ما هي الوراثة وعلم الوراثة البشرية؟ علم الوراثة كعلم بيولوجي. العلاقة بين علم الوراثة والعلوم الأخرى

متطلبات البرنامجتحت قسم "مقدمة في علم الوراثة".

دورة "علم الوراثة مع أساسيات الاختيار"لطلاب علم الأحياء
علم الوراثة هو علم قوانين الوراثة والميراث والتقلب ومكانته في النظام علوم طبيعية. موضوع علم الوراثة. مفهوم الوراثة والتنوع. الأساليب الأساسية لدراسة الوراثة وتقلب الكائنات الحية (الجزيئية، الكروموسومية، الخلوية، العضوية، السكانية).
كائنات علم الوراثة. التحليل الوراثي ومكوناته (الهجينة، الخلوية، الرياضية، الطفرية، الجينية الجزيئية، الجينية، السكانية، إلخ). المبادئ الأساسية للتحليل الهجين. علاقة علم الوراثة بالعلوم الأخرى وفروع علم الأحياء، زراعةوالطب.
المراحل الرئيسية للتطور علم الوراثة الكلاسيكي(نظرية شمولية التخلق لتشارلز داروين، اكتشاف قوانين الوراثة بواسطة ج. مندل، الفرضية النووية للوراثة بواسطة ت. مورغان، اكتشاف القانون سلسلة متماثلةإن آي. فافيلوف، تطوير أساليب علم الوراثة السكانية بواسطة S. S. Chetverikov، نظرية الطفرات المستحثة بواسطة G.A. نادسونا، ج.س. فيليبوف وجي ميلر، دليل على البنية المعقدة للجين من تأليف أ.س. سيريبروفسكي)؛ المراحل الرئيسية في تطور علم الوراثة الجزيئية (إنشاء مفهوم "جين واحد - إنزيم واحد")، التأسيس الدور الجيني احماض نووية، اكتشاف تبادل المعلومات الجينية في البكتيريا. الأقسام الرئيسية علم الوراثة الحديث: الوراثة الجزيئية، وعلم الوراثة الخلوية، وعلم الوراثة المناعية، وعلم الوراثة البيوكيميائية والفسيولوجية. علم الوراثة الإشعاعية، علم الوراثة السكانية، علم الوراثة الجينية، علم الوراثة الرياضي، علم الوراثة البيئية. علم الوراثة للكائنات الحية الدقيقة والنباتات والحيوانات والبشر.
الأهمية العملية لعلم الوراثة للزراعة وصناعة الكيمياء الحيوية والطب والتربية. أهمية علم الوراثة في تطور الفلسفة المادية الجدلية. الأهمية الأيديولوجية لعلم الوراثة ومكانته في الدورة علم الأحياء العامفي المدرسة الاعدادية.

دورة "علم الوراثة البيطرية"لطلاب الطب البيطري
علم الوراثة هو أحد أهم العلوم علم الأحياء الحديث. موضوع علم الوراثة. جوهر ظاهرة الوراثة والتقلب. علم الوراثة البيطرية هو العلم الذي يدرس دور الوراثة في مسببات الأمراض والتسبب فيها وطرق الوقاية منها، ومراقبة العيوب الوراثية الخفية، وتحديد الناقلات غير المتجانسة، والقضاء على الجينات الضارة في السكان، وتحليل حيوانات التربية لتحديد حاملي المرض. انحرافات الكروموسومات وإعدامها، دراسة وراثة المناعة، وإمراضية وفوعة الكائنات الحية الدقيقة وتفاعلها مع الكائنات الحية الكبيرة، وتطوير الأساليب الكشف المبكرمقاومة الأمراض. السيطرة على المطفرات البيئية، تحليل هياكل الخلايا الوراثية، خصائص ووظائف الكائنات الحية، تفسير تفاعلات الجسم المحددة وراثيا للأدوية، إنشاء سلالات مقاومة للأمراض، أنواع وسلالات الحيوانات على أساس استخدام طرق الانتقاء البيطري و التكنولوجيا الحيوية. ربط علم الوراثة بالعلوم الأخرى. طرق علم الوراثة: الهجينة، وعلم الأنساب، والكيمياء الحيوية، والوراثية الخلوية، والظواهر الوراثية، والمناعية، والجينية، والإحصائية السكانية، والجينية الجزيئية، وما إلى ذلك. دراسة ظواهر الوراثة على المستويات الجزيئية وتحت الخلوية والعضوية والسكانية. المراحل الرئيسية لتطور علم الوراثة. مساهمة العلماء المحليين في تطوير علم الوراثة (NI Vavilov، A.S Serebrovsky، G.A. Nadson، G.S. Filippov، Yu.A. Filipchenko، G.D. Karpechenko، S.S. Chetverikov، B L. Astaurov، N. P. Dubinin، D. K. Belyaev، O. A. أهمية علم الوراثة في تشكيل النظرة العلمية للعالم. علم الوراثة ورفاهية البشرية. دور علم الوراثة في الطب البيطري وتربية الحيوانات والطب. الجوانب التاريخيةالوراثة البيطرية. آفاق تطور علم الوراثة.

دورة "علم الوراثة والقياسات الحيوية"لطلاب الهندسة الحيوانية
موضوع علم الوراثة. علم الوراثة هو أحد العلوم الأساسية في علم الأحياء الحديث. المراحل الرئيسية لتطور علم الوراثة. دور العلماء المحليين في تطوير علم الوراثة. علم الوراثة كأساس نظري للاختيار الزراعي. الحيوانات. جوهر ظواهر الوراثة والتقلب على المستويات الجزيئية وتحت الخلوية والخلوية والعضوية والسكانية. الأنواع الرئيسية للوراثة: الوراثة النووية والسيتوبلازمية. الوراثة الحقيقية والكاذبة والانتقالية. أنواع التباين: الجينية، والتعديلية، والاندماجية، والطفرية. أهمية تقلب التعديل لممارسات تربية الماشية. استخدام أنواع أخرى من التباين في أعمال التربية. التباين الارتباطي. الدور الإبداعيالإنسان في تكوين الوراثة وتقلب الكائنات الحية. طرق علم الوراثة: الهجين، الأنساب، المظهري، السكان، الطفرة، إعادة التركيب، التحليل الحيوي، طرق علم الوراثة البيوكيميائية، طرق علم الوراثة المناعية. الوضع الحالي ومشاكل علم الوراثة فيما يتعلق المشاكل الحاليةالإنسانية (الموارد الغذائية، النمو السكاني، صحة الإنسان، الحماية بيئةإلخ.). إنجازات علم الوراثة الحديث وطرق تطويره.

علم الوراثة هو علم الوراثة وتنوع الكائنات الحية وطرق السيطرة عليها.أكثر تعريف كاملهي كما يلي: علم الوراثة هو العلم الذي يدرس ظواهر التباين والوراثة وأنماط عمليات التخزين والانتقال والتنفيذ المعلومات الجينيةعلى المستويات الجزيئية والخلوية والعضوية والسكانية. على المدى " علم الوراثة"(من كلمة لاتينية geneo - توليد) كاسم لهذا العلم تم اقتراحه في عام 1905 من قبل العالم الإنجليزي ويليام باتسون.

1.1. الموضوع والغرض والمشاكل والمهام في علم الوراثة

كل علم له علمه الخاص غرضبحث، هدف، أكثر خصوصية مهامالبحث و طُرقبحث. مهام العلم في فترات مختلفةوقد يختلف تطوره باختلاف المشكلات التي تنشأ في طريق تحقيق الهدف الذي يواجه هذا العلم.

1.1.1. موضوع والغرض من علم الوراثة

يدرس علم الوراثة خاصيتين أساسيتين للكائنات الحية - الوراثةو التقلب. هاتان الخاصيتان الأساسيتان للكائنات الحية هما موضوع البحث الجيني.

علم الوراثة يضع نفسه هدفين: أولاً، معرفة الأنماطالوراثة والتقلب، وثانيًا، إيجاد الطرق الاستخدام العملي هذه الأنماط. إن طرق تحقيق كلا الهدفين متشابكة باستمرار وبشكل وثيق. ويرجع ذلك إلى أن حل المشكلات العملية يعتمد على الاستنتاجات التي تم الحصول عليها من دراسة المشكلات النظرية. وفي الوقت نفسه، عند حل المشكلات العملية، غالبًا ما يتم الحصول على بيانات واقعية تعتبر مهمة لتوسيع وتعميق المفاهيم النظرية.

1.1.1.1. الوراثة

الوراثة - خاصية الكائنات الحية في نقل خصائصها وخصائصها التنموية إلى ذريتها أثناء التكاثر.

يحتفظ كل نوع من النباتات أو الحيوانات من جيل إلى جيل بميزاته المميزة: شجرة البتولا تستنسخ شجرة البتولا، والبط يفقس فراخ البط، وتلد القطة قططًا صغيرة. علاوة على ذلك، فإن كل نوع من النباتات والحيوانات، بغض النظر عن مكان نقله وفي أي ظروف يتم وضعه، إذا احتفظ بالقدرة على التكاثر في ظل هذه الظروف، فإنه سوف يتكاثر في نسله بخصائصه.

تضمن الوراثة الاستمرارية المادية والوظيفية بين أجيال الكائنات الحية. تتجلى الوراثة في استمرارية المادة الحية أثناء تغير الأجيال. يمكن أن تظل بعض الأنواع دون تغيير نسبيًا لمئات الملايين من السنين. على سبيل المثال، لا يختلف الأبوسوم الحديث كثيرًا عن الأبوسوم الذي عاش في أوائل العصر الطباشيري. تحافظ الوراثة على نظام معين في تنوع الكائنات الحية.

ترتبط الوراثة ارتباطًا وثيقًا بعملية التكاثر، ويكون التكاثر بانقسام الخلايا وتكاثر بنيتها ووظائفها.

يحدث ظهور جيل جديد من البنات أثناء التكاثر الجنسي عندما تندمج الخلايا الجرثومية الأنثوية والذكورية. فالبويضة والحيوان المنوي هما الجسر الذي يضمن الاستمرارية المادية بين الأجيال. ولكن، إلى جانب الجنس، هناك التكاثر اللاجنسي، حيث يتكاثر الكائن الحي بأكمله من مجموعة خلايا جسدية أو من خلية واحدة. إذا تم قطع الهيدرا الحية إلى قطع، فإن الهيدرا الكاملة من نفس النوع تنمو من القطع الفردية. بنفس الطريقة، من القطع الفردية لأوراق البغونية، يتم استعادة نبات كامل مشابه للنبات الأصلي.

إن نقل خصائص معينة ليس سوى جانب واحد من جوانب الوراثة. الجانب الثاني هو ضمان النقل الدقيق لنوع التطور الخاص بكل كائن حي، والتشكيل أثناء التطور علامات معينةوخصائصها، بالإضافة إلى نوع معين من التمثيل الغذائي.

الأساس المادي للوراثة هو جميع عناصر الخلية التي لها خاصية التكاثر والتوزيع بين الخلايا الوليدة أثناء عملية الانقسام. اتضح ذلك بشكل خاص دور مهمتلعب عمليات التكاثر وتوزيع الهياكل المحددة لنواة الخلية - الكروموسومات. الوراثة بسبب الهياكل نواة الخلية، مُسَمًّى الميراث النووي (الكروموسومي). . وفي الوقت نفسه، قد يوجد عدد من الهياكل الجينية خارج النواة (في عضيات الخلية الأخرى وفي السيتوبلازم نفسه). الوراثة بسبب الهياكل الخلوية، الموجودة خارج النواة تسمى السيتوبلازمي (خارج النواة، خارج الصبغي) .

من الضروري التمييز بوضوح بين مفهومين مستخدمين في علم الوراثة - الوراثة والميراث. المفهوم " الوراثة"يعكس خاصية الجينات لتحديد: أ) بناء جزيئات بروتينية محددة، ب) تطور سمة و ج) الخطة الهيكلية للكائن الحي. المفهوم " ميراث"يميز عملية نقل الخصائص الوراثية من جيل خلوي أو عضوي إلى آخر.

ومن المعروف أن جزء من المعلومات الوراثية ينتقل عبر السيتوبلازم. لكن المعلومات المنقولة عبر السيتوبلازم تحددها الجينات أيضًا. لذلك في أكثر بالمعنى الواسعيمكن فهم الوراثة على أنها جميع آليات نقل المعلومات عبر الأجيال.

في الحيوانات التي لديها الجهاز العصبي، نحن نلتقي نوع خاصالاستمرارية الوظيفية البحتة لردود الفعل التكيفية بين الأجيال، عندما يطور النسل، تقليدًا لوالديه، نفس ردود الفعل المشروطة التي اكتسبها الوالدان في الحياة الفردية. وتستند هذه الاستمرارية على الآلية منعكس مشروط، ولذلك يمكن تسميته الإشارة إلى الوراثة. نشأت الوراثة التأشيرية في عملية التطور كآلية خاصة لنقل التكيف الفردي. تتم دراسة هذه الجوانب من الوراثة من خلال اتجاه خاص في علم الوراثة - علم الوراثة السلوكية. على الإشارة إلى الوراثة في سلوك الأم في الثدييات.

