Успехи в изучении материальных основ наследственности

А теперь предстоит рассказать о самом интересном. Огромное значение открытых Менделем закономерностей заключалось не столько в том, что он описал явления доминирования и расщепления, а в том, что он сумел обнаружить закономерности появления тех или иных форм при расщеплении и благодаря этому пришел к предсказанию о наличии генетических структур в клетках и процессах хранения и передачи наследст

венной информации.

Когда Мендель проанализировал количественно частоту появления признаков (доминантного и рецессивного) во втором поколении, то он обнаружил, что во всех случаях имеется одна и та же численная закономерность. После скрещивания сорта гороха с гладкими семенами с сортом с морщинистыми семенами Мендель получил 253 семени. Все они были гладкими. После скрещивания их между собой произошло расщепление. Образовалось 7324 семени. 5474 так и остались гладкими, а 1850 были морщинистыми. Отношение гладких (доминантных) к морщинистым (рецессивным) равнялось 2,96:1. В другом опыте, где учитывалось наследование окраски семян, из 8023 семян, полученных после второго скрещивания, 6022 оказались желтыми и 2001 - зелеными. Отношение желтых к зеленым равнялось 3,01. Мендель сделал подобные расчеты для всех семи пар сортов. Результат был везде один и тот же. Расщепление доминантных и рецессивных признаков равнялось в среднем отношению 3:1.

Мендель отчетливо понимал, что обнаруженная им закономерность не может быть справедливой для отдельно взятого растения, а проявляется только при изучении большого числа организмов. Этот статистический характер, так же как и многие статистические явления, обнаруженные впоследствии при изучении других явлений, были важной особенностью закономерности, открытой Менделем. Выдающийся американский генетик Томас Морган в 20-е годы специально собрал данные 15 исследователей, повторявших работы Менделя на разных организмах. Эти ученые только для признака окраски семядолей собрали данные о 269 101 семядоли. В их опытах расщепление равнялось 3,004: 0,996. Вероятная ошибка измерения не превышала 0,0026.

Но Мендель не ограничился только случаем моногибридного скрещивания, т. е. такого скрещивания, когда организмы отличались только одним признаком. Основываясь на этих закономерностях, он сначала рассчитал, а затем и экспериментально доказал, как происходит расщепление признаков и в любых более сложных случаях. Как и полагается человеку, знакомому с математикой, Мендель проверил свои выводы в опытах с растениями, отличавшимися двумя, а затем тремя признаками, и посчитал, что этого достаточно, чтобы признать, что в любых более сложных случаях его формулы будут верны.

Мендель начал с простых опытов: сначала изучил генетическую стабильность сортов гороха, затем обнаружил правиле доминирования, затем расщепления, после этого проанализировал количественные закономерности расщепления для организмов, отличавшихся одним, двумя и тремя признаками, наконец, дал формулы для любых скрещиваний, и так, все усложняя свою работу, поднимался ступенька за ступенькой к вершине своей теории - предсказанию принципов устройства генетического материала. И именно в этих предсказаниях он опередил современную ему науку почти на полстолетие. В его время ничего не было известно о материальных носителях наследственности, а Мендель описал, их свойства, подобно астрономам, предсказывавшим еще никем не виденные планеты. Мендель предположил, что раз существуют доминантность и рецессивность, проявляющиеся при скрещиваниях, значит половые клетки несут наследственные факторы, определяющие один свойство доминантности, другой свойство рецессивности. Так он, по сути дела, предсказал существование генов, каждый из которых отвечает за свойство вполне определенного признака.

Он предположил, что раз эти половые факторы сочетаются в клетках гибридного организма, то значит все клетки тела несут по два фактора одного признака, и в зависимости от природы этих факторов организм 'будет содержать одинаковые факторы (такие организмы стали именовать гомозиготными) или разные факторы (гетерозиготный организм по данному признаку). Это и объясняет, почему при скрещивании организмов, внешне абсолютно похожих друг на друга, вдруг в потомстве вылепляются особи, по своему виду непохожие на своих прямых родителей, а напоминающие по признакам деда или бабушку.

И, наконец, Мендель высказывает предположение, которое по праву считают одним из самых важных его законов. Он приходит к мысли, что половые клетки (гаметы) несут только 'по одному задатку каждого из признаков и чисты от других задатков этого же признака. Этот закон получил название «закон чистоты гамет».

После восьмилетнего труда Мендель мог уверенно сообщить о своих результатах. Видимо, в силу исключительной скромности он не решился передать свои выводы для опубликования в какой-нибудь широко известный научный журнал. Работа Г. Менделя появилась в четвертом номере журнала Брюннского общества естествоиспытателей. Это провинциальное издание было мало распространено среди ученых, издавалось оно небольшим тиражом, и не мудрено, что никакого эффекта в ученом мире статья Менделя не произвела.

После 1868 г. Мендель начал слепнуть. Сказалось нечеловеческое напряжение, с каким он на протяжении более 10 лет разглядывал и сортировал десятки тысяч растений, цветков, стеблей, листьев, семян. В 1884 г., так и не получив признания, великий чешский ученый Иоганн Грегор Мендель скончался. А спустя 16 лет, де Фриз, Корренс и Чермак известили научный мир об открытиях Менделя. Все трое занимались изучением закономерностей наследования признаков при скрещиваниях: де Фриз - у энотеры, мака и дурмана, Корренс - у кукурузы а Чермак - у гороха. Все трое открыли закон расщепления а затем разом натолкнулись на работу Менделя, который гораздо более тщательнее, доказательнее и глубже изучил эту проблему. Тогда все трое опубликовали восторженные статьи о Менделе, начав период менделизма в генетике. Сотни исследователей во всем мире стали продолжать исследования Менделя, законы Менделя удалось объяснить поведением хромосом. И уже в наши дни гены были изучены на молекулярном уровне, и материальные носители наследственности, существование которых предсказал Мендель, стали изучать с помощью методов биологии, физики, химии и математики.

2. ДНК - хранитель наследственной информации

Почти одновременно с Менделем выдающийся австрийский биохимик Фридрих Мишер сделал открытие, также много десятилетий остававшееся малоизвестным. Мишер обнаружил, что в ядрах высших организмов содержатся молекулы, до него не известные ученым. Они отличались по своему строению и свойствам от белков, липидов и углеводов, имели высокий молекулярный вес и главное обнаруживались в ядрах клеток. По имени ядра (нуклеус по-латыни) Мишер назвал новый класс веществ нуклеинами.

Через несколько лет, когда удалось улучшить методы очистки нуклеина, стало ясно, что нуклеины состоят из двух сортов молекул - простых белков и особых кислот, названных нуклеиновыми. Еще через несколько десятилетий биохимики установили, что нуклеиновые кислоты делятся на два типа - дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК).

 Скачать реферат