История развития генетики. Грегор Мендель

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «биология» на тему:

«История развития генетики. Грегор Мендель»

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент гр.

 

Проверил:

 

 

 

 

 

 

Пермь, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.................................................................................................................3

Глава 1. Предпосылки появления науки генетики...............................................5

1. Доисторические сведения.................................................................5
2. Получение первых опытных гибридных растений..........................5
3. Йозеф Кельрейтер..............................................................................6
4. Гипотезы о природе наследственности............................................6

Глава 2. Грегор Мендель........................................................................................8

• Биография............................................................................................8
• Подход к опытам.................................................................................9
• Опыты Менделя................................................................................11
• Дальнейшая судьба работ Менделя...............................................17
• Современная формулировка законов Менделя............................18

Глава 3. Этапы развития генетики.......................................................................19

Заключение...........................................................................................................23

Список использованных источников литературы..............................................23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Генетика призвана раскрыть законы воспроизведения живого по поколениям, появление у организмов новых свойств, законы индивидуального развития особи и материальной основы исторических преобразований организмов в процессе эволюции. Первые две задачи решают теория гена и теория мутаций. Выяснение сущности воспроизведения для конкретного разнообразия форм жизни требует изучения наследственности у представителей, находящихся на разных ступенях эволюционного развития. Объектами генетики являются вирусы, бактерии, грибы, растения, животные и человек. На фоне видовой и другой специфики в явлениях наследственности для всех живых существ обнаруживаются общие законы. Их существование показывает единство органического мира. История генетики начинается с 1900 года, когда независимо друг от друга Корренс, Герман и де Фриз открыли и сформулировали законы наследования признаков, когда была переиздана работа Грегора Менделя «Опыты над растительными гибридами». Имя генетике дал английский ученый У. Бэтсон в 1906 году. С того времени генетика в своем развитии прошла три хорошо очерченных этапа – эпоха классической генетики (1900-1930), эпоха неоклассицизма (1930-1953) и эпоха синтетической генетики, которая началась в 1953 году.

На первом этапе складывался язык генетики, разрабатывались методики исследования, были обоснованы фундаментальные положения, открыты основные законы. В эпоху неоклассицизма стало возможным вмешательство в механизм изменчивости, дальнейшее развитие получило изучение гена и хромосом, разрабатывается теория искусственного мутагенеза, что позволило генетике перейти от теоретической дисциплины к прикладной. Ее бурное развитие было обусловлено как запросами сельского хозяйства, нуждавшегося в детальной разработке проблем наследственности у растений и животных, так и успехами биологических дисциплин, таких, как морфология, эмбриология, цитология, физиология и биохимия, подготовивших почву для углубленного изучения законов наследственности и материальных носителей наследственных факторов. Новый этап в развитии генетики стал возможным благодаря расшифровке структуры «золотой» молекулы ДНК в 1953 году Д. Уотсоном и Ф. Криком. Генетика переходит на молекулярный уровень исследований. Стало возможным расшифровать структуру гена, определить материальные основы и механизмы наследственности и изменчивости. Генетика научилась влиять на эти процессы, направлять их в нужное русло. Появились широкие возможности соединения теории и практики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предпосылки появления науки генетики.

Доисторические сведения.

Зачатки генетики можно проследить еще в доисторические времена. Судя по разнообразным археологическим данным, уже 6000 лет назад люди понимали, что некоторые физические признаки могут передаваться от одного поколения к другому. Отбирая определенные организмы из природных популяций и скрещивая их между собой, человек создавал улучшенные сорта растений и породы животных, обладавшие нужными ему свойствами. На вавилонских глиняных табличках указывались возможные признаки при скрещивании лошадей. Размышления на тему природы передачи признаков по наследству от родителей детям встречаются в сочинениях Гиппократа, Аристотеля и других мыслителей.

Получение первых опытных гибридных растений.