في ممارسة تربية الماشية، مفهوم " الوراثة الحقيقية"الجمع بين الميراث النووي والسيتوبلازمي. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن خصائص الجسم تتحكم فيها الجينات الخاصة بالحيوانات. جنبا إلى جنب مع جينات الجسم، فإن طبيعة ودرجة ظهور سمات معينة فيه يمكن أن تتأثر بالجينات الموضعية في الحمض النووي لمسببات الأمراض (البكتيريا والفيروسات) والمتعايشات. ويسمى هذا النوع من الوراثة خطأ شنيع. مثال على الوراثة الزائفة يمكن أن يكون ظهور لون الجسم الأخضر في بعض الديدان نتيجة لتطور المتعايشين في خلاياهم - الطحالب الخضراء وحيدة الخلية. في الحالات التي تحتوي فيها الوراثة على سمات الوراثة الحقيقية والكاذبة ولا يمكن وصفها بشكل لا لبس فيه، يطلق عليها اسم متوسط[ميركوريفا وآخرون، 1991، ص. 13].

لذا، الوراثة - إنها خاصية الخلايا أو الكائنات الحية التي تنقل من جيل إلى جيل القدرة على نوع معين من التمثيل الغذائي و التنمية الفردية، والتي تتشكل خلالها علامات عامةوالخصائص، وكذلك بعض الخصائص الفردية للوالدين.

1.1.1.2. التقلب

بالإضافة إلى وراثة الكائنات الحية، يدرس علم الوراثة تقلبها. التقلب هي خاصية الكائنات الحية لاكتساب التغييرات والتواجد فيها خيارات مختلفة. من وجهة نظر وراثية، التباين هو نتيجة رد فعل النمط الجيني لتأثير الظروف بيئة خارجيةفي عملية التطور الفردي للكائن الحي.

اعتمادا على آلية حدوث وطبيعة التغيرات في الخصائص، يتم تمييز عدة أنواع من التباين. بادئ ذي بدء، ينبغي لنا أن نسلط الضوء على التباين وراثيو غير وراثي.

غير وراثي (التعديل، paratypic ) يعكس التباين التغيرات في النمط الظاهري تحت تأثير العوامل الخارجية. ويحدث في الحيوانات والنباتات تحت التأثير المباشر للبيئة. وتنتشر التعديلات في الطبيعة، حيث أن كل كائن حي يتأثر أثناء تطوره بالعوامل البيئية المختلفة، ويؤثر عملها على تكوين خصائص هذا الكائن الحي. حتى مع وجود نفس الوراثة، سيختلف الأفراد إلى حد ما عن بعضهم البعض بسبب اختلاف الظروف المعيشية.

ليست كل السمات معرضة بالتساوي لتقلب التعديل. بالنسبة للجزء الاكبرعند تعرضها للمؤثرات البيئية، يتغير حجم الحيوانات ووزنها وإنتاجيتها. تعد الخصائص المورفولوجية أكثر استقرارًا، خاصة الأنواع التي تتطور بشكل رئيسي تحت تأثير الوراثة، حيث أن التقلبات البيئية داخل حدود الظروف التي يمكن أن توجد فيها هذا النوع، فلا تتأثر هذه العلامات. وهكذا، من خلال تربية الحملان في ظل ظروف التغذية الوفيرة، من الممكن زيادة وزنها وتقليم صوفها، لكن من المستحيل تغيير طبيعة الفراء. ويفسر ذلك حقيقة أن خصائص المعطف شديدة للغاية إلى حد كبيرتحددها الوراثة.

تقلب التعديل له معنى مزدوج بالنسبة للممارسة الزراعية. من خلال خلق ظروف معينة لتطور الكائنات الحية، من الممكن تعزيز تطور سمة مرغوبة أو إضعاف سمة غير مرغوب فيها. هذه سمة إيجابية للتعديلات على الممارسة. ومع ذلك، فإن تأثير البيئة يمكن أن يخفف من الاختلافات الوراثية بين الحيوانات، مما يؤدي إلى أن الأفراد الأفضل والأسوأ وراثيًا متطابقون في المظهر أو الإنتاجية. وهذا يمنع الاختيار الصحيح للأفراد الأكثر قيمة لصفاتهم الوراثية ويبطئ تحسين السلالات والأصناف.

وراثي ، أو التباين الوراثي , الناتج عن ظهور تراكيب وراثية جديدة مما يؤدي إلى تغير في النمط الظاهري. ينقسم التباين الوراثي إلى نوعين آخرين من التباين - مولع بالتركيبو طفرة. التباين الطفري يتميز بالظهور المفاجئ في كائن حي واحد لأي سمات جديدة لم تكن لدى أسلافه. تنشأ الطفرات بشكل متقطع كطفرات جديدة تغييرات نوعية. وهي نتيجة للتغيرات الهيكلية في الجينات والكروموسومات وتنتقل إلى النسل. في تطور الحيوانات والنباتات البرية والمنزلية، تكون أهمية الطفرات كبيرة للغاية. نشأت تلك السمات التي تميز الحيوانات الأليفة والنباتات المزروعة عن أسلافها البرية نتيجة للتغيرات الطفرية. الطفرات ذات القيمة بالنسبة للبشر تخضع للانتقاء الاصطناعي وبالتالي تنتشر وتتراكم في نوع معين، مما يخلق اختلافات بينه وبين سلفه البري. مثال صارخيمكن تأكيد ذلك من خلال الأنواع المستأنسة مؤخرًا من الحيوانات ذات الفراء - المنك والثعلب، والتي لديها نسبيًا وقت قصيرالذين يعيشون في ظروف القفص، تم اكتشاف عدد من طفرات لون المعطف، مما يمثل قيمة عظيمةلصناعة الفراء .

قد يكون تقلب الكائنات الحية بسببليس فقط عن طريق الطفرة الجينية، ولكن أيضًا مجموعات من الجينات المختلفة، مجموعات جديدة منها تؤدي إلى تغييرات في خصائص وخصائص معينة للكائن الحي؛ ويسمى هذا النوع من التقلب التباين التوافقي . هذه التغييرات موروثة أيضًا. عادة ما يتم ملاحظة التباين التجميعي في النسل الذي تم الحصول عليه نتيجة لعبور الحيوانات من سلالات مختلفة ونباتات من أصناف مختلفة، وكذلك في المعابر بين الأنواع. مصادر هذا التباين هي عمليتان متوازيتان:
1) ظهور مجموعات جينية جديدةنتيجة للتباعد المستقل للكروموسومات في الانقسام الاختزالي أثناء تكوين الأمشاج وارتباطها العشوائي في الزيجوتات و
2) ظهور متغيرات كروموسومية جديدةنتيجة العبور في الانقسام المنصف الأول.

يلعب تباين المجموعة دورًا مهمًا في الممارسة الزراعية. وباستخدام قوانينها، يتم إنشاء سلالات جديدة من الحيوانات وأنواع جديدة من النباتات. يعتمد على تحسين السلالات الموجودة عن طريق اختيار الأزواج، والغرض منها هو الحصول على مجموعات وراثية أكثر قيمة وتصحيح عيوب أحد الوالدين في النسل بالصفات الإيجابية للآخر.

يُطلق على التباين الوراثي (الاندماجي والطفري)، الذي يحدث في الظروف الطبيعية تحت تأثير عوامل مستقلة عن البشر، اسم طبيعي، أو تلقائي . التباين الناشئ في ظل الظروف التجريبية نتيجة استخدام العبور القسري أو المتنوع العوامل المطفرة، ويسمى اصطناعيا، أو التقلب المستحث . ويشكل التباين التجميعي المستحث أساس الاختيار العملي في إنشاء أصناف نباتية جديدة، وسلالات حيوانية، وسلالات من الكائنات الحية الدقيقة.

ومن المعروف أنه في كل كائن حي، في عملية التنمية الفردية، تحدث تغييرات منتظمة في المورفولوجية و الميزات الوظيفية. ويسمى هذا التباين جينية . ويتحقق ضمن الحدود الطبيعية لرد فعل الجسم، ووفقا لهذا المعيار، ينبغي تصنيفه على أنه تقلب غير وراثي. ومع ذلك، يتم تحديد تسلسل وتوقيت هذه التغييرات من خلال النمط الجيني. لهذا السبب، يمكن تصنيف التقلبات الجينية على أنها وراثية [Inge-Vechtomov, 1989, p. 290]. وبالتالي، فإن التباين الجيني له طبيعة مزدوجة.

يتم تطوير الكائن الحي كعملية واحدة تحت تأثير الوراثة والظروف البيئية. ولذلك فإن التغير في تطور أي عضو أو نسيج يستلزم تغيراً في تطور الأعضاء والأنسجة الأخرى المرتبطة بها فسيولوجياً أو تشريحياً. على سبيل المثال، تؤثر التغيرات في وظائف بعض الغدد الصماء على نمو مجموعات معينة من الأنسجة أو الأعضاء، أو على نمو الجسم بأكمله. التغيرات في نمو القلب سوف تسبب تغيرات في الدورة الدموية، وبالتالي، في تغذية الأعضاء والأنسجة. إذا كان التغيير في إحدى الخصائص مرتبطا بتغيير في آخر، فإن هذا التباين يسمى الارتباط. اعتمادًا على كيفية تغير إحدى الخصائص عندما تتغير أخرى، يمكن أن يكون التباين الارتباطي إيجابيًا أو سلبيًا (راجع قسم "الطرق الإحصائية لدراسة التباين"). يُطلق على التباين الارتباطي اسم إيجابي عندما تتكثف الأخرى أيضًا مع زيادة في تطور إحدى السمات ، ويسمى سلبيًا عندما تؤدي الزيادة في تطور إحدى السمات إلى إضعاف تطور سمة أخرى.

ومن المعروف أنه يكاد يكون من المستحيل الجمع في سلالة واحدة، على سبيل المثال، الماشية، إنتاجية حليب عالية جدًا للحيوانات ذات قدرتها العالية على التسمين. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن ارتفاع محتوى الحليب يرجع إلى التمثيل الغذائي المكثف، وخصائص اللحوم العالية بسبب انخفاض التمثيل الغذائي. لنفس السبب، فإن إنتاجية الصوف العالية جدًا للأغنام، أو إنتاجية البيض العالية للدجاج وعدد من الخصائص الأخرى لا يمكن دمجها مع إنتاجية اللحوم. في بعض الأحيان، نتيجة للتباين الارتباطي، يطور الكائن بعض السمات التي تزيد من قابليته للحياة، وأخرى تقللها. اعتمادًا على التأثير التراكمي لهذه السمات، يمكن الحفاظ على الكائن الحي عن طريق الانتقاء الطبيعي أو الاصطناعي، أو على العكس من ذلك، القضاء عليه. ولذلك، فإن التباين المترابط للسمات يحد من إمكانيات استخدام التباين التجميعي في إنشاء سلالات جديدة من الحيوانات والأصناف النباتية. وهذا يجبر علماء الوراثة على أخذها بعين الاعتبار عند القيام بأعمال التربية.

يتم إجراء دراسة حديثة للوراثة والتقلب مراحل مختلفةتنظيم المادة الحية: الجزيئية، والكروموسومية، والخلوية، والعضوية، والسكان. كان تنوع موضوعات وطرق البحث في علم الوراثة هو السبب في ظهور عدد كبير من أقسامه، مثل علم الوراثة الخلوية، وعلم الوراثة الجزيئي، والكيميائي الحيوي، والإشعاعي، وعلم الوراثة الطبية والفسيولوجية، وكذلك علم الوراثة السكانية، وعلم الوراثة الجيني (علم الوراثة الظاهري)، إلخ.

1.1.2. مشاكل ومهام علم الوراثة

لتحقيق الهدفين المذكورين أعلاه، سيتعين على علم الوراثة أن يحل عددًا من المشكلات المهمة. سيتم سرد أدناه فقط في الأكثر الشكل العامالمشاكل الرئيسية التي يدرسها علم الوراثة. وتناقش هذه المشاكل بمزيد من التفصيل في الأقسام ذات الصلة من الدورة.

في الغالبية العظمى من أنواع الكائنات الحية، الجسر المادي الذي يربط جيلين هو الخلايا التناسلية الذكرية والأنثوية، والتي تندمج أثناء الإخصاب. ومن الواضح أن هاتين الخليتين تحتويان على معلومات بطريقة معينة تحدد مدى تشابه النسل مع والديه. في الوقت نفسه، هناك تباين في الكائنات الحية، ونتيجة لذلك يختلف الأحفاد عادة بدرجة أو بأخرى عن والديهم وعن بعضهم البعض. وهكذا، من جيل إلى آخر عبر الجسر الذي تشكله الخلايا الجرثومية، ينتقل (وإن كان في بعض الأحيان بشكل مشوه إلى حد ما) معلومةحول كل تلك الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية والكيميائية الحيوية المتنوعة التي ينبغي تحقيقها في النسل. واستنادا إلى هذه الطبيعة السيبرانية للعمليات الجينية، فإن الأمر مناسب بالطريقة الآتيةصياغة أربع مشاكل نظرية رئيسية يدرسها علم الوراثة.

1.1.2.1. المشاكل النظريةعلم الوراثة

يغطي البحث النظري في علم الوراثة مجموعة واسعة من المشاكل، والتي يمكن تقسيمها بشكل مشروط إلى 4 مجموعات كبيرة.

