتجاه جديد في العلوم - علم الوراثة السكانية للكائنات الحية الدقيقة. كما أولت GA Nadson اهتمامًا كبيرًا لدراسة وتحليل دور العوامل الداخلية والخارجية في عملية الطفرات التجريبية ، على سبيل المثال ، لماذا تتفاعل الأنواع المختلفة من الكائنات الحية الدقيقة بشكل مختلف مع الإشعاع وكيف تؤثر شدة وجرعة الإشعاع على تحريض الطفرات. اتجاه آخر لمدرسة GA Nadson هو الطفرة الكيميائية. حصل طلابه في عام 1928 على بيانات حول حدوث تغييرات وراثية في الخميرة تحت تأثير الكلوروفورم ، في عام 1939 - تحت تأثير قطران الفحم وسيانيد البوتاسيوم.

4.2 المساهمة N.V. Timofeev-

في منتصف ثلاثينيات القرن العشرين ، وضعت نظرية تصف التبعيات الحركية لا الآثار المنشطة والمطفرة للإشعاع المؤين - ما يسمى "النظرية المستهدفة". أجريت أهم التجارب التي أصبحت أساس هذه النظرية في الفترة 1931-1937. العديد من الباحثين ، من بينهم نيكولاي فلاديميروفيتش تيموفيف ريسوفسكي ، الذي أصبح أحد مؤسسي الفيزياء الحيوية الكمية للإشعاع المؤين.

طور Timofeev-Resovskii أفكار N. Koltsov ، الذي اقترح أن يتم تشكيل الهياكل الوراثية الجزيئية عن طريق توليف المصفوفة. أجرى بحثًا حول التحليل الفيزيائي الحيوي لعملية الطفرة ، مما أدى في وقت لاحق إلى تكوين البيولوجيا الجزيئية كنظام اصطناعي جديد. أظهر Timofeev-Resovskiy أن التغيرات الطفرية تؤثر على مجموعة محدودة نسبيا من الذرات في الكروموسوم. هذا الاكتشاف أوصل عملية الطفرة إلى المستوى الجزيئي للفهم.

يعتبر نيكولاي فلاديميروفيتش أيضًا أحد مؤسسي علم الأشعة الإشعاعي. تمكن من تحديد كيفية تأثير جرعة الإشعاع على شدة عملية الطفرة. اكتشف ظاهرة التحفيز الراديوي بجرعة منخفضة وقام بتحليل آليات تحفيز الأولية لحدوث طفرات تحت تأثير الإشعاع.

كان هذا الباحث أول من أشار إلى أنه بالإضافة إلى الآثار المباشرة للتعرض للإشعاع المؤين (مثل الأورام الخبيثة والحروق ومرض الإشعاع) ، هناك خطر كبير من حدوث طفرات ضارة وتراكمها في السكان.

أحد أهم مكونات النظرية الكمية لعملية الطفرة كانت دراسة العالم الروسي حول احتمالات حدوث طفرات مباشرة وعكسية.

في عام 1934 ، أجرى Timofeev-Resovsky سلسلة من التجارب الرائعة ، والتي أظهرت لأول مرة أن مزيجًا من عدة طفرات متنحية ، يقلل كل منها من قابليته للحياة بشكل منفصل ، يمكن أن يؤدي إلى زيادة في قدرة الأفراد الذين يحملون هذه المجموعات. سمحت هذه الدراسات أن نفهم تماما الأهمية التطورية لظواهر الركود والهيمنة.

جنبا إلى جنب مع M. Delbrück (الحائز على جائزة نوبل في وقت لاحق) نيكولاي فلاديميروفيتش Timofeev-Resovsky ، قام بعمل على نمذجة هيكل الجينات. في نفس الفترة ، وبالتعاون مع الفيزيائي R. Rompu ، اكتشف ووصف "مبدأ التعزيز" في علم الأحياء ، الذي أصبح أحد أهم مبادئ البيولوجيا النظرية الحديثة. وفقًا لهذا المبدأ ، يمكن لأي تغيير فردي تغيير خصائص الفرد بالكامل وتفعيل القوى التي تكون عدة أوامر أكبر من حيث الطاقة المستهلكة.

4.3 الطفرات الكيميائية

أول من لفت الانتباه إلى الطفرات الناجمة عن المواد الكيميائية كان N.K. Koltsov ، الذي اقترح على أتباعه ، V.V. ساخاروف ، لمواصلة البحث في هذا المجال.

VV استخدم ساخاروف ، الذي يعمل على خطة كولتسوف ، 10 ٪ من محلول اليود. من خلال تحليل الطفرات المرئية المقترنة بالأرض ، وجد في نسل الجيل الثاني طفرات جديدة موروثة حز    و "تقليم" .

