Генетика и генетическая информция

Генетика и генетическаяинформция. Вероятно ещ в глубокой дрвности человекстал подмечать, что потомство обычно бывает похоже на родителей. Уже тогда людистарались получать, например, телят от самой удойной коровы, сеять семенарастений, давших самый высокий урожай. Люди понимали, что в потомстве сочетаются признакипредков.Но закономерности, по которым те или иные признаки передаютсяпотомству оставалось тайной. Среди уч ных XIX века прочно утвердилось мнение Законнаследственности заключается только в том, что никокого закона наследственностинет . Поколебать устоявшеесеубеждение первым решился Грегор Иоан Мендаль, монах и ботаник-любитель изБрюнна Брно . После ряда опытов, кропотливых, но гениально точных, Мендельсформулировал в 1865 году свои знаминитые законы. Увы, они были настолькопросты, чтобы кто-нибудь из биологов принял их всерь з. Они осталисьнепонятными и непринятыми.

Мендель опередил сво время более чем на 30лет. Только в 1900 году одновременно трое уч ных в разных странах Де Фриз вГоландии, Коренс вГермании, Чермак в Австрии открыли заново законынаследственности, сформулированые Менделем.

Этот год и считается годом рождениягенетики как науки. В ч м же заключалось сущство мендельскогооткрытия? Во времена Менделя в биологической науке считалось самоочевидным, чтоу потомства признаки родителей разбовляются , разжижается вдвое. Уч рной и белой кошки родятся скорей всего серыекотята. Растения с краснымии и белыми дадут потомство с розовыми цветками.Одна из заслуг Менделя заключалась в том,что он четко покозал ничего подобного не проиходит. Признаки никогда несольются воедино.

Что же произойд т? Один из признаков окажеться более сильным доминантным , другой - более слабым рецессивным . Если скрещины породы или сорта например,растения, много поколений давшие только красные или только белые цветки , одиниз признаков в первом поколении сотр тся, исчезнет, как будто его и небыло.Скажем, все до единого цветки будут только красные. Предположим теперь, что мы скрестили дватаких красных цветка.

Каким будут цветки их потомков? Казалось бы, ответочевиден только краснвми. Но ничуть не бывало.Примерно у четвертииз них онивнезапновновь окрестятся в белый цвет. Мендель предположил, что каждый признак живого существа -у растений, например, окраска цветков, форма плодов и семян, высотастебля-определяется наследственными, как он их назвал, зачатками. Позднее, в 1909году, эти зачатки он назвал генами от греческого генос - род,происхождение . Если от признаковрастений перейти к признакам людей, томожносказать, что есть ген цвета волос и ген цвета глаз, ген, определяющий ростчеловека и т.д. Как, исходя из предположения о существованиигенов,обьяснитьнаблюдаемые факты? Мендель сч л, что в организмах существуетпара зачатков генов для каждой пары признаков.

Ген краснойокраски цветков и ген белой окраски цветков. Ген высокого стебля и ген низкогостебля. И так далее.Прич м, когды гены в паре различные, проявляется толькоодин, доминантный, а второй маскируется . Ген не может расствориться или слиться с другим.

Он всегда оста тсясамим собой. Потому - чтоу ч рной кошки могут иногда родиться белые котята. Этозначит, что кто - тоиз предков ч рной кошки имел белую окраску. Верн мся к опыту по скрещиванию растений скрасными и белыми цветками. Из поколения в поколение гены тасуются совершенно случайно, подчиняясь только закону вероятности.Но если в этой лотерее растению да тся только пара генов - красный икрасный или красный и белый , очевидно, что цветки его будуткрасными.

Только если выпадает булое и белое , у растения образуютсябелые цветки. Ген определяющий доминантный признак, обазначают заглавной буквойалфавита А, В , ген, обозначающий рецессивный признак строчечной а, в . Бессознательно применяя законы генетики,человек с помощью искусственного отбора вывел множество пород домашнихживотных. Например, все многочисленные породы домашнейсобаки являются потомкамиобыкновенного волка.Что такоеген? Долгое время генетики не знали ответа навопрос, что же собой представляет ген в действительности.