1) المشاكل تخزين المعلومات الجينية. ولحل هذه المشاكل، يدرس علماء الوراثة الهياكل المادية للخلية التي تحتوي على معلومات وراثية وكيفية ترميزها فيها.

2) المشاكل نقل المعلومات الجينية. ويرتبط حل هذه المشاكل بالبحث في آليات وأنماط نقل المعلومات الوراثية من خلية إلى أخرى ومن جيل إلى جيل.

3) المشاكل تنفيذ المعلومات الجينية. تنشأ هذه المشاكل من الحاجة إلى فهم كيفية ترجمة المعلومات الوراثية إلى سمات محددة في الكائن الحي النامي أثناء خضوعه لها تأثيرات مختلفةبيئة.

4) المشاكل التغيرات في المعلومات الوراثية. ولحل هذه المشاكل، يقوم علماء الوراثة بدراسة أنواع وأسباب التغيرات التي تتعرض لها المعلومات الوراثية، وكذلك آليات حدوثها [Gershenzon S.A., 1979].

تتم دراسة كل هذه المجموعات الأربع من المشاكل الوراثية على مستويات مختلفة من تنظيم المادة الحية - الجزيئية والخلوية والعضوية والسكانية. وتختلف الأساليب المستخدمة في هذه الدراسات تبعا للمستوى الذي يتم فيه إجراء البحث.

1.1.2.2. مشاكل عمليةعلم الوراثة

تعتبر الاستنتاجات التي تم الحصول عليها من دراسة المشكلات النظرية للوراثة والتباين بمثابة الأساس لحل المشكلات العملية التي تواجه علم الوراثة، وأهمها مذكورة أدناه.

1) اختيار أفضل أنواع المعابر. أنواع مختلفةالمعابر (التهجين البعيد، المعابر غير ذات الصلة، المعابر ذات الدرجات المختلفة) لها تأثيرات مختلفة على الخصائص الوراثية للأحفاد. إن معرفة هذه الاختلافات وشروطها الوراثية تجعل من الممكن استخدام مثل هذه الأنواع من التهجين في إنتاج المحاصيل وتربية الماشية التي تتوافق بشكل أفضل مع الهدف العملي المحدد في كل حالة.

2) اختيار الأكثر طرق فعالةاختيار. معرفة كيف طرق مختلفةيؤثر الاختيار على الخصائص الوراثية، ويسمح باستخدام تلك التقنيات التي تتغير بسرعة أكبر في إنتاج المحاصيل والثروة الحيوانية العلامات الضروريةفي الاتجاه المطلوب.

3) السيطرة على تطور الصفات الوراثية. إذا تمكنا من فهم الطرق التي يتم بها تحقيق المعلومات الوراثية في عملية التولد وآليات تأثير العوامل البيئية على هذه العمليات، فسنكون قادرين على اختيار الظروف التي تساهم في تكوين السمات الأكثر قيمة في الكائنات الحية وقمع غير المرغوب فيهم. لقد أهمية عظيمةلزيادة إنتاجية النباتات المزروعة وإنتاجية الحيوانات الأليفة. وهذا مهم أيضا بالنسبة للطب، لأنه يساعد في بعض الأحيان على منع ظهور الأمراض الوراثية البشرية، وفي بعض الحالات حتى علاجها.

4) دراسة آليات التولد والطفرات. إن معرفة المطفرات الفيزيائية والكيميائية وآلية عملها تجعل من الممكن الحصول بشكل مصطنع على أشكال جديدة معدلة وراثيا. وهذا يجعل من الممكن الحصول على سلالات محسنة من الكائنات الحية الدقيقة المفيدة وأصناف النباتات الزراعية والسلالات الحيوانية. في الطب، تعد معرفة قوانين عملية الطفرة ضرورية لتطوير تدابير لحماية الوراثة البشرية من التأثيرات الطفرية الضارة للبيئة.

5) الهندسة الوراثية– قسم من علم الوراثة العملي المرتبط بالإنشاء المستهدف لمجموعات وراثية جديدة من المواد الوراثية وإدخالها في كائنات حية مختارة.

6) دراسة الوراثة الخاصةالنباتات المزروعة وحيوانات المزرعة والبشر. على الرغم من أن القوانين الرئيسية التي وضعها علم الوراثة عالمية بطبيعتها، إلا أنها تنكسر بشكل فريد في الكائنات الحية المختلفة بسبب اختلافاتها المحددة، خاصة فيما يتعلق ببيولوجيا التكاثر وبنية جهاز الكروموسومات. لأغراض عملية، تحتاج إلى معرفة الجينات المشاركة في تحديد الصفات المفيدة أو الضارة لكائن معين والتي تعتبر ذات أهمية اقتصادية أو طبية. ولذلك، فإن دراسة الوراثة الخاصة بهذه السمات هي عنصر إلزامي في العمل الوراثي العملي [Gershenzon S.A., 1979].

لحل هذه المشاكل، يتم صياغة مهام محددة ومحددة في كل مجال من مجالات البحث الجيني. وسنتعرف على بعضهم خلال الدورة.

1.1.2.3. أهداف علم الوراثة البيطرية

نص القسم الفرعي "مشاكل الوراثة البيطرية".

لإخفاء هذا النص، انقر على الرابط مرة أخرى.

الوراثة البيطرية – هذا هو القسم الوراثة العامةوموضوع الدراسة هو التشوهات الوراثية والأمراض ذات الاستعداد الوراثي وتطوير طرق لتشخيص التشوهات الوراثية لدى الحيوانات والوقاية منها وكذلك اختيار الحيوانات لمقاومة الأمراض المعدية.

يحدد علم الوراثة البيطرية المهام التالية:
1) دراسة التشوهات الوراثية في الحيوانات.
2) تطوير طرق لتحديد حاملات متغايرة من التشوهات الوراثية.
3) دراسة الأمراض ذات الاستعداد الوراثي.
4) السيطرة على انتشار الجينات الضارة بين السكان والقضاء عليها؛
5) دراسة العلاقة بين الاضطرابات الوراثية الخلوية والأمراض الوراثية.
6) دراسة وراثة المناعة.
7) دراسة علم الوراثة المرضية والفوعة للكائنات الحية الدقيقة والتفاعل بين الكائنات الحية الدقيقة والكائنات الحية الدقيقة.
8) تطوير طرق الكشف المبكر عن مقاومة الحيوانات وقابليتها للأمراض.
9) دراسة الأثر البيئي مواد مؤذيةعلى الجهاز الوراثي للحيوانات.
10) دراسة تفاعلات الحيوانات المحددة وراثيا مع الأدوية؛
11) إنشاء قطعان وسلالات وأنواع وسلالات مقاومة للأمراض، بمستوى منخفض من الحمل الوراثي ومتكيفة بشكل جيد مع ظروف بيئية معينة؛
12) استخدام أساليب التكنولوجيا الحيوية لزيادة مقاومة الحيوانات للأمراض [Petukhov V.L. وآخرون، 1996، ص. 4].

يرتبط علم الوراثة البيطرية ارتباطًا وثيقًا بعلم الوراثة العام. الإنجازات النظرية لعلم الوراثة العامة تجد تطبيقها بسرعة كبيرة في الممارسة البيطرية. ومع ذلك، لا يمكن تحقيق هذه التطورات دون طبيب بيطري. ولذلك، فإن التعليم الوراثي للأطباء البيطريين هو شرط ضروريلتشخيص وعلاج والوقاية من الأمراض الوراثية للحيوانات الأليفة وحيوانات المزرعة. باستخدام المعرفة الجينيةيمكن للطبيب البيطري أن يفهم بشكل متكامل (كامل) جميع مراحل التطور الفردي للحيوان باعتبارها تحقيقًا للبرنامج الوراثي للكائن الحي في عملية تكوين الجنين في ظل ظروف بيئية محددة.

1.2. طرق الوراثة

يدرس علم الوراثة الحديث ظاهرة الوراثة والتباين على مستويات مختلفة من تنظيم النظم الحيوية - من الجزيئية إلى السكان والأنواع. وفي الوقت نفسه، يعتمد علم الوراثة على الإنجازات الصناعات المختلفةعلم الأحياء - الكيمياء الحيوية، الفيزياء الحيوية، علم الأحياء الدقيقة، علم الخلايا، علم الأجنة، علم الحيوان، علم النبات، زراعة النباتات وتربية الحيوانات. لذلك، اعتمادًا على المهمة المحددة التي تواجه الباحث في علم الوراثة، قد يستخدم طرق البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية، أو الطرق الميكروبيولوجية والخلوية، أو طرق علم الأجنة، أو طرق علم الأحياء السكاني. سوف نتعرف على العديد من أساليب البحث المحددة خلال الدورة. ولكن يمكن دمجهم جميعًا في عدة مجموعات الطرق الشائعةبالتشابه نهج منهجيلدراسة الوراثة والتقلب.

1.2.1. الطريقة الهجينة

طريقة التحليل الهجين يتكون من عبور الكائنات الحية ومراعاة تقسيم الشخصيات لاحقًا. في شكلها المكتمل، اقترح G. Mendel هذه الطريقة وهي حتى يومنا هذا إحدى الطرق الرئيسية للبحث الجيني

صاغ جريجور مندل قواعد التحليل الهجينالذي يتبعه جميع علماء الوراثة:
1. يجب أن تنتمي الكائنات المراد تهجينها إلى نفس النوع.
2. يجب أن تكون الكائنات المتقاطعة قابلة للتمييز بوضوح حسب الخصائص الفردية.
3. أن تكون الخصائص التي تتم دراستها ثابتة أي ثابتة. تتكاثر من جيل إلى جيل عندما يتم تجاوزها داخل الخط.
4. من الضروري وصف جميع فئات الفصل وحسابها كميًا إذا تمت ملاحظتها في هجينة الأجيال الأولى والأجيال اللاحقة.

وبالتالي، تتضمن الطريقة نظامًا من الصلبان لأفراد الوالدين الذين تم اختيارهم مسبقًا ويختلفون في واحد أو اثنين أو ثلاثة أحرف بديلة، يتم دراسة وراثتها. يتم إجراء تحليل شامل لهجن الأجيال الأولى والثانية والثالثة وأحيانًا اللاحقة حسب درجة وطبيعة ظهور الخصائص المدروسة.

هذه الطريقة لها أهمية كبيرة في تربية النباتات والحيوانات. ويتضمن أيضًا ما يسمى بطريقة إعادة التركيب، والتي تعتمد على ظاهرة العبور - تبادل المناطق المتطابقة في كروماتيدات الكروموسومات المتماثلة في الطور الأول من الانقسام الاختزالي. تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع للتجميع الخرائط الجينية، وكذلك لإنشاء جزيئات الحمض النووي المؤتلف التي تحتوي على أنظمة وراثية الكائنات الحية المختلفة.

1.2.2. طريقة الأنساب

طريقة الأنساب هي طريقة لدراسة وراثة الخصائص عن طريق النسل من الأسلاف بين أجيال الكائنات الحية من نفس العائلة (أو الجنس). تعد طريقة الأنساب أحد أشكال الطريقة الهجينة. وتعتمد الطريقة على تحليل توزيع الخصائص الطبيعية أو المرضية في عدد من الأجيال، مما يدل على ذلك الروابط العائليةبين أفراد شجرة العائلة. يتم استخدامه في دراسة وراثة السمات من خلال تحليل الأنساب مع مراعاة ظهورها في الكائنات الحية من المجموعات ذات الصلة (البشر أو الحيوانات) في عدة أجيال.

تعد طريقة الأنساب واحدة من أكثر الطرق شيوعًا في علم الوراثة. تستخدم هذه الطريقة في دراسة الوراثة عند الإنسان والحيوان حيث يتم تحديد العقم وراثيا. تسمح طريقة الأنساب بالتغلب على الصعوبات الناشئة بسبب استحالة التهجين الموجه (على سبيل المثال، عند البشر) أو انخفاض خصوبة الكائنات الحية (على سبيل المثال، في الخيول).

1.2.3. طريقة التوأم

من الصعب جدًا العثور بين الحيوانات على شخصين لهما نفس الوراثة. فقط بعض التوائم لديهم وراثة متطابقة. تَوأَم يُطلق على اثنين أو أكثر من النسل المولودين في نفس الوقت من نفس الأم في الحيوانات المنفردة عادة والبشر[ريمرز، 1988]. هناك نوعان من التوائم - أحادي الزيجوتو ثنائي الزيجوت.

التوائم ثنائية الزيجوت (أخوية وغير متطابقة). تنشأ من بيضتين أو أكثر مخصبتين بشكل منفصل وتنضج في نفس الوقت.التوائم أحادية الزيجوت (متطابقة). - هما توأمان من نفس الجنس، تطورا من بويضة واحدة مخصبة نتيجة انقسامها بعد الانقسام الأول إلى خليتين مستقلتين، مما أدى إلى نشوء كائنين حيين.. يُولد التوائم أحادية الزيجوت، وإن كان نادرًا، في الماشية والأغنام والخنازير. تردد الولاداتفي البشر، وفقا لمصادر مختلفة:
- 10 لكل 1000، من بينهم 25% توائم أحادية الزيجوت [دوبينين، 1985]؛
- 10 من أصل 840، من بينهم 33% توائم أحادية الزيجوت [سليوساريف، جوكوفا، 1995].