В XVII–XVIII веках, когда биологи начали разбираться в процессе оплодотворения и искать, с каким началом (мужским или женским) связана тайна оплодотворения, споры о природе наследственности возобновились с новой силой. Борьба преформистов (анималькулистов и овистов) немало способствовала выяснению природы этого процесса у животных. У растений половая дифференциация была открыта Р. Камерариусом (1694), обнаружившим в опытах со шпинатом, коноплей и кукурузой, что для завязывания плодов необходимо опыление.

Тем самым к концу XVII века была подготовлена научная почва для начала опытов по гибридизации растений. Первые успехи в этом направлении были достигнуты в начале XVIII века. Полагают, что первый межвидовой гибрид получил англичанин Т. Фэйрчайлд при скрещивании гвоздик. С получением других гибридов практика гибридизации стала расширяться, но ботаники еще продолжали считать спорным вопрос  о наличии двух полов  у растений и их участии в оплодотворении. За работу «Исследование пола у растений» в 1760 году удостоился премии К. Линней, получивший межвидовой гибрид козлобородников, легко дающих помеси в естественных условиях. Однако сути гибридизации и роли пыльцы в скрещивании Линней не понял. Научно обоснованное решение этого вопроса было достигнуто в опытах члена Российской Академии наук Йозефа Кельрейтера.

Йозеф Кельрейтер.

В 1760 году Кельрейтер начал первые тщательно продуманные опыты по изучению передачи признаков при скрещивании растений. В 1761-1766 годах, почти за четверть века до Л. Спалланцани, изучавшего проблему скрещивания на животных объектах, Кельрейтер в опытах с табаком, дурманом и гвоздиками показал, что после переноса пыльцы одного растения на пестик другого растения, отличающегося по своим морфологическим признакам, образуются завязи и семена, дающие растения со свойствами, промежуточными по отношению к обоим родителям. В результате Кельрейтер пришел к выводу фундаментальной важности: в формировании потомства и передаче признаков, прослеживаемых у потомков, принимают участие оба родительских организма. Кельрейтер ввел также метод обратных скрещиваний с одним из исходных родителей, благодаря чему ему удалось доказать наследование признаков и равноправие мужских и женских элементов в формировании дочерних особей. Точный метод скрещивания, разработанный Кельрейтером, обусловил быстрый прогресс в изучении наследственной передачи признаков.

Гипотезы о природе наследственности.

Развитие практики гибридизации повело к дальнейшему накоплению сведений о природе скрещиваний. Важные наблюдения о сочетаниях признаков при скрещиваниях стали накапливаться в результате деятельности садоводов и ботаников. Практика требовала решения вопроса о сохранении неизменными свойств «хороших» растений, а также выяснения способов сочетания в одном растении нужных признаков, присущих нескольким родителям. Сходные задачи ставились и животноводами, но неизменно повисали в воздухе, поскольку упирались в незнание законов передачи наследственных признаков. Экспериментально решить эту проблему не представлялось еще возможным. В таких условиях возникли различные умозрительные гипотезы о природе наследственности:

• Наиболее фундаментальной гипотезой такого рода, послужившей в известной мере образцом для аналогичных построений других биологов, явилась «временная гипотеза пангенезиса» Чарльза Дарвина. Согласно его представлениям, в каждой клетке любого организма образуются в большом числе особые частицы – геммулы, которые обладают способностью распространяться по организму и собираться (концентрироваться) в клетках, служащих для полового или вегетативного размножения (яйцеклетки, сперматозоиды, почки растений). При оплодотворении геммулы двух половых клеток сливаются, образуя зиготу. Часть геммул дает затем начало новым клеткам (подобным тем, из которых они сформировались), а часть сохраняется в недеятельном состоянии и может быть передана следующим поколениям.
• Гипотеза Ф. Гальтона получила название «гипотезы корневища». Он сравнивал генеративные органы с корневищем некоторых растений, каждый год  дающим новые зеленые побеги.
• Умозрительная гипотеза ботаника К. Нэгели в работе «Механико-физиологическая теория эволюции» (1884). Он высказал предположение, что наследственные задатки передаются лишь частью вещества клетки, названного им идиоплазмой. Остальная часть (стереоплазма), согласно его представлению, наследственных признаков не несет.
• Теория наследственности Вейсмана. Развивая идею о неравнонаследственном делении, Вейсман логично пришел к выводу о существовании в организме двух четко разграниченных клеточных линий – зародышевых (клеток зачаткового пути) и соматических. Первые, обеспечивая непрерывность передачи наследственной информации, «потенциально бессмертны» и способны дать начало новому организму. Вторые этим свойством не обладают. Выделение двух категорий клеток имело большое положительное значение для последующего развития генетики. Оно, в частности, было началом теоретического опровержения идеи о наследовании приобретенных признаков. Вместе с тем теория Вейсмана содержала и ошибочное допущение, будто полный набор детерминант содержится только в половых клетках.