Биолог ВильгельмИогансен, первым предложивший этот термин, писал о н м так Ген - простокороткое и удобное слово, которое легко сочетается с другими . Долгоевремя ген был окутан покровом таинственности, и в СССР долгое время с конца30-х начало 60-х гг. ХХ в. служил поводом для бесчисленных обвинений генетиковв реакционных мистических воззрениях , идеализме и томуподобных грехах.Первым уч ным, приблизившим отвлеч нноепонятие гена к реальности, стал американец Томас Морган.

Он решил выяснить существует ли в клетках живых организмов что-то, похожее по своим свойствамнапредпологаемыеменделевские зачатки .Вскоре его внимание остановиласьна хромосомах. Хромосомы - это особые тельца в ядрах клеток.Во время деленияклеток митоза они исполняют сложный танец , сходятся и расходятся,в результате чего новые образовавшиеся клетки получаютв точности такой же наборхромосом, как и материнские.

Морган изучал хромосомы дрозофилы -маленькой мушки, легко разводимой в лаборатории. В скоре он заметилудивительную вещ. Размер и форма хромосом в клетках мушек были достаточнопостоянны, и если они внезапно резко изменялись - облик самой мушки такжеобычно становился уродливым. Заметим, что такое скачкообразное инаследственное изменение облика мутация , иногда не значительное, иногда болееболее существенное,как раз и созда т почву для эволюции.Большинство мутацийвредно и даже смертельно для организмов. Немногие организмы, у котрорыхпроизошли полезные мутации, биологи их называют счастливымиуродцами . Морган приш л к выводу что гены находятся вхромосомах.

Множество опытныхданных подтверждало эту гипотизу. Новопрос о том,что же представляет собой ген, по - прежнему оставался не открытым.В 1944 г. вышла в свет книга выдающегосяфизика Эрвина Шр дингера Что такое жизнь с точки зрения физика Вней он высказал любопытные идеи о вероятном строении гена, назвав его апериодическим кристалом . По его мнению ген должен состоять изнескольких повторяющихся элементов, которыми, как азбукой Морзе, записананаследственность организма.

Долгое время, исходя из ключевой роли белкови живых организмов, биологии считали, что гены тоже, видимо, должныпредставлять собой особые белки.Но истина окпзалась на много сложнее. В1953 году в международном научном журналебыла напечатана статья биологов Джеймса Уотсона и Френсиса крика остроениидезоксирибонуклеиновой кислоты ДНК - одного из веществ, постоянноприсутствующих в хромосомах.

Структура ДНК оказалась совершенно необычной! Е молекулы имеют огромную по молекулярныммасштабам длинну и состоят из двух нитей, сплет нных между собой в двойнуюспираль. Каждую из нитей можно сравнить с длинной нити бус. С нитками бус мысравнивали и белки. У белков бусинами являются аминокислоты 20различных типов. У ДНК - всего 4 типа бусин , и зовуться онинуклиотидами.Бусины двух нитей двойной спирали ДНК связаны междусобой и строго друг другу соотвецтвуют.

Чтобы наглядно представить себе это,вообразим две рядом лежащие нитки бус. Напротив каждой красной бусины в однойцепи лежит, допустим, синяя бусина в другой. Напротив каждой зел ной - ж лтая.Точно также в ДНК напротив нуклеотида аденина находится тимин, напротивцитозина - гуанин.Зачем это нужно? Просто напросто при такомправилепостроения двойной спирали каждая из цепей содержит свединия о строениидругой. зная строение одной цепи, всегда можно восстановить другую.

Получаетсядве двойные спирали - точные копии их предшествинници. В технике частовстречаются процессы изготовления готовых изделий по шаблону, называемомуматрицей, например отливка монет или медалей, типографского шрифта. По аналогиипроисходящее в живой клетке восстановление двойной спиралипо одной е цепи, какпо матрице, также називают матричным синтезом.Это свойство точно копировать себя сисходной матрицы имеет ключевое значение для жизни на Земле. Реакции матричногосинтеза не известны в неживой природе. Без этих реакций живое утратило бы сво главное свойство - способность воспроизводить себя. В нитях ДНК четыр х буквенной азбукой из бусин - нуклиотидовзаписяно строение всех белков живых организмов.Вся информация, касающаяся строения однго белка, занимает в ДНК небольшойучасток.

Этот участок и является геном.Из четыр х букв алфавитаДНК можно составить 64 тр хбуквенных слова - триплета. Словаряиз 64 слов вполне хватает, чтобы записать названия 20 аминокислот, входящих всостав белков.