لأول مرة في العالم في عام 1938. V.V. صاغ ساخاروف فكرة "التأثير المحدد لعوامل الطفرة" ، وأظهر الفرق في طبيعة الطفرات التي نشأت من تلقاء أنفسهم والتي تسببها الطفرات الفيزيائية والكيميائية.

في عصرنا ، وضعت من قبل V.V. إن موقف ساخاروف من أن خصوصية الطفرات يرجع إلى بنية العامل المؤثر وخصائص الكائن الحي ، ولم يفقد أهميته وهو أحد أهم تعميمات علم الوراثة. أدت سلسلة من الدراسات حول عملية الطفرة إلى اكتشاف دور العوامل الداخلية (الشيخوخة ، زواج الأقارب والتهجين) في هذه العملية.

واحد من أول V.V. أثار ساخاروف مسألة التأثير الطفري للكولشيسين وغيره من الطفرات على النباتات ، والتي اكتسبت قيمة اليوم ، لتصبح المصدر الرئيسي لبيئي البيئة والباحثين عن جرعات صغيرة من المواد الفعالة بيولوجيا.

باحث آخر هو M.Ye. Lobashev ، كان أول من ربط عملية الطفرة بإصلاح الهياكل الوراثية التالفة.

كانت الكائنات المغرضة الأولى ، التي اكتشفها ساخاروف ولوباشيف وموظفوها ، ذات كفاءة منخفضة ، وبالتالي لم يكن من الممكن أن تكون ذات فائدة للممارسين.

افتتح معهد الدراسات العليا مرحلة جديدة في دراسة دور العوامل الكيميائية في عملية الطفرة. أشار Rapoport (1943،46،47) إلى التأثير القوي للطفرات لبعض المواد الكيميائية. قام أيضًا بتنظيم عمل مكثف حول استخدام المطفرات الكيميائية في ممارسة تربية النباتات.

خاتمة القسم الرابع

كان العلماء الروس من أوائل العلماء في العالم الذين بدأوا في إجراء تجارب على الحصول على الطفرات بشكل مصطنع ، مما سمح لهم باستخلاص استنتاجات حول العوامل التي تؤثر على تنوع الكائنات الحية ، وإمكانية الاستخدام العملي للكائنات الحية الجديدة والنتائج المحتملة للطفرات.

5 مشكلة الرشوة الجينية

بحلول بداية الثلاثين من القرن العشرين. شكلت أساس نظرية الجين. بالفعل أثارت الإنجازات الأولى للتحليل الهجين مشكلة تقديرية المواد الوراثية. كان يعتقد أن الجين مسؤول عن تطوير سمة واحدة وينتقل عن طريق العبور ككل غير قابل للتجزئة. أكد اكتشاف الطفرة والتقاطع (اضطراب الربط بين الجينات نتيجة لتبادل المقاطع بين الكروموسومات) عدم قابلية تقسيم الجينات. نتيجة لتعميم جميع البيانات ، حصل تعريف الجين على الصيغة التالية: الجين هو وحدة أولية للوراثة ، تتميز بوظيفة محددة تمامًا ، تتحول ككل خلال التقاطع. بمعنى آخر ، الجين هو وحدة من الوظائف الجينية ، الطفرة ، والتقاطع.

في عام 1928 ، في مختبر A.S. سيريبروفسكي في المعهد البيولوجي. KA تيريزايفا إن. بي. بدأ Dubinin في التحقيق في تأثير الأشعة السينية على ذبابة الفاكهة واكتشف طفرة غير عادية. يتم التحكم في تكوين setae على جسم ذبابة بواسطة جين خاص ترس   . طفرة الجينات ترس   ، الذي اكتشفه عالم الوراثة الأمريكي باين (1920) لأول مرة ، مرارًا وتكرارًا في التجارب ، وعندما ظهر ، تم قمع تطور تسعة مجموعات. الطفرة التي كشف عنها Dubinin قمعت تطوير أربعة فقط setae. بعد إجراء مزيد من التجارب ، أصبح من الواضح أن الجين ليس بنية جينية غير قابلة للتجزئة ؛ إنه منطقة من الكروموسوم ، يمكن أن تتحول أجزاء معينة منه بشكل مستقل عن بعضها البعض. هذه الظاهرة هي تماثل الشكل التدريجي.

واحدة من المزايا الرئيسية لدراسة مورف أليل مدرج كان الطريقة الكمية لحساب المسوخ. بعد تطوير نظام يسمح بتحديد نتيجة كل طفرة ، كشف سيبروفسكي ودوبينين وغيرهما من المؤلفين في نفس الوقت عن ظاهرة إضافة جين متحور إلى آخر. تم اكتشاف هذه الظاهرة في وقت لاحق على الكائنات الحية الدقيقة وحصلت على اسم التكملة.