Грегор Мендель.

Биография.

Грегор Иоганн Мендель родился 22 июля 1822 году в Хейнцендорфе (Австрия). Учился в школах Хейнцендорфа и Липника, затем в окружной гимназии в Троппау. В 1843 окончил философские классы при университете в Ольмюце и постригся в монахи августинского монастыря св. Фомы в Брюнне (ныне Брно, Чехия). Служил помощником пастора, преподавал естественную историю и физику в школе. В 1851-1853 был вольнослушателем в Венском университете, где изучал физику, химию, математику, зоологию, ботанику и палеонтологию. По возвращении в Брюнн работал помощником учителя в средней школе до 1868, когда стал настоятелем монастыря.

В 1856 Мендель начал свои эксперименты по скрещиванию разных сортов гороха, различающихся по единичным, строго определенным признакам (например, по форме и окраске семян). Точный количественный учет всех типов гибридов и статистическая обработка результатов опытов, которые он проводил в течение 10 лет, позволили ему сформулировать основные закономерности наследственности.

О результатах своих экспериментов Мендель сообщил Брюннскому обществу естествоиспытателей весной 1865. Год спустя его статья была опубликована в трудах этого общества. На заседании не было задано ни одного вопроса, а статья не получила откликов. Мендель послал копию статьи К. Негели, известному ботанику, авторитетному специалисту по проблемам наследственности, но Негели также не сумел оценить её значения. И только в 1900 забытая работа Менделя привлекла к себе всеобщее внимание. Закон независимого расщепления признаков, известный теперь как закон Менделя, положил начало новому направлению в биологии – менделизму, ставшему фундаментом генетики.

Сам Мендель, после неудачных попыток получить аналогичные результаты при скрещивании других растений, прекратил опыты и до конца жизни занимался пчеловодством, садоводством и метеорологическими наблюдениями.

Скончался Мендель 6 января 1884 в Брюнне.

Среди трудов учёного – «Автобиография» (1850) и ряд статей, включая «Эксперименты по гибридизации растений» (в «Трудах Брюннского общества естествоиспытателей», т. 4, 1866).

Подход к опытам.

Главной заслугой Менделя является то, что для описания характера расщепления он впервые применил количественные методы, основанные на точном подсчете большого числа потомков с контрастирующими вариантами признаков. Мендель выдвинул и экспериментально обосновал гипотезу о наследственной передаче дискретных наследственных факторов. В его работах, выполнявшихся в период с 1856 по 1863 год, были раскрыты основы законов наследственности. Результаты своих наблюдений Мендель изложил в брошюре «Опыты над растительными гибридами» (1865).

Мендель следующим образом формулировал задачу своего исследования. «До сих пор, – отмечал он во «Вступительных замечаниях» к своей работе, – не удалось установить всеобщего закона образования и развития гибридов… Окончательное решение этого вопроса может быть достигнуто только тогда, когда будут произведены детальные опыты в различнейших растительных семействах. Кто пересмотрит работы в этой области, тот убедится, что среди многочисленных опытов ни один не был произведен в том объеме и таким образом, чтобы можно было определить число различных форм, в которых появляются потомки гибридов, с достоверностью распределить эти формы по отдельным поколениям и установить их взаимные численные отношения».