Генетика ғылымының даму кезеңдері

Генетика ғылымының даму кезеңдері

«Генетика» терминін 1905 жылы В. Батсон ұсынған.

Тұқымқуалаушылық — ағзалардың құрылымдық ерекшеліктерін, физиологиялық қасиеттерін және жеке даму сипатын ұрпақтарға беру қасиеті. Тұқымқуалаушылық қасиеттері жеке даму процесінде жүзеге асады.

Өзгергіштік — бұл тірі организмдердің өз сипаттамаларын өзгерту қабілеті. Ұрпақтар мен ата-аналардың арасындағы айырмашылықтар мейоз процесінде гендердің әр түрлі комбинацияларының пайда болуына байланысты және аталық және аналық хромосомалар бір зиготаға біріктірілген кезде туындайды.

Өз дамуында генетика бірқатар кезеңдерден өтті.
Адамдар тұқым қуалаушылықты бұрыннан қызықтырған. Ауыл шаруашылығының дамуымен жануарлардың жаңа тұқымдары мен өсімдіктер түрлерін жасау және қалыптастырумен айналысатын қолданбалы селекция ғылымы қалыптасты. Бірақ селекционерлер ұрпақтарға белгілерді беру механизмдерін түсіндіре алмады.

Генетика дамуының алғашқы кезеңі — тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті организм деңгейінде зерттеу.
Бұл кезең Г. Мендельдің еңбектерімен байланысты. 1865 жылы «Өсімдік будандары бойынша эксперименттер» деген еңбегінде ол бұршақтағы белгілердің тұқым қуалау заңдылықтары туралы зерттеулерінің нәтижелерін сипаттады.

Мендель тұқым қуалайтын факторлардың дискреттілігін (бөлінгіштігін) анықтап, тұқым қуалаушылықты зерттеудің гибридологиялық әдісін жасады.
Тұқымқуалаушылықтың дискреттілігі ағзаның жеке қасиеттері мен сипаттамалары тұқым қуалайтын факторлардың бақылауымен дамитындығында, олар гаметалардың бірігуі және зигота түзілуі кезінде араласпайды, ал жаңа гаметалар пайда болған кезде олар бір-біріне тәуелсіз тұқым қуалайды.

https://health.uconn.edu/genetics/

1909 жылы В. Иогансен бұл факторларды ген деп атады.

Г. Мендель ашқан жаңалықтардың маңыздылығы оның нәтижелерін 1900 жылы үш биолог бір-бірінен тәуелсіз түрде растағаннан кейін ғана бағаланды: Голландиядағы Х. де Фриз, Германиядағы К. Корренс және Австриядағы Э. Чермак. Биылғы жыл генетика ғылымының пайда болған жылы болып саналады.

Мендельдік тұқым қуалаушылық заңдары ген теориясының негізін қалады, ал генетика биологияның тез дамып келе жатқан саласына айналды.

1901 — 1903 жылдары де Фриз генетиканың одан әрі дамуында маңызды рөл атқарған өзгергіштіктің мутациялық теориясын алға тартты.

Генетика дамуының екінші кезеңі — белгілердің тұқым қуалау заңдылықтарын хромосомалық деңгейде зерттеу.

Мендельдік мұрагерлік заңдары мен жасушалардың бөлінуі (митоз) және жыныс жасушаларының жетілуі (мейоз) процесінде хромосомалардың таралуы арасындағы байланыс орнатылды.
Жасушаның құрылымын зерттеу хромосомалардың құрылымын, формасын және санын нақтылауға алып келді және гендер хромосомалардың бөлімдері екенін анықтауға көмектесті.
1910 — 1911 жылдары Американдық генетик Т. Г. Морган және оның серіктестері жеміс шыбындарының тұқым қуалау заңдылықтары бойынша зерттеулер жүргізді. Олар гендердің хромосомаларда сызықтық тәртіпте орналасып, байланыс топтарын құрайтындығын анықтады.
Морган сонымен бірге жыныстық байланысты белгілердің тұқым қуалау заңдылықтарын орнатты.

Бұл жаңалықтар тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясын тұжырымдауға мүмкіндік берді.

Генетика дамуының үшінші кезеңі — тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті молекулалық деңгейде зерттеу.

Бұл кезеңде гендер мен ферменттер арасындағы байланыс зерттеліп, «бір ген — бір фермент» теориясы тұжырымдалды: әр ген бір ферменттің синтезін, ал фермент бір биохимиялық реакцияны басқарады.

1953 жылы Ф. Крик пен Дж. Уотсон қос спираль түрінде ДНҚ молекуласының моделін жасап, ДНҚ-ның өзін-өзі екі еселеу қабілетін түсіндірді. Өзгергіштік механизмі айқын болды: ген құрылымындағы кез келген ауытқулар пайда болғаннан кейін, кейіннен қыздың ДНҚ тізбегінде көбейеді.
Бұл позициялар тәжірибелермен расталды. Ген туралы түсінік нақтыланып, генетикалық код ашылып, биосинтез механизмі зерттелді. Мутацияны қолдан өндірудің әдістері жасалды және олардың көмегімен өсімдіктердің бағалы жаңа сорттары мен микроорганизмдер штамдары құрылды.