أرز. توأم متطابق من بقرة أيرشاير ساندي وكاندي، ولدتا في ولاية نيويورك [هت، 1969].

جميع التوائم أحادية الزيجوت لها نفس النمط الجيني تقريبًا. مثل هذه التوائم متشابهة جدًا في خصائصها (الشكل)، والاختلافات الصغيرة التي لوحظت فيها ترجع فقط إلى تأثير الظروف البيئية. لذلك، فهي تمثل كائنًا مناسبًا جدًا لدراسة تأثير الوراثة والبيئة على تطور سمة معينة. على سبيل المثال، لدراسة تأثير ظروف التغذية على نمو وتطور التوائم المتطابقة في الماشية، تم إجراء تجارب خاصة. تم تقسيم العجول - 9 أزواج من التوائم المتطابقة - إلى مجموعتين - بقرة واحدة من توأم في كل مجموعة. تمت تغذية عجول المجموعة الأولى بشكل مكثف منذ الولادة - بنسبة 33٪ أعلى من المعتاد، في حين تم تغذية عجول المجموعة الأخرى بشكل مقتصد - بنسبة 33٪ أقل من المعتاد. وبالمثل، تم إنشاء مجموعتين إضافيتين من 8 بقرات لكل منهما؛ في إحدى المجموعات، كان النظام الغذائي أعلى بنسبة 25٪، وفي المجموعة الأخرى - أقل بنسبة 25٪ من المعتاد. أظهرت نتائج التجربة أن العجول التي تلقت تغذية وفيرة تجاوزت بشكل ملحوظ وزن أخواتها التوأم التي تلقت تغذية سيئة. ومع ذلك، فإن نفس الظروف أثرت على نمو طولها بدرجة أقل، حيث لم تكن هناك اختلافات في الطول بين حيوانات المجموعات الثلاث؛ فقط مجموعة من العجول التي كان نظامها الغذائي أقل بنسبة 33٪ من المعدل الطبيعي تخلفت عن حيوانات جميع المجموعات الأخرى في هذا المؤشر. وبالتالي، فإن الظروف البيئية نفسها لها تأثيرات مختلفة على تطور السمات المختلفة.

لذا فإن التشابه أو الاختلاف في الأنماط الجينية للتوائم يجعل من الممكن استخدام طريقة التوأم في دراسة تأثير بعض العوامل البيئية على التركيب الوراثي للفرد، وكذلك التعرف على الدور النسبي للتباين الوراثي والتعديل في التركيب الوراثي الشامل. تقلب السمة.

1.2.4. الطريقة الوراثية الخلوية

تُستخدم أساليب علم الخلايا لدراسة الخلية باعتبارها الوحدة الأساسية للمادة الحية. يسمى مجال علم الوراثة الذي يدرس بنية ووظيفة الكروموسوماتعلم الوراثة الخلوية . تم تصميم الطرق الوراثية الخلوية لدراسة بنية الكروموسومات الفردية ومجموعات الكروموسومات ككل. الطريقة الأكثر شيوعًا في علم الوراثة الخلوية هي الفحص المجهري الضوئي. يمكن أن يكون موضوع الدراسات الوراثية الخلوية عبارة عن خلايا جسدية وتوليدية، سواء في الطور البيني أو في حالة الانقسام. إن تحليل اقتران الكروموسوم في الانقسام الاختزالي ومراقبة التبادلات بين الكروموسومات المتماثلة وغير المتجانسة يعمق معرفتنا بالحاملات المادية للوراثة.

ل تحليل تفصيليتستخدم الكروموسومات طرقًا مختلفة للتلوين الكلي (أحادي اللون والصلب) والتفاضلي للكروموسومات. وعلاوة على ذلك، وذلك بفضل النجاح في علم الوراثة الجزيئيةمصممة بشكل أساسي أسلوب جديددراسة الكروموسومات – طريقة التهجين الجزيئي فى الموقع(طريقة FISH؛ راجع قسم "الأسس الخلوية للوراثة").

1.2.5. طريقة تهجين الخلايا الجسدية

في نهاية الخمسينيات من القرن الماضي، طور علماء الأحياء التجريبيون طرقًا لزراعة (نمو) الخلايا خارج الجسم في الوسائط المغذية. تحتوي الخلايا الجسدية للجسم على جميع المعلومات الوراثية. وهذا يجعل من الممكن دراسة قضايا الوراثة الحيوانية والبشرية التي يصعب أو حتى من المستحيل دراستها على الكائن الحي بأكمله. مثل هذه الدراسات ممكنة لأنه يمكن عزل العمليات الأيضية عن سلسلة معقدة من التفاعلات المترابطة التي تحدث في الجسم.

في عام 1960، أثبت عالم الأحياء الفرنسي ج. بارسكي أنه عندما تتم زراعة خلايا من خطين مختلفين من الفئران في وسط غذائي، يمكن لهذه الخلايا أن تندمج، وتشكل هجينة تحتوي على مجموعات من الكروموسومات من كلا الشكلين الأبويين. في وقت لاحق، تم الحصول على الهجينة بين الخلايا التي تنتمي إلى أنواع مختلفة (على سبيل المثال، الإنسان - الفأر). تموت معظم الخلايا الهجينة، لكن بعضها، الذي يحتوي على نواتين، يمكن أن يستمر في التطور والتكاثر بالانقسام. في مثل هذه الخلايا الهجينة للغاية عمليات مثيرة للاهتمام، ناجم عن عمل جينومين في وقت واحد. تسمح لك دراسة هذه العمليات بما يلي:
أ) دراسة آليات عمل الجينات،
ب) تحديد طفرات العوامل الكيميائية والفيزيائية،
ج) تشخيص الأمراض الوراثية بشكل أكثر دقة على المستوى الكيميائي الحيوي لدى الكائنات البالغة وحتى قبل الولادة - في الأجنة.

1.2.6. طريقة الطفرة

تتيح طريقة الطفرة (تحليل الطفرات) تحديد طبيعة تأثير العوامل المطفرة على الجهاز الوراثي للخلية والحمض النووي والكروموسومات والتغيرات في خصائص الكائنات الحية أو خصائصها. يتم استخدام الطفرات في علم الأحياء المجهرية لإنشاء سلالات جديدة من البكتيريا، وفي تربية حيوانات ونباتات المزرعة لإنشاء مادة مصدر للاختيار.

1.2.7. الطريقة البيوكيميائية

تم استخدام الطرق البيوكيميائية في دراسة علم الوراثة الحيوانية والبشرية منذ بداية القرن العشرين. المؤشرات البيوكيميائية (على سبيل المثال، المنتج البروتيني الأساسي للجين أو تراكم المستقلبات المرضية داخل الخلية أو في السائل خارج الخلية) تميز المرض بشكل أفضل من أعراضه. أعراض مرضية. وتزايدت أهمية الطرق البيوكيميائية مع دراسة الأمراض الوراثية وتحسين الطرق البيوكيميائية.

تهدف الطرق الكيميائية الحيوية إلى تحديد النمط الظاهري الكيميائي الحيوي للكائن الحي. يمكن أن تكون كائنات التشخيص الكيميائي الحيوي هي البول والعرق والبلازما والمصل وخلايا الدم ومزارع الخلايا. يمكن إجراء تحليل النمط الظاهري على مستويات مختلفة، من المنتج الجيني الأولي (سلسلة عديد الببتيد) إلى المستقلبات النهائية.

1.2.8. الطريقة الوراثية الجزيئية

الأهداف الرئيسية للبحث الجيني على المستوى الجزيئي هي جزيئات الحمض النووي - DNA و RNA، والتي تضمن الحفاظ على المعلومات الوراثية ونقلها وتنفيذها. تتيح لنا دراسة الأحماض النووية للفيروسات والبكتيريا والفطريات والخلايا النباتية والحيوانية المزروعة خارج الجسم تحديد أنماط عمل الجينات أثناء حياة الخلية والكائن الحي.

1.2.9. الطريقة الجينية (الفينوجينية).

تتيح لنا الطريقة الجينية (الظاهرية) تحديد درجة تأثير الجينات والظروف البيئية على تطور الخصائص والخصائص المدروسة في عملية التطور الفردي للكائن الحي (تكوين الكائنات الحية). يؤثر تغيير ظروف حفظ الحيوانات وإطعامها على طبيعة ظهور السمات والخصائص المحددة وراثيًا في عملية تكوين الجينات.

1.2.10. الطريقة السكانية

يتم استخدام الطريقة السكانية لدراسة ظاهرة الوراثة في السكان. تتيح هذه الطريقة تحديد تواتر الأليلات المهيمنة والمتنحية التي تحدد سمة معينة، وتواتر متماثلات الزيجوت المهيمنة والمتنحية ومتغايرة الزيجوت، وديناميكيات التركيب الوراثي للسكان تحت تأثير الطفرات والعزلة والاختيار. الطريقة هي اساس نظرىتربية الحيوانات الحديثة.

عند إجراء الدراسات الوراثية السكانية، يمكن للعلماء استخدام أي طرق وراثية أخرى متاحة لهم، على سبيل المثال، الوراثة الخلوية والكيميائية الحيوية والجزيئية. من أمثلة استخدام الطرق الوراثية الجزيئية في الدراسات الوراثية السكانية ما يلي: إنشاء

لإخفاء هذا النص، انقر على الرابط مرة أخرى.
أجريت دراسة وراثية جزيئية جديدة تؤكد أن هنود أمريكا الشمالية لديهم جذور ألتاي، أجراها مجموعة من علماء الأنثروبولوجيا من جامعة بنسلفانيا وعلماء من مختبر علم الوراثة العرقية للسكان التابع لمعهد علم الخلايا وعلم الوراثة التابع للفرع السيبيري للأكاديمية الروسية للعلوم. علوم. نُشرت نتائج الدراسة في 26 يناير 2012 في المجلة الأمريكية لعلم الوراثة البشرية. وضع علماء الأنثروبولوجيا لأنفسهم هدف معرفة الجنسية التي ينحدر منها السكان الأصليون للقارة الأمريكية وتحديدها العلامات الجينية، مشتركة بين ألتايين وهنود أمريكا الشمالية

تحليل الحمض النووي لمختلف الجنسيات التي تسكن التاي والسكان الأصليين أمريكا الشمالية، التي تم إجراؤها باستخدام الأساليب الوراثية الحديثة، سمحت للعلماء بتوضيح مسألة ارتباط ألتاي بأمريكا الشمالية، ومن سكنها بالضبط ومتى حدث ذلك.

ووفقا لثيودور شور، أستاذ الأنثروبولوجيا في جامعة بنسلفانيا، فإن ألتاي هي "نقطة رئيسية، مكان جاء فيه الناس وذهبوا لآلاف وآلاف السنين".

ومن خلال تحليل البيانات الوراثية لسكان ألتاي الأصليين، بحث العلماء عن علامات في الحمض النووي للميتوكوندريا الخاص بهم. تعتبر دراسة جينوم الميتوكوندريا هي الأداة الرئيسية لتحديد هوية الأشخاص. تعود إمكانية هذا التحديد إلى المجموعة وحتى أنماط المجموعة الموجودة في جينوم الميتوكوندريا البشري. الفروقات الفرديةوالتي يتم توريثها من خلال خط الأم. قام مؤلفو العمل بمقارنة عينات الحمض النووي هذه مع تلك التي تم الحصول عليها من الهنود والمقيمين في جنوب سيبيريا ووسط وشرق آسيا ومنغوليا. اكتشف سكان جنوب ألتاي طفرة مميزة للنساء الهنديات في أمريكا الشمالية.

أظهرت دراسات الحمض النووي أن العلامات الجينية للسكان الأصليين في أمريكا الشمالية والسكان الأصليين في إقليم ألتاي متطابقة. منذ ما يقرب من 15-25 ألف سنة، بدأ هؤلاء الناس ما قبل التاريخ من ألتاي في الانتشار في جميع أنحاء المناطق الشماليةسيبيريا ووصلت في نهاية المطاف إلى أمريكا. ثم عبر هؤلاء الأشخاص الجليد من روسيا إلى أمريكا. وهكذا من إقليم ألتايينحدر من أسلاف الهنود الأمريكيين الأوائل.

لقد حسب العلماء الوقت الذي انفصلت فيه خطوط ألتاي والهندية وذهب كل منهما في طريقه الخاص، حيث تراكمت طفراته الخاصة، على عكس بعضها البعض، في جينوماتهم. حدث هذا منذ 13-14 ألف سنة. ووجد العلماء أيضًا أنه على الأرجح أن استيطان قارة أمريكا الشمالية حدث في عدة موجات، مفصولة عن بعضها البعض في الوقت المناسب.