بعد أن أظهر هشاشة الطفرة في الجين ، لم يتمكن سيريبروفسكي وغيره من العاملين في مختبره ، لفترة طويلة من تأكيد تجزئة الجين بمساعدة التقاطع. للكشف عن كسر الجينات ، كان من الضروري التحقق من عدد كبير من الذباب. كان من الممكن تنظيم مثل هذه التجربة فقط في عام 1938 ، عندما Dubinin ، N.N. سوكولوف وج. Tinyakov قادرة على كسر الجينات ترس    وتحقق من نتائجك بشكل خلوي على الصبغيات العملاقة للغدد اللعابية في ذبابة الفاكهة.

خاتمة القسم الخامس

على الرغم من أن القرار النهائي بشأن تقسيم الجين ليس فقط من الناحية التحررية ولكن بشكل ميكانيكي ، ولم يتحقق في أعمال العلماء الروس ، فقد أسهموا مساهمة كبيرة في إثبات قابلية تقسيم الجينات ، مما أدى إلى الانتقال إلى الأبحاث الجينية حول الكائنات الحية الدقيقة ، وبالتالي انتقال علم الوراثة على المستوى الجزيئي للبحث.

6 الوراثة الجزيئية

طرح توضيح الوظيفة الرئيسية للجين كحافظ على المعلومات حول بنية سلسلة ببتيد معينة مسألة كيفية نقل علم الوراثة المعلومات من الهياكل الوراثية (DNA) إلى الهياكل المورفولوجية ، وبعبارة أخرى ، كيف يتم تسجيل المعلومات الجينية وكيف يتم تنفيذها في الخلية.

وفقًا لنموذج Watson-Crick ، ​​فإن المعلومات الوراثية في الحمض النووي تحملها

تسلسل القواعد. وبالتالي ، يحتوي الحمض النووي على أربعة عناصر من المعلومات الوراثية. في الوقت نفسه ، تم العثور على 20 من الأحماض الأمينية الأساسية في البروتينات. كان من الضروري معرفة كيف يمكن ترجمة لغة مؤلفة من أربعة أحرف في DNA إلى لغة مؤلفة من عشرين حرفًا في Beks. قدمت G. Gamow مساهمة حاسمة في تطوير هذه الآلية. اقترح أن يتم استخدام مزيج من ثلاثة نيوكليوتيدات الحمض النووي لتشفير حمض أميني واحد (مركب يتكون من السكر (deoxoribose) ، الفوسفات وقاعدة وتشكيل الحمض النووي مونومر عنصري) يسمى النيوكليوتيدات. هذه الوحدة الأولية من مادة الأسلاف التي تشفر حمض أميني واحد تسمى الكودون.

خاتمة القسم السادس

في هذه المرحلة ، قام أحد العلماء الروس بخطوة مهمة نحو حل الشفرة الوراثية.

الخلاصة

استنادًا إلى مواد هذا العمل ، يمكننا أن نستنتج أن مساهمة العلماء الروس في تطوير علم الوراثة كعلم كبير جدًا ، لكنها مقومة بأقل من قيمتها. وهذا ما يفسره المجلات العلمية الروسية غير المعروفة إلى حد كبير والتي نشرت أعمال العلماء في الخارج.

ومع ذلك ، فإن أهمية الاكتشافات التي قام بها العلماء الروس لا تزال غير قابلة للجدل.

من الصعب وصف العمل الذي قام به علماء الوراثة الروس بالتفصيل ، لأن تجاربهم معقدة ومتنوعة. في إطار هذا العمل ، تنعكس فقط الاكتشافات الرئيسية التي تعكس تطور العلوم.

قائمة الكتبة

1. موسوعة روسية جديدة: 12 ر / ريدكول.: أ. د. نيكيبيلوف ، ف. دانييلوف دانيليان وآخرون - موسكو: موسوعة ، 2007. ت. 3: بروناي - فينشا. - 480 ثانية.

2. علم الأحياء - تاريخ تطور علم الوراثة. - http://www.5ka.ru/10/24545/1.html

3. ويكيبيديا - علم الوراثة. - http://en.wikipedia.org/wiki/Genetics

4. ويكيبيديا - نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Vavilov،_Nikolai_Ivanovich

5. نيكولاي كولتسوف. - http://idbras.comcor.ru/personal/kolzov.htm

6. فلاديمير ساخاروف. - http://idbras.comcor.ru/personal/SakharovVVr.html

7. ندسون جورج آدموفيتش. - http://persona.rin.ru/view/f/0/23965/nadson-georgij-adamovich

8. العلماء العظماء في القرن العشرين - نيكولاي فلاديميروفيتش تيموفيف ريسوفسكي. - http://iomn.net/؟p=79