Соңғы онжылдықтарда гендік инженерия пайда болды — жаңа генді синтездеуге немесе оны бір организмнен бөліп алуға және басқа организмнің генетикалық аппаратына енгізуге мүмкіндік беретін әдістер жүйесі.

ХХ ғасырдың соңғы онжылдығында көптеген қарапайым организмдердің геномдары декодталды. ХХІ ғасырдың басында (2003) адам геномын ашу жөніндегі жоба аяқталды.

Бүгінгі күні көптеген организмдер геномдарының мәліметтер базасы бар. Адамның осындай мәліметтер қорының болуы көптеген аурулардың алдын алу мен зерттеуде үлкен маңызға ие.

Тұқым қуалаушылықтың заңдылықтарын зерттеудің ғылыми негізін Грегор Мендель қалады. Ол өз тәжірибелеріне қолайлы объект ретінде асбұршақты (Pіsum satіvum) алды. Себебі, басқа өсімдіктермен салыстырғанда асбұршақтың мынадай айрықша қасиеттері бар: 1) бірнеше белгілері бойынша бір-бірінен айқын ажыратылатын көптеген сорттары бар; 2) өсіруге қолайлы; 3) гүліндегі жыныс мүшелері күлтежапырақшаларымен толық қалқаланып тұратындықтан, өсімдік өздігінен тозаңданады. Сондықтан, әр сорт өзінше таза дамып жетілетіндіктен, белгілері ұрпақтан-ұрпаққа өзгеріссіз беріледі; 4) бұл өсімдіктің сорттарын қолдан тозаңдандыру арқылы өсімтал будандар алуға болады.

Грегор Мендель

Мендель алғашқы тәжірибелерінің бірінде бұршақтың сары және жасыл тұқымды екі іріктемесін өзара будандастырған. Бұл өсімдіктер бір-бірінен тек бір белгісі – тұқымдарының түсі арқылы ерекшеленеді. Мұны моногибридті будандастыру деп атайды.

Мендельдің бірінші заңы. Ата-аналары бір-бірінен бір жұп белгі бойынша ажыратылатын дарақтарды будандастыруды моногибридті деп атайды. Мендель өз тәжірибелерінің бірінде асбұршақтың тұқымдары сары және жасыл түсті екі сортын алып будандастырған. Сонда бірінші ұрпақтан алынған будандардың барлығы сары тұқымды болып, жасыл түс көрінбеген.

Бірінші ұрпақта басымдық қасиет көрсетіп, бірден жарыққа шығатын белгіні доминантты, көрінбей қалған белгіні рецессивті деп атайды. Қарама-қарсы (альтернативті) белгілерді анықтайтын жұп гендер — аллельді гендер деп аталады. Мысалы, тұқымның сары түсі мен жасыл түсін, гүлдің қызыл түсі мен ақ түсін анықтайтын гендерді — аллельді дейді.

Бірінші ұрпақта басымдық қасиет көрсетіп, бірден жарыққа шығатын белгіні доминантты, көрінбей қалған белгіні рецессивті деп атайды. Қарама-қарсы (альтернативті) белгілерді анықтайтын жұп гендер — аллельді гендер деп аталады. Мысалы, тұқымның сары түсі мен жасыл түсін, гүлдің қызыл түсі мен ақ түсін анықтайтын гендерді — аллельді дейді.

Бірінші ұрпақта басымдық қасиет көрсетіп, бірден жарыққа шығатын белгіні доминантты, көрінбей қалған белгіні рецессивті деп атайды. Қарама-қарсы (альтернативті) белгілерді анықтайтын жұп гендер — аллельді гендер деп аталады. Мысалы, тұқымның сары түсі мен жасыл түсін, гүлдің қызыл түсі мен ақ түсін анықтайтын гендерді — аллельді дейді.

Генотип деп — ата-аналардан алынатын гендердің толық жиынтығын айтады. Генотипіне қарай организм гомозиготалы не гетерозиготалы болуы мүмкін. Гомозиготалы деп тек бірыңғай доминантты (АА) немесе рецессивті (аа) аллельдерден тұратын организмді айтады.

Гетерозиготалы организм, керісінше, әр түрлі аллельдерден тұрады (Аа). Организмге тән ішкі және сыртқы белгілердің жиынтығын фенотип деп атайды. Мысалы, тұқымның түсі, пішіні, сабақтың биіктігі, көздің қара немесе көк болуы және т.б.

Белгілердің ажырау заңы. Мендель бұл тәжірибені одан әрі жалғастырып, бірінші ұрпақтағы будандарды өздігінен тозаңдандырғанда, екінші ұрпақта сары тұқымды да, жасыл тұқымды да дарақтар алынған. Екінші ұрпақта — ата-аналарының екеуіне де тән белгілердің көрініс беру заңдылығын — ажырау заңы деп атайды.

СҰРАҚТАР