أظهرت الدراسات الإثنوغرافية التي أجريت سابقًا أن شعوب شمال ألتاي تختلف كثيرًا عن شعوب الجنوب. الأول، من حيث اللغة والتقاليد الثقافية، ينجذب نحو شعوب الأورال، مثل السامويد (السامويد). وعلى العكس من ذلك، يُظهر الجنوبيون علاقات وثيقة مع المغول والأويغور والبوريات. ومع ذلك، إذا حكمنا من خلال نتائج الدراسات الوراثية للحمض النووي الميتوكوندريا، إذن، على الرغم من كل الاختلافات الثقافية واللغوية، فإن شعوب شمال وجنوب ألتاي، وإن كانت بعيدة، ولكنها لا تزال أقارب على جانب الأم. ووفقاً للبروفيسور ت. شور، فإن "الجسر" الرئيسي الذي يربط بين الشماليين والجنوبيين كان عبارة عن النساء.
أنظر أيضا

1.2.11. الطريقة البيومترية

جزء لا يتجزأ من كل من الطرق المذكورة أعلاه هو تحليل احصائي- الطريقة البيومترية. أصبحت ولادة علم الوراثة كعلم دقيق ممكنة بفضل استخدام الأساليب الرياضية في تحليل الظواهر البيولوجية. تطبيق G. مندل طريقة تعداد رقميةلدراسة نتائج المعابر وبناء الفرضيات التي تفسر النتائج المتحصل عليها. منذ ذلك الحين، أصبحت طرق الإحصاء البيولوجي (القياسات الحيوية) جزءًا لا يتجزأ من التحليل الجيني. وهو يمثل سلسلة من التقنيات الرياضية التي تجعل من الممكن تحديد درجة موثوقية البيانات التي تم الحصول عليها، لتحديد احتمالية وجود اختلافات بين مؤشرات ذوي الخبرة و مجموعات التحكمالحيوانات. ولا غنى عن الطريقة البيومترية في دراسة وراثة الصفات الكمية، وكذلك في دراسة التباين، وخاصة غير الوراثي، أو التعديل.

1.2.12. طريقة النمذجة الرياضية

في علم الوراثة، طريقة النمذجة مختلفة الهياكل الجزيئيةو العمليات الجينيةباستخدام أجهزة الكمبيوتر (انظر، على سبيل المثال،). بمساعدة مثل هذه النماذج، تتم دراسة وراثة السمات الكمية في السكان، ويتم تقييم الفعالية المحتملة لطرق الاختيار - الاختيار الجماعي، واختيار الحيوانات وفقًا لمؤشرات الاختيار. أساسيات الطريقة النمذجة الرياضيةفي علم الوراثة تم توضيحها في كتاب "أساسيات علم الوراثة الرياضي". تطبيق واسع بشكل خاص هذه الطريقةوجدت في المنطقة الهندسة الوراثيةو

لإخفاء هذا النص، انقر على الرابط مرة أخرى.
كتاب عن أساسيات النمذجة الرياضية في البيولوجيا الجزيئية.
Setubal J.، Meidanis J. مقدمة في البيولوجيا الجزيئية الحسابية. -موسكو إيجيفسك، الناشر: مركز البحث العلمي "الديناميكيات المنتظمة والفوضوية"، معهد أبحاث الكمبيوتر، 2007. - 420 ص.
الكتاب عبارة عن مقدمة للبيولوجيا الجزيئية الحاسوبية، ويصف مشاكلها الأكثر شيوعًا ويقترح خوارزميات فعالة لحلها. يبدأ الكتاب بمراجعة المفاهيم الأساسية للبيولوجيا الجزيئية (بنية ووظائف البروتينات والأحماض النووية، وآليات علم الوراثة الجزيئية)، ثم يقدم أهمها كائنات رياضية، مثل الرسوم البيانية والخطوط، وتعطى معلومات عامةحول الخوارزميات. كل هذا يمهد الطريق لفهم أقسام أخرى من الكتاب: مقارنة التسلسلات (والبحث في قاعدة البيانات)، وتجميع أجزاء الحمض النووي، وتجميع البطاقات الماديةالحمض النووي، وأشجار النشوء والتطور، وإعادة ترتيب الجينات، والتنبؤ ببنية الجزيئات الكبيرة، والحساب باستخدام الحمض النووي. يحتوي كل قسم من هذه الأقسام على مناقشة للخلفية البيولوجية، وتعريفات للمصطلحات الأساسية، وصف كاملالرياضيات التطبيقية أو نماذج الكمبيوتربالإضافة إلى أمثلة لتطبيقات الخوارزمية.
الكتاب مخصص للمبرمجين وعلماء الرياضيات وعلماء الأحياء الذين يسعون إلى توسيع معرفتهم بهذا المجال الجديد والمثير من العلوم، حيث لا تزال هناك الكثير من المشكلات التي لم يتم حلها.

يستخدم علم الوراثة بنشاط أساليب أخرى للعلوم الطبيعية ذات الصلة. تُستخدم طرق الكيمياء والكيمياء الحيوية لتوصيف أكثر تفصيلاً للصفات الأيضية الموروثة ولدراسة خصائص جزيئات البروتين والأحماض النووية. لنفس الأغراض، يتم استخدام أساليب علم المناعة والكيمياء المناعية، والتي تجعل من الممكن تحديد كميات صغيرة جدًا من بعض منتجات الجينات، وخاصة البروتينات.

يستخدم علم الوراثة على نطاق واسع أساليب الفيزياء: البصرية، والترسيب، وطرق الذرات المسمى لوضع العلامات وتحديد فئات مختلفة من الجزيئات الكبيرة. الطرق الفيزيائية والكيميائية والفيزيائية والكيميائية الأكثر استخدامًا هي في علم الوراثة الجزيئية والهندسة الوراثية.

لا يستطيع علماء الوراثة الذين يعملون مع كائنات مختلفة الاستغناء عن أساليب علم الحيوان وعلم النبات وعلم الأحياء الدقيقة وغيرها من التخصصات. وفي نفس الوقت يتم استخدام الأساليب الجينية الحديثة في الدراسة عملية تطوريةتزيد من أهمية علم الوراثة نفسه بالنسبة طريقة المقارنة، يستخدمه علماء الأحياء الدقيقة وعلماء النبات وعلماء الحيوان.

الطرق الجينيةلقد أثرت الأبحاث بشكل كبير المجالات النظرية لعلم الأحياء والطب وكذلك علوم الحيوان والطب البيطري وتربية وتربية حيوانات المزرعة وكذلك تربية النباتات وإنتاج البذور.

1.3. تاريخ تطور علم الوراثة

علم الوراثة هو أحد أحدث العلوم البيولوجية. عمرها يزيد قليلاً عن 100 عام. ومع ذلك، خلال هذه الفترة القصيرة نسبيا، لم يتحول علم الوراثة إلى مستقل فقط الانضباط العلمي، ولكنها كانت بمثابة الأساس لخلق البعض الآخر علوم مهمةمثل البيولوجيا الجزيئية والهندسة الوراثية.

1.3.1. الشروط الأساسية لظهور علم الوراثة

جرت محاولات لفهم طبيعة انتقال السمات عن طريق الميراث من الآباء إلى الأبناء في العصور القديمة. وتوجد تأملات حول هذا الموضوع في كتابات أبقراط وأرسطو وغيرهما من المفكرين.

في القرنين السابع عشر والثامن عشربدأ العلماء في محاولة فهم عملية الإخصاب والبحث عن المبدأ - ذكرًا كان أم أنثى - الذي يرتبط بسر تطور كائن حي جديد. خلال هذه الفترة، استؤنف النقاش حول طبيعة الوراثة قوة جديدة. في عام 1694، اكتشف عالم النبات الألماني رودولف كاميراريوس (1665-1721) أن التلقيح ضروري لعقد الثمار. وهكذا ل نهاية السابع عشرالخامس. تم إعداد الأرضية العلمية لبدء تجارب تهجين النباتات. تم تحقيق النجاحات الأولى في هذا الاتجاه في بداية القرن الثامن عشر.

تم الحصول على أول هجين متعدد الأنواع من قبل الإنجليزي تي فيرتشايلد عن طريق عبور القرنفل. في عام 1760 كان عالم النبات الألماني جوزيف كولرويتر (1733-1806) أول من فكر بعناية في التجارب لدراسة انتقال السماتعند عبور النباتات. في 1761-1766. أظهر J. Kölreuter، في تجاربه على التبغ والقرنفل، أنه بعد انتقال حبوب اللقاح من نبات واحد إلى مدقة نبات يختلف في خصائصه المورفولوجية، يتم تشكيل المبايض والبذور، مما ينتج نباتات ذات خصائص وسيطة بالنسبة لكلا الوالدين . أدت الطريقة الدقيقة التي طورها جيه كولرويتر إلى تقدم سريع في دراسة انتقال السمات الوراثية.

أرز. توماس أندرو نايت (1759-1839).

في نهايةالمطاف الثامن عشر - أوائل التاسع عشرالخامس. مربي النباتات الإنجليزي توماس أندرو نايت (الشكل)، أثناء تهجين أنواع مختلفة من البازلاء، أبدى ملاحظة مهمة - اكتشف عدم تجزئة الأحرف الصغيرة في الصلبان المختلفة. إن خصوصية المادة الوراثية، المعلن عنها في العصور القديمة، كانت الأولى الأساس العلمي. يُنسب إلى T. Knight اكتشاف "الخصائص الوراثية الأولية".

ترتبط التطورات الهامة الأخرى في تطوير أساليب التهجين بمربي النباتات الفرنسيين أوغسطين صاجراي (1763-1851) وتشارلز نودين (الشكل).

أرز. تشارلز ناودين (1815-1899).

كان أعظم إنجاز لـ O. Sazhre هو اكتشاف ظاهرة الهيمنة. عند تهجين أصناف من محاصيل الخضروات، غالبًا ما لاحظ قمع سمة أحد الوالدين بسمة الآخر. تتجلى هذه الظاهرة إلى الحد الأقصى في الجيل الأول بعد العبور، ثم يتم الكشف عن السمات المكبوتة مرة أخرى في بعض أحفاد الجيل التالي. وهكذا أكد O. Sazhre أن الخصائص الوراثية الأولية لا تختفي أثناء العبور. توصل C. Naudin أيضًا إلى هذا الاستنتاج في 1852-1869. لكن C. Naudin ذهب إلى أبعد من ذلك، حيث بدأ دراسة كمية لإعادة تركيب الميول الوراثية أثناء المعابر. لكن خيبة الأمل كانت تنتظره على هذا الطريق. غير صحيح تقنية منهجية- الدراسة المتزامنة لعدد كبير من العلامات - أدت إلى ارتباك كبير في النتائج، واضطر إلى التخلي عن تجاربه. تم القضاء على أوجه القصور الكامنة في تجارب C. Naudin وأسلافه في أعمال G. Mendel.

تم التعبير عن فكرة التمييز بين انقسامات نواة الخلية للجنين النامي لأول مرة في عام 1883 من قبل عالم الأجنة الألماني فيلهلم رو (1850-1924). كانت استنتاجات V. Rou بمثابة نقطة البداية لإنشاء نظرية البلازما الجرثومية، والتي تلقت شكلها النهائي في عام 1892، عندما أشار عالم الحيوان الألماني أوغست وايزمان بوضوح إلى حاملي العوامل الوراثية - الكروموسومات.

صف أهم الاكتشافاتالتي ارتكبت في القرن التاسع عشر، كانت شرطا أساسيا لظهور علم الوراثة العلمي في مطلع القرن العشرين. وينبغي أن تشمل هذه الاكتشافات إنشاء نظرية التطور وإنشاء النظرية الخلوية.

أرز. الطبعة الأولى من كتاب تشارلز داروين "أصل الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي".

كان أعظم إنجاز للعلوم الطبيعية في القرن التاسع عشر هو إنشاء نظرية التطور. وفي عام 1859، وضع تشارلز داروين هذا المبدأ في كتابه “أصل الأنواع”. التطور التدريجيالكائنات الحية وأظهرت أن عوامل التطور هي الانتقاء الطبيعيوالوراثة والتقلب. وسرعان ما اكتسبت نظرية تشارلز داروين اعترافًا واسع النطاق بين العلماء. لقد فهم العلماء أن التطور ممكن فقط على أساس حدوث التغيرات في الكائنات الحية والحفاظ على هذه التغييرات في نسلهم. لذلك، زادت التعاليم التطورية لتشارلز داروين من الاهتمام بمشاكل الوراثة والتقلب في النصف الثاني من القرن التاسع عشر.

في ذلك الوقت، طرح العلماء عدة فرضيات حول آلية الوراثة المزعومة. وعلى الرغم من أن هذه الفرضيات كانت أكثر مثالية من الفرضيات المقترحة سابقًا، إلا أنها كانت أيضًا تخمينية إلى حد كبير. وقد أظهر العمل التجريبي اللاحق أنهم مخطئون. وفي الوقت نفسه، احتوت بعض هذه الفرضيات المرفوضة على أحكام تم تأكيدها فيما بعد. لذلك لعبوا دورهم دور إيجابيفي تطوير الأفكار حول الوراثة والتقلب. لذلك، دعونا ننظر في ثلاث من هذه الفرضيات التي تستحق أكبر قدر من الاهتمام.

كانت الفرضية التأملية الأكثر جوهرية هي «الفرضية المؤقتة لشمولية التخلق» التي وضعها تشارلز داروين، والتي وردت في الفصل الأخير من كتابه «التغيرات في الحيوانات الأليفة والنباتات المزروعة» (١٨٦٨). وفقا لأفكاره، في كل خلية من أي كائن حي، يتم تشكيل جزيئات خاصة بأعداد كبيرة - جواهر، والتي لديها القدرة على الانتشار في جميع أنحاء الجسم وجمعها في الخلايا التي تخدم التكاثر الجنسي أو الخضري. افترض داروين أن جواهر الخلايا الفردية يمكن أن تتغير أثناء تطور كل فرد وتؤدي إلى ظهور أحفاد معدلة. تم دحض افتراض داروين حول وراثة الخصائص المكتسبة تجريبياً بواسطة ف. جالتون (1871).

