Генетика –это биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов и методах их управления.
Ген – материальный носитель наследственности. Представляет собой участок молекулы ДНК в хромосоме. Основными свойствами генетического материала являются: дискретность, непрерывность, линейность, относительная стабильность. Совокупность генов данной клетки или организма составляет его генотип.
В процессе взаимодействия генотипа и внешней среды формируется фенотип — совокупность всех признаков и свойств особи. Однозначного соответствия между фенотипом и генотипом нет, так как изменения генотипа не всегда сопровождаются изменением фенотипа, а изменения фенотипа не обязательно связаны с изменениями генотипа.
Программа структуры организма, его поведения и будущего записана в генах, которые, по словам Дж. Уотсона, занимают столь важное место в живой природе, что нельзя понять сущность жизни, не изучив генов, так как все живые организмы действуют по определенным генетическим программам.
О невероятной сложности генетического устройства свидетельствуют следующие факты:
1. геном бактерии Helibacter, вызывающей
Именно Дж. Уотсон совместно с Ф. Криком расшифровали структуру генов и принципы их изменения. Выяснилось, что гены способны делиться (раздваиваться, матрично копироваться). В генах закодирована информация о будущем синтезе белка, причем очередность и порядок его самосборки определяются структурой ДНК.
Однако структура генов была расшифрована не так давно, а генетика как наука стала активно развиваться еще в XIX в., и в ее основу легли закономерности наследственности, обнаруженные биологом Г. Менделем.
Наследственность — это свойство организмов передавать свои признаки и особенности следующему поколению, которое позволяет живым организмам сохранять из поколения в поколение характерные черты вида, породы, сорта.
Наследственность осуществляется через размножение. При бесполом, или вегетативном, размножении новое поколение развивается или из одноклеточных зачатков (спор), или из многоклеточных образований (почкование гидры, размножение растений клубнями, луковицами и т.п.). При половом размножении новые поколения возникают в результате оплодотворения - слияния женской и мужской половых клеток. Следовательно, материальная основа наследственности заключена в половых клетках мужской и женской особях - родителей. Именно через половые клетки и их гены (а значит, и ДНК) осуществляется связь между поколениями. Однако объединение в результате оплодотворения генетического материала материнской и отцовской клеток приводит к образованию нового генотипа, обладающего своей специфичностью, несхожей со специфичностью генов каждого родителя.
Эволюция особей, размножающихся половым путем, была бы невозможной, если бы генетические программы воспроизводились абсолютно точно. Именно поэтому копирование генетических программ - репликация ДНК - происходит с высочайшей, но не абсолютной точностью, довольно редко, но возникают ошибки - мутации генов. В результате мутации генетические программы, которыми располагают живые организмы, изменяются естественным путем и рождаемые особи могут иметь иные признаки. Иногда мутации имеют отрицательный результат: способствуют возникновению болезней, ослаблению организма, но часто мутации бывают и положительными — способствуют большей приспосабливаемости отдельных особей, а затем и целого вида к изменившимся условиям внешней среды.
Все особи в пределах одного вида различны, это свойство называется изменчивостью.
Изменчивость - это присущее всему живому свойство изменять свои биохимические, морфологические и физиологические признаки на любом этапе развития, а не только на уровне зачатия и развития плода, когда формируется генотип особи.
Таким образом, различия между особями одного вида могут зависеть как от изменений наследственных свойств организма, так и от изменения внешних условий, в которых происходит развитие организма. В зависимости от этого различают наследственную и ненаследственную изменчивость. В основе наследственной, или генотипической, изменчивости лежит изменение генетического материала на любом уровне его организации, в том числе и мутации генов.
Ни наследственность, ни окружающая среда не являются неизменными. В мире нельзя найти двух людей, за исключением однояйцовых близнецов (развившихся из одной оплодотворенной яйцеклетки), обладающих одинаковым набором генов. Нельзя также найти двух людей, проживших жизнь в одинаковых условиях. Именно эти факторы способствуют эволюции. Наличие генетической программы обеспечивает наследование организмом признаков предков и его видовых особенностей, а влияние условий существования в период развития организма определяет отклонения, индивидуальные отличия, которые могут не затронуть генетический аппарат половых клеток и не передаться затем по наследству следующим поколениям, а могут и закрепиться в генах.
Знание законов наследственности, сформулированных Г. Менделем, их дальнейшее изучение и практическое применение позволяют понять процесс зарождения и эволюции, разработать методы генетической идентификации личности, меры по защите наследственного аппарата человека от вредных влияний окружающей среды, а также способы коррекции наследственных недугов.
Рис. 35. Эволюция систематических групп