هناك فرضية تأملية أخرى حول طبيعة الوراثة اقترحها عالم النبات الألماني كارل نايجيلي (1817-1891) في عمله "النظرية الميكانيكية والفسيولوجية للتطور" (1884). اقترح K. Negeli أن الميول الوراثية تنتقل فقط عن طريق جزء من مادة الخلية التي أطلق عليها اسم idioplasm. أما باقي الخلية (المجسمة) حسب فكرته فلا تحمل خصائص وراثية. واقترح أن الأيدوبلازم يتكون من جزيئات متصلة ببعضها البعض في هياكل كبيرة تشبه الخيوط - مذيلات، مجمعة في حزم وتشكل شبكة تتخلل جميع خلايا الجسم. أعدت فرضية K. Nägeli علماء الأحياء لفكرة هيكلة الناقلات المادية للوراثة.

أرز. أوغست وايزمان (1834-1914).

الأكثر تفصيلاً كانت الفرضية الثالثة التي اقترحها عالم الحيوان الألماني أوغست وايزمان (الشكل). من خلال تطوير فكرة التقسيم الوراثي غير المتكافئ، توصل أ. وايزمان منطقيًا إلى استنتاج مفاده أن هناك خطين واضحين للخلايا في الجسم - جرثومي وجسدي. توفر الخلايا الجرثومية نقلًا مستمرًا للمعلومات الوراثية، وهي "يحتمل أن تكون خالدة" وقادرة على نشوء كائن حي جديد. الخلايا الجسدية لا تملك مثل هذه الخصائص. كان هذا الفصل بين فئتين من الخلايا مهمًا للتطور اللاحق لعلم الوراثة. يعتقد أوغست وايزمان أن الخلايا الجرثومية تحتوي على مادة خاصة - حاملة الوراثة ("البلازما الجرثومية") وحدد هذه المادة بكروموسومات نواة الخلية.

أولاً، اقترح في. رو في عام 1883، ومن ثم أ. وايزمان، الترتيب الخطي للعوامل الوراثية في الكروموسومات وانقسامها الطولي أثناء الانقسام الفتيلي، وهو ما توقع المستقبل إلى حد كبير نظرية الكروموسومالوراثة.

كان افتراض A. وايزمان حول الدور القيادي للكروموسومات في نقل الخصائص الوراثية صحيحا. هناك عنصران آخران في فرضيته كانا صحيحين أيضًا: 1) بيان حول الأهمية الكبيرة للهجن كسبب للتباين الذي يوفر مادة للتطور، و2) إنكار وراثة الخصائص المكتسبة، أي التغيرات الجسدية الناجمة عن التأثيرات الخارجية خلال حياة الكائن الحي. ولكن إلى جانب هذه الأحكام الصحيحة، تضمنت فرضية وايزمان العديد من الأحكام الخاطئة. (قد تشمل المواقف الخاطئة أفكاره حول بنية كروموسومات الخلايا الجرثومية، حول تقسيمها إلى أساسيات خاصة ("المحددات")، والتي تدخل بعد ذلك إلى خلايا مختلفة من الجسم وتحدد خصائص هذه الخلايا، حول "الاختيار البدائي" الذي ينظم توزيع تلك المحددات بين الخلايا، حول غياب «البلازما الجرثومية» في خلايا الجسم. كل هذه الأجزاء من فرضية وايزمان لم تكن مبنية على حقائق، وكانت ذات طبيعة تخمينية ودحضتها الأبحاث اللاحقة).

وفي النصف الثاني من القرن التاسع عشر، أجريت أبحاث مكثفة حول بنية الخلية. الفكرة الأولى للخلية كمكون أولي للكائن الحي قدمها روبرت هوك في عام 1665. ومع ذلك، فقط في النصف الأول من القرن التاسع عشر (في عام 1838) أنشأ M. Schleiden و T. Schwann النظرية البنية الخلوية. وفي العقود الثلاثة الأخيرة من القرن التاسع عشر، أثبتت سلسلة من الاكتشافات دور الخلية في الوراثة والتطور. لقد ثبت أن المكونات الأساسية للخلية هي النواة والسيتوبلازم. طرح R. Virchow المفهوم الأساسي الذي بموجبه تأتي أي خلية من خلية فقط. وهذا ما رسّخ فكرة استمرارية الحياة، مبيناً أنها تقوم على انقسام الخلايا. في عام 1874 م. Chistyakov، وبعد مرور عام، أثبت E. Strasburger أن انقسام الخلايا مرتبط به العمليات المعقدةالحفاظ على عدد الكروموسومات في الخلايا البنت. يتم تنفيذ هذه العملية في شكل انقسام غير مباشر للنواة، وهو ما أطلق عليه فليمنج في عام 1889 الانقسام الفتيلي. وأظهر أنه أثناء الانقسام، ينقسم كل كروموسوم طوليًا، مكونًا كروموسومين ابنتين. في عام 1875، أنشأ O. Hertwig جوهر الإخصاب. من خلال دراسة عملية الإخصاب في قنفذ البحر، أظهر دور نوى الأمشاج الأنثوية والذكورية، والتي، بعد اختراق الحيوانات المنوية في البويضة، تندمج في النواة المشتركة للزيجوت. وسرعان ما اكتشف ن.ن.غوروزانكين نفس الظاهرة عاريات البذوروG. ستراسبرجر - في كاسيات البذور.

أثناء دراسة سلوك الكروموسومات في الخلايا التي تشكل الأمشاج، اكتشف E. Van Beneden وT. Boveri ظاهرة الانقسام الاختزالي. ووجدوا أنه أثناء الانقسام الاختزالي تحدث عملية التخفيض (النقصان) في عدد الكروموسومات بمقدار النصف. بعد اندماج الخلايا الجرثومية مع عدد الكروموسومات إلى النصف، يتم استعادة عددها في نواة الزيجوت إلى المستوى الطبيعي. في عام 1896، تم نشر كتاب إي ويلسون "دور الخلية في الوراثة والتنمية". لقد كانت توليفة الانجازات التاسع عشرالقرن في المنطقة نظرية الخلية. كان محتواه الرئيسي دليلاً على حقيقة أن الكروموسومات هي الناقل الجسدي للوراثة.

الاختلافات الفردية، حتى بين الكائنات الحية ذات الصلة الوثيقة، لا ترجع بالضرورة إلى الاختلافات في البنية الجينية لهؤلاء الأفراد. قد تكون هذه الاختلافات ناجمة عن الظروف المعيشية المختلفة للأفراد الذين تمت مقارنتهم. لذلك، لا يمكن التوصل إلى استنتاجات حول الاختلافات الجينية إلا بناءً على التحليل عدد كبيرفرادى. كان أول من لفت الانتباه إلى الأنماط الرياضية في التباين الفردي هو عالم الرياضيات وعالم الأنثروبولوجيا البلجيكي أ. كاتليت. وكان أحد مؤسسي الإحصاء ونظرية الاحتمالات.

في ذلك الوقت، كانت مسألة إمكانية وراثة الانحرافات عن متوسط ​​الخصائص الكمية للسمات التي لوحظت لدى الأفراد حادة للغاية. لقد قام العديد من الباحثين بتحليل هذه المشكلة. كان عمل عالم الأنثروبولوجيا الإنجليزي فرانسيس جالتون (1882-1911)، الذي جمع بيانات عن وراثة الطول عند البشر، خطيرًا للغاية. ثم درس F. Galton وراثة حجم كورولا الزهرة في البازلاء الحلوة وتوصل إلى استنتاج مفاده أن جزءًا صغيرًا فقط من الانحرافات التي لوحظت لدى الوالدين تنتقل إلى النسل. حاول F. Galton إعطاء ملاحظته تعبيرا رياضيا، بدءا سلسلة كبيرةيعمل على التحليل الإحصائي للميراث.

أتباع ف. جالتون عالم الأحياء الإنجليزيوواصل عالم الرياضيات كارل بيرسون (1857-1936) هذا العمل على نطاق أوسع. في هذا المجال، تم إجراء البحث الأكثر جدية في 1903-1909. عالم الأحياء الدنماركي فيلهلم يوهانسن (1857-1927). لقد أولى اهتمامًا رئيسيًا لدراسة المواد المتجانسة وراثيًا. وبناء على النتائج التي تم الحصول عليها، أعطى جوهانسن تعريف دقيقمفاهيم "النمط الجيني" و"النمط الظاهري" ووضع الأسس الفهم الحديثدور التباين الفردي.

ولم يتمكن أحد من علماء ذلك الوقت من اكتشاف قوانين الميراث. ومع ذلك، فإن النهج ذاته لمشكلة الميراث من خلال دراسة النسل الناتج عن تهجين الأفراد ذوي الخصائص المختلفة وتحليل توزيع هذه الخصائص بين الأحفاد كان صحيحًا تمامًا. كان هو الذي مهد الطريق لظهور علم الوراثة كعلم.

1.3.2. المراحل الرئيسية لتطور علم الوراثة

يعود شرف اكتشاف الأنماط الكمية المصاحبة لتكوين الهجينة إلى عالم النبات التشيكي يوهان جريجور مندل (الشكل 1.5). كشف في الأعمال التي قام بها في 1856-1863 عن أسس قوانين الوراثة. وشكلت هذه الأنماط فيما بعد أساس علم الوراثة.

أرز. يوهان جريجور مندل (1822-1884).

في البداية، اهتمت G. Mendel باختيار الكائن. اختار البازلاء لأبحاثه. كان أساس هذا الاختيار، أولا، أن البازلاء هي ملقحات ذاتية صارمة، وهذا قلل بشكل حاد من إمكانية إدخال حبوب اللقاح غير المرغوب فيها؛ ثانيا، في ذلك الوقت كان هناك عدد كاف من أصناف البازلاء، والتي تختلف في العديد من السمات الموروثة.

تلقى G. Mendel 34 نوعًا من البازلاء من مزارع مختلفة. وبعد اختبار لمدة عامين لمعرفة ما إذا كانت قد احتفظت بخصائصها دون تغيير عند إكثارها دون تهجين، اختار 22 نوعًا للتجارب.

بدأ G. Mendel بإجراء تجارب على تهجين أصناف البازلاء التي تختلف في سمة واحدة (تهجين أحادي الهجين). في جميع التجارب التي أجريت على 7 أزواج من الأصناف، تم تأكيد ظاهرة السيادة في الجيل الأول من الهجن التي اكتشفها O. Sajre و C. Naudin. قدم G. Mendel مفهوم المهيمن و الصفات المتنحية. ووصف السمات التي تتحول إلى نباتات هجينة دون تغيير تمامًا بأنها سائدة.أو تقريبا دون تغيير. وأشار إلى السمات المتنحية التي تصبح مخفية أثناء التهجين. ثم تمكن G. Mendel لأول مرة من العطاء التقييم الكميترددات حدوث الأشكال المتنحية بين الرقم الإجماليذرية من المعابر.

لمزيد من تحليل طبيعة الوراثة، درس G. Mendel عدة أجيال أخرى من الهجينة المتقاطعة مع بعضها البعض. ونتيجة لعمله حصلت التعميمات التالية على أساس علمي متين:
1. ظاهرة عدم تكافؤ الصفات الوراثية.
2. ظاهرة انقسام صفات الكائنات الهجينة نتيجة تهجينها اللاحق. تم إنشاء أنماط كمية من الانقسام.
3. الكشف ليس فقط عن الأنماط الكمية للتقسيم وفقًا للعوامل الخارجية ، الخصائص المورفولوجيةولكن أيضًا تحديد نسبة الميول السائدة والمتنحية بين الأشكال التي لا تختلف في المظهر عن تلك السائدة ولكنها مختلطة في طبيعتها.

وهكذا، اقترب G. Mendel من مشكلة العلاقة بين الميول الوراثية والخصائص التي تحددها. بسبب إعادة تركيب الميول (فيما بعد، أطلق V. Johansen على هذه الميول الجينات)، أثناء العبور، يتم تشكيل الزيجوت الذي يحمل مزيجًا جديدًا من الميول، والذي يحدد الاختلافات بين الأفراد. شكل هذا الموقف أساس القانون الأساسي - قانون نقاء الأمشاج.

كان البحث التجريبي والتحليل النظري لنتائج المعابر التي أجراها مندل متقدمًا على تطور علم الأحياء بأكثر من ربع قرن. في عام 1865، أبلغ ج. مندل عن نتائج بحثه في اجتماع لجمعية برنو لعلماء الطبيعة ونشرها لاحقًا في وقائع هذه الجمعية. ومع ذلك، فإن هذا العمل الذي قام به ج. مندل لم يجذب انتباه معاصريه. وظلت منسية لمدة 35 عاما.

أرز. هوغو دي فريس (1848-1935).

يعتبر تاريخ ميلاد علم الوراثة هو 1900.، عندما كرر ثلاثة علماء نبات، بشكل مستقل عن بعضهم البعض، اكتشاف جي مندل. وهم هوغو دي فريس (في هولندا)، الذي أجرى تجارب على الخشخاش ونباتات أخرى، وكارل إريك كورينز (في ألمانيا)، الذي درس فصل السمات في الذرة، وإريك فون تشيرماك (في النمسا) الذي حلل وراثة السمات. في البازلاء.

أرز. كارل إريك كورينز (1864-1833).

وبمقارنة نتائجهم مع نتائج علماء آخرين، اكتشف هؤلاء الباحثون عمل مندل المنسي. لقد اندهشوا من تشابه نتائج جي مندل مع النتائج التي حصلوا عليها. أعرب هؤلاء الباحثون عن تقديرهم الكبير لعمق وأهمية الاستنتاجات التي توصل إليها ج. مندل. لذلك، عند نشر بياناتهم، أكدوا على وجه التحديد أن نتائجهم تؤكد تماما الاستنتاجات التي توصل إليها G. Mendel.

أرز. إريك فون تشيرماك (1871-1962).

منذ عام 1900، مر علم الوراثة بعدد من مراحل التطور. وقد تميز كل منهم باتجاهات البحث السائدة في ذلك الوقت. جميع مراحل تطور العلوم مترابطة بشكل وثيق، لأن الانتقال من مرحلة إلى أخرى أصبح ممكنا بفضل الاكتشافات التي تمت في المرحلة السابقة. في الوقت نفسه، في كل مرحلة جديدة، إلى جانب تطوير اتجاهات جديدة، استمر البحث في المشكلات المطروحة في المراحل السابقة. ولذلك، فإن الحدود بين مراحل التطور الجيني تعسفية. مع هذا التحذير، ينقسم تاريخ علم الوراثة إلى خمس مراحل رئيسية [Dubinin N.P., 1985].

خمس مراحل في تاريخ التطور الوراثي:
- المرحلة الأولى – من 1900 إلى 1910؛
- المرحلة الثانية – من 1910 إلى 1920؛
- المرحلة الثالثة - من 1920 إلى 1940؛
- المرحلة الرابعة – من 1940 إلى 1953؛
- المرحلة الخامسة – من 1953 إلى الوقت الحاضر.

يحدد S. M Gershenzon حدود هذه الفترات بشكل مختلف إلى حد ما: 1900-1912، 1912-1925، 1925-1940، 1940-1955. ومن عام 1955 إلى الوقت الحاضر.

1.3.2.1. المرحلة الأولى من تطور علم الوراثة (1900-1910)

بعد إعادة اكتشاف قوانين مندل، بدأ عصر علم الوراثة الكلاسيكي. تتميز الفترة الأولى بالتطور المكثف للمندلية، وتأكيد قوانين الوراثة التي اكتشفها ج. مندل من خلال التجارب الهجينة الجديدة التي تم إجراؤها في دول مختلفةاه على مختلف النباتات والحيوانات. نتيجة لهذه التجارب، أصبح من الواضح أن القوانين التي أنشأها G. Mendel عالمية.

أرز. ويليام باتسون (1861-1926).

على مر السنين، تم تشكيل علم الوراثة كمستقل علم الاحياءوحصل على اعتراف واسع النطاق. تم اقتراح اسم "علم الوراثة" (من الكلمة اللاتينية geneo - أنا أُنتج) لهذا العلم الشاب في عام 1905 من قبل العالم الإنجليزي ويليام باتسون (الشكل). وبعد ذلك بقليل، هذا مهم المفاهيم الجينية، كجين، النمط الجيني، النمط الظاهري. تم اقتراح هذه المصطلحات في عام 1909 من قبل عالم الوراثة الدنماركي فيلهلم لودفيج جوهانسن (الشكل).

أرز. فيلهلم لودفيج يوهانسن (1857-1927).

خلال هذه السنوات نفسها، وُلِد بعض الأشخاص الجدد اتجاهات مهمةالبحث الجيني الذي لن يتطور إلا في فترات لاحقة. وينبغي أن تشمل هذه الاتجاهات التوليف الذي ظهر بحلول هذا الوقت للمعلومات المتراكمة حول كروموسومات نواة الخلية والانقسام والانقسام الاختزالي من ناحية، والبيانات الوراثية من ناحية أخرى. بالفعل في عام 1902، لفت عالمان - T. Boveri في ألمانيا وV. Setton في الولايات المتحدة - الانتباه في نفس الوقت إلى التوازي في سلوك الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي والإخصاب مع وراثة السمات وفقًا لقوانين مندل، والتي كانت بمثابة شرط أساسي لإنشاء نظرية الكروموسوم للوراثة.

في عام 1903، ظهر عمل V. Johansen "الميراث في السكان والخطوط النقية". من خلال حبوب التلقيح الذاتي في الخطوط، والتي جاءت كل منها من نبات أصلي واحد، حصل V. Johansen على ما يسمى بالخطوط النقية. جميع الأفراد في هذه الخطوط لديهم نفس المحتوى الوراثي. ومع ذلك، ينمو في الأسرة تحت تأثير عوامل مختلفةالبيئة، تبين أنها مختلفة في وزن الحبوب والطول وغيرها من الخصائص. تلقي ذرية من خيارات متطرفة، كان V. Johansen مقتنعًا بأن هذه الانحرافات لم تنتقل إلى أحفادهم، فقد تبين أنهم جميعًا تعديلات غير موروثة. وبناء على الحقائق التي تم الحصول عليها، فقد فصل بوضوح العوامل الوراثية التي تحدد هذه الخاصية أو تلك الخاصية أو تلك عن هذه الخصائص والخصائص نفسها.

على هذا نفسه المرحلة الأوليةلقد كشف تطور علم الوراثة عن ذلك هناك سمات لا يتوافق وراثتها مع قوانين مندل. وهكذا، اكتشف علماء الوراثة الإنجليزية ويليام باتسون (الشكل 1.9) وريجينالد بونيت في عام 1906، في تجارب على البازلاء الحلوة، ظاهرة الميراث المرتبط بالسمات. اكتشف عالم الوراثة الإنجليزي الآخر L. Doncaster في نفس عام 1906 في تجارب على فراشة عثة عنب الثعلب الميراث المرتبط بالجنس. في كلتا الحالتين، من الواضح أن الانتقال الوراثي لخصائص الأشكال المتقاطعة لم يحدث كما هو مطلوب بموجب قوانين مندل. رقم أمثلة مختلفةفي كلا النوعين من الانحرافات عن الميراث المندلي بدأت تتراكم بسرعة. وقد ثبت لاحقًا أنه لا يوجد تناقض مع المندلية في هذه الانحرافات. يتم القضاء على هذه التناقضات الظاهرة من خلال نظرية الكروموسومات في الوراثة.

بالفعل في المرحلة الأولى من تطور علم الوراثة، وذلك بفضل عمل V. Bateson مع الدجاج والأرانب والفئران، أصبح من الواضح أن النمط الوراثي ليس مجموعة من الجينات الفردية المستقلة في عملها. لقد تبين أن الجينات تعتمد على بعضها البعض في عملها وأن تطور أي سمة يرتبط بعمل عدد من الجينات. وفي الوقت نفسه، تعتمد ميزات التنمية أيضًا على الظروف البيئية. إن خصائص الكائن الحي ونمطه الظاهري هي نتيجة تفاعل الوراثة والبيئة.

تم تسهيل التطور الناجح لعلم الوراثة من خلال إثبات نظرية الطفرة. في عام 1899، نشر عالم النبات الروسي والأستاذ بجامعة تومسك إس آي كورجينسكي دراسة بعنوان "التغاير والتطور". في ذلك، أعطى عددا من الأمثلة على التباين الوراثي للسمات في النباتات وأعرب عن فكرة أن سبب ظهور خصائص وراثية جديدة لا يمكن أن يكون إلا تغييرات واحدة في المبادئ الداخلية للوراثة. في نفس الوقت تقريبًا (1901)، اكتشف الهولندي هوغو دي فريس نباتات ذات انحرافات وراثية واحدة في محاصيله من زهرة الربيع المسائية. لقد أثبت نظرية الطفرات، والتي بموجبها تنشأ خصائص وراثية جديدة نتيجة للتغيرات المفاجئة في الوحدات المنفصلة المدرجة في الأساس المادي للوراثة. للإشارة إلى حالات ظهور الانحرافات الوراثية، قدم جي دي فريس مصطلح "الطفرة".

في عام 1909، نشر ك. كورينز بحثًا عن وراثة عدد من الخصائص من خلال البلاستيدات. أصبح هذا البحث مصدرًا لدراسة الوراثة خارج النواة أو السيتوبلازم. وبما أن قوانين انتقال البلاستيدات والعناصر السيتوبلازمية الأخرى التي تحمل جزيئات الحمض النووي تختلف عن قوانين مندل لانتقال الكروموسوم، فإنها تسمى الوراثة غير المندلية.

في هذه المرحلة الأولية من تطور علم الوراثة، ظهرت المحاولات الأولى لتفسير أنماط التطور من منظور جيني. في عام 1908، أظهر ج. هاردي وفي. واينبرغ أن قوانين مندل تشرح عمليات توزيع الجينات في السكان.

في عام 1909، اكتشف أ. جارود أن مرض الكابتونوريا عند البشر هو خطأ فطري في عملية التمثيل الغذائي. كان هذا الاكتشاف هو أصل علم الوراثة البيوكيميائية.

1.3.2.2. المرحلة الثانية من تطور علم الوراثة (1910-1920)

بيت سمة مميزةكانت المرحلة الثانية في تطور علم الوراثة هي إنشاء وإقرار نظرية الكروموسومات للوراثة. يعود الدور الرائد في إنشاء هذه النظرية إلى العمل التجريبي لعالم الوراثة الأمريكي توماس جينت مورغان (الشكل) وثلاثة من طلابه - ألفريد ستورتيفانت (1871-1970)، كالفين بريدجز (1889-1938) وهيرمان مولر ( 1890-1967). وفي هذه التجارب التي أجريت على ذبابة الفاكهة تبين أن الميول الوراثية - الجينات - تكمن في كروموسومات نواة الخلية وأن انتقال الخصائص الوراثية يتحدد بمصير الكروموسومات أثناء نضوج الخلايا الجرثومية والإخصاب.

أرز. توماس جنت مورغان (1861-1945).

ساعد العمل الجيني لمدرسة ت. مورغان على فهم بنية الكروموسومات بشكل أعمق بكثير مما سمحت به الدراسات الخلوية وحدها. تعلم موظفو T. Morgan كيفية إنشاء خرائط كروموسوم تشير إلى الموقع الدقيق للجينات المختلفة عليهم. تم تجميع أول خريطة من هذا القبيل بواسطة A. Sturtevant لأحد كروموسومات ذبابة الفاكهة. وقد تم إثبات ذلك بناءً على نظرية الكروموسومات في الوراثة آلية الكروموسوماتتحديد الجنس. الدور الرئيسي في هذا لعبته أعمال T. Morgan وعالم الخلايا الأمريكي E. Wilson. وفي الوقت نفسه، بدأت أعمال أخرى في علم وراثة الجنس. كان لأبحاث عالم الوراثة الألماني ر. جولدشميت أهمية خاصة في هذا المجال.

كانت النظرية الكروموسومية للوراثة أكبر إنجازمادة الاحياء. كل التطوير الإضافي لعلم الوراثة حدث في ضوء هذه النظرية. بالإضافة إلى ذلك، كانت نظرية الكروموسوم تأثير قويفي علم الخلايا وعلم الأجنة والكيمياء الحيوية ونظرية التطور. وفي وقت لاحق، كان بمثابة أحد الشروط الأساسية لظهور وتطور البيولوجيا الجزيئية الحديثة. خلال هذه الفترة، بدأت الأبحاث الجينية الخصائص الكمية. في أعمال G. Nilsson-Ehle، E. East وآخرين، ثبت أن وراثة السمات الكمية تخضع أيضًا لقوانين مندل.

في المرحلة الثانية من تكوين علم الوراثة، بدأت بعض المجالات الوراثية المهمة للزراعة في التطور بسرعة. من بينها أعمال على توضيح طبيعة التغاير الوراثة المقارنةالنباتات المزروعة، على التهجين بين الأنواع من نباتات الفاكهة. تم إجراء البحوث في علم الوراثة الخاص بنشاط أنواع مختلفةالنباتات المزروعة والحيوانات الأليفة. وكانت لنتائج هذه الدراسات أهمية كبيرة في تطوير الأساس الوراثي للانتخاب وإنتاج البذور وتربيتها.

أرز. نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف (1872-1940).

وتشمل الفترة (الثانية) قيد النظر تكوين علم الوراثة في بلادنا. في العشرينات من القرن الماضي، ظهرت ثلاث مدارس وراثية في روسيا، برئاسة علماء بارزين - نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف (الشكل)، يوري ألكساندروفيتش فيليبتشينكو (الشكل) ونيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف (الشكل). لعبت هذه المدارس دورًا مهمًا في التطور الواسع النطاق للأبحاث بشكل عام وعلم الوراثة التطبيقي في روسيا. استخدم نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف لأول مرة الطرق الفيزيائيةبحث في دراسة الخلايا الحية. كان أول من نظم البحث الجيني في روسيا (الاتحاد السوفيتي، 1921) ولأول مرة أثار في أعماله (1927-1935) عددًا من المشكلات التي تشكل الآن أساس علم الوراثة الجزيئي. لقد أوجز مشاكل بنية وعمل الهياكل التحت خلوية، وبنية الكروموسومات، وطبيعة وطبيعة عملية الطفرة، وما إلى ذلك. لدى إن كيه كولتسوف فرضية مفادها أن الكروموسومات هي جزيئات وراثية عملاقة، وروابطها هي الجينات.

أرز. يوري الكسندروفيتش فيليبتشينكو (1882-1930).

أرز. نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف (1887-1943).

اجتذب كولتسوف في موسكو وفيليبتشينكو وفافيلوف في سانت بطرسبرغ عددًا من علماء الأحياء المتميزين للتعاون. في المدى القصيرتم إنشاء عمل علمي مثمر حول العديد من مشاكل علم الوراثة، وتعزيز المعرفة الوراثية، وتدريس علم الوراثة في الجامعات، ونشر الكتب المدرسية الأصلية والمترجمة عن علم الوراثة. وسرعان ما تم إنشاء المختبرات الوراثية في مدن أخرى في روسيا. بدأ استخدام إنجازات علماء الوراثة الروس بشكل متزايد في العمل التطبيقيمربي المحاصيل والماشية.

1.3.2.3. المرحلة الثالثة من تطور علم الوراثة (1920-1940)

تميزت المرحلة الثالثة في تاريخ علم الوراثة (1920-1940) باكتشاف إمكانية التسبب في الطفرات بشكل مصطنع. عرف تشارلز داروين بوجود تغيرات وراثية مفاجئة - طفرات. تمت دراسة الطفرات بشكل مكثف في فجر علم الوراثة بواسطة جي دي فريس. وبعده، أولى علماء الوراثة اهتمامًا كبيرًا لدراسة الطفرات التي نشأت. ومع ذلك، ظلت أسباب الطفرات مجهولة. كان هناك رأي واسع النطاق يعود إلى آراء وايزمان وجي دي فريس. ووفقا لهذه الأفكار، تنشأ الطفرات تلقائيا في الجسم، تحت تأثير أسباب داخلية، ولا تعتمد على المؤثرات الخارجية. وكان هذا المفهوم خاطئا. لقد أدى إلى افتراضات غير صحيحة فيما يتعلق القوى الدافعةتطور. تم دحضه لاحقًا من خلال العمل على إحداث طفرات اصطناعية.

أرز. هيرمان مولر (1890-1967).

تم الحصول على أول دليل على أن الطفرات يمكن أن تحدث بشكل مصطنع في عام 1925 في روسيا من قبل ج.أ. نادسون وج.س. فيليبوف في تجارب تشعيع الخميرة بالراديوم. تم الحصول على دليل حاسم على إمكانية الحث التجريبي للطفرات في عام 1927 من قبل ج. مولر (الشكل) في تجارب التأثير على ذبابة الفاكهة الأشعة السينية. تسبب عمل G. Möller في عدد كبير البحوث التجريبيةيتم إجراؤها على أنواع مختلفة من النباتات والحيوانات. أظهرت نتائج هذه الأعمال أن الإشعاع المؤين له تأثير مطفر عالمي. ثم تم اكتشاف الخصائص المطفرة للأشعة فوق البنفسجية و درجة حرارة عالية. بعد ذلك جاءت المعلومات التي تفيد بأن الطفرات ناجمة عن مواد كيميائية معينة. تم اكتشاف أول المطفرات الكيميائية في الثلاثينيات في روسيا من خلال أعمال V.V. ساخاروفا، م. لوباشيف وس.م. غيرشينزون وموظفيه. بعد بضع سنوات، اكتسب هذا الاتجاه نطاقا واسعا، خاصة بفضل البحث الذي أجراه I.A. رابوبورت في روسيا وS. أورباخ في بريطانيا العظمى.

أرز. ألكسندر سيرجيفيتش سيريبروفسكي (1892-1948).

أدت الأبحاث في مجال الطفرات التجريبية إلى تقدم سريع في فهم قوانين عملية الطفرات. كما ساهموا في توضيح عدد من الأسئلة المتعلقة بالبنية الدقيقة للجين. ومن بين الباحثين الروس تجدر الإشارة إلى أ.س. سيريبروفسكي (الشكل) الذي تلقى بيانات تثبت البنية المعقدة للجين. الكشف عن التأثير الطفري للإشعاع و المواد الكيميائيةفتحت آفاقا جديدة للاستخدام العملي للإنجازات الجينية. وفي بلدان مختلفة، بدأ العمل على استخدام الإشعاع لإنشاء أشكال جديدة من النباتات والحيوانات المزروعة. في روسيا، كان المبادرون بهذا "اختيار الإشعاع" هم علماء الوراثة أ.أ. سابجين ول.ن. ديلوناي.

أرز. سيرجي سيرجيفيتش تشيتفيريكوف (1880-1959).

في نفس المرحلة الثالثة من تاريخ علم الوراثة، نشأ اتجاه لدراسة العمليات الوراثية في التطور. تم تنفيذ العمل الأساسي في هذا المجال من قبل علماء الوراثة الإنجليز R. Fisher و J. Haldane، وعالم الوراثة الأمريكي S. Wright وعالم الوراثة الروسي S.S. تشيتفيريكوف (الشكل). هؤلاء العلماء، بالاعتماد على كمية كبيرة من المواد الواقعية، أظهروا بشكل مقنع أن البيانات الوراثية تؤكد وتعزز المبادئ الأساسية للداروينية. في تكوين علم الوراثة التطوري، لعب عمل S. S. Chetverikov وزملاؤه دورًا رئيسيًا، الذين أجروا الدراسات التجريبية الأولى للتركيب الوراثي على عدة أنواع من ذبابة الفاكهة. السكان الطبيعيين. استمرت دراسة علم الوراثة المقارن وتطور النباتات المزروعة، برئاسة إن. آي. فافيلوف، بنجاح كبير وعلى نطاق واسع.

أرز. جورجي دميترييفيتش كاربيشينكو (1899-1942).

تجدر الإشارة بشكل خاص إلى عمل معاون فافيلوف، عالم الوراثة الموهوب سيرجي دميترييفيتش كاربيشينكو (1899-1942) (الشكل)، الذي أعاد إنتاج إحدى طرق تكوين أنواع جديدة في النباتات بشكل تجريبي. إس.دي. حقق كاربيتشينكو نجاحًا كبيرًا في إنشاء هجائن بعيدة وفي عام 1935 نشر دراسة بعنوان "نظرية التهجين البعيد". عمله على التهجين البعيد للنباتات على التوالي أعمال مماثلةمن حيث أهميتها فهي تحتل المرتبة الأولى. (اعتقلت NKVD SD Karpechenko في عام 1940 وتوفي في السجن عام 1942).

في عام 1933 أنشأ T. Paynter أهمية وراثيةكروموسومات عملاقة من خلايا الغدة اللعابية ذبابة الفاكهة. في عام 1934، أظهر M. Schlesinger أن العاثيات تتكون من الحمض النووي والبروتينات. في عام 1939، بدأ عمل E. Ellis و M. Delbrück العصر الحديثالأبحاث المتعلقة ب علم الوراثة phage. ووجدوا أن العاثيات تخترق البكتيريا وتتكاثر فيها ثم تتحللها.

كانت الفترة من العشرينات إلى الأربعينيات من القرن الماضي فترة تطور سريع في علم الوراثة في روسيا. ترتبط هذه النجاحات بأنشطة أكبر العلماء الروس ومدارسهم: ن. فافيلوفا، ن.ك. كولتسوفا، س.س. تشيتفيريكوفا، أ.س. سيبروفسكي، يو.أ. فيليبتشينكو ، إس.جي. نافاشينا ، آي في ميشورينا ، إلخ.

في أوائل العشرينات، ن. أثبت فافيلوف قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي. في ذلك الوقت، كانت فكرة أن الطفرات عشوائية تمامًا مقبولة على نطاق واسع. اكتشف إن آي فافيلوف طفرات مماثلة في أنواع مختلفة، وقد أثبت أن حدوث الطفرات يعتمد على الخصائص الوراثية للكائنات الحية. وأظهر أنه أثناء الاختيار، يجب البحث عن الخصائص الضرورية بشكل هادف. إن آي. اكتشف فافيلوف المراكز العالمية ذات الأصل النباتي، والتي تحتوي على مجموعات من الجينات الأكثر قيمة للتكاثر. تم إنشاؤها تحت قيادة N.I. أصبحت مجموعة فافيلوف العالمية من النباتات المزروعة وأسلافها البرية مصدرًا لتطوير مئات الأصناف الجديدة لمجموعة متنوعة من المحاصيل. حول ن. احتشدت فافيلوفا علماء الوراثة المتميزينوعلماء الخلايا. الطالب الموهوب ن. فافيلوفا جي.د. تغلب Karpechenko (الشكل) عن طريق مضاعفة الكروموسومات لأول مرة على عقم الهجينة التي تم الحصول عليها عن طريق عبور الأنواع النباتية البعيدة. وفي عام 1927، ابتكر هجينًا غزير الإنتاج من خلال تهجين الفجل والملفوف. أصبحت طريقة مضاعفة الكروموسومات في الهجينة طريقة كلاسيكية للاختيار والتكاثر التجريبي لعمليات أصل عدد من الأنواع.

طور سيرجي جافريلوفيتش نافاشين (1857-1930). العقيدة العامةحول بنية الكروموسومات وعمليات الإخصاب في النباتات. تلميذه م.س. درس نافاشين الأنماط النووية لمختلف الأنواع والطفرات الهيكلية للكروموسومات. ج.أ. أثبت ليفيتسكي في عام 1931 نظرية التجزئة لظهور الطفرات الهيكلية للكروموسومات. كتابه " أسس مادية"الوراثة" تركت علامة عميقة على تطور علم الوراثة في بلادنا. لقد أدخل مصطلح "النمط النووي" في العلم.

مساهمة كبيرة في التنمية علم الوراثة الروسيساهمت بها مدرسة ن.ك.كولتسوف. في عام 1927 ن.ك. أعرب كولتسوف عن فكرة أنه عند دراسة ظاهرة الوراثة، من المستحيل أن يقتصر على مستوى الكروموسومات؛ يجب أن يكون موضوع البحث هو الجزيئات التي تُبنى منها المادة الوراثية التي تشكل جزءًا من الجين. وتمشيا مع عصره، كان يعتقد أن الجينات الموجودة على الكروموسومات تمثلها جزيئات البروتين. الشيء الرئيسي في تعاليم ن.ك. كانت لدى كولتسوف فكرة الحفاظ على خصائص الجينات بناءً على ازدواجها الذاتي: تظهر الجينة الابنة على شكل نسخة جزيئية من الجين الأصلي. لا يمكن تنفيذ هذا الاستنساخ التلقائي إلا عن طريق عمل نسخ من المصفوفة الأصلية بفضل العمليات الفيزيائية والكيميائية. فيما يتعلق بجزيئات الجينات، صاغ ن.ك. كولتسوف مبدأ "جزيء أومنيس السابق للجزيء" - كل جزيء من الجزيء. كان هذا المبدأ الأساسي للازدواج الذاتي هو المصدر الأيديولوجي للتطور اللاحق في علم الوراثة الجزيئية.

وضعت الأعمال النظرية والتجريبية لسيرجي سيرجيفيتش تشيتفيريكوف (1926، 1929) الأساس لعلم الوراثة السكانية الحديث.

مثل. طرح سيريبروفسكي (1929) فكرة الجغرافيا الجينية وطور طرقًا وراثية لتربية الحيوانات الأليفة. في جامعة لينينغرادالمدرسة الوراثية لـ Yu.A. فيليبتشينكو، الذي نجح في دراسة تقلب الكائنات الحية. يو.أ. يتشرف فيليبتشينكو بتأليف أول كتاب مدرسي عن علم الوراثة للتعليم العالي المؤسسات التعليمية. أعمال IV. قام ميشورين بإثراء نظرية وممارسة الاختيار. أظهر هذا المربي المتميز أهمية التهجين البعيد لتطوير أصناف نباتية جديدة.

أرز. جورجي أداموفيتش نادسون (1867-1940).

في عام 1925 ج. نادسون (الشكل) مع ج.س. كان فيليبوف في تجاربه على الخميرة أول من أظهر إمكانية الحصول على طفرات بشكل مصطنع تحت تأثير الإشعاعات المؤينة. في 1929-1930 أ.أ. سابيجين ، إل.ن. حصل ديلوناي على طفرات إشعاعية في القمح، مما يدل على أهمية الطريقة الجديدة في تربية النباتات.

في عام 1928، في مختبر ج.أ. نادسونا، م.ن. ميزل باستخدام الكلوروفورم وقطران الفحم و سيانيد البوتاسيومالطفرات المستحثة في خلايا الخميرة. بعد عمل م. Lobashev، V. V. Sakharov، S. M Gershenzon، الذي ظهر في الثلاثينيات، تم إثبات إمكانية الحث الكيميائي للطفرات في الخمسينيات من خلال تجارب S. Auerbach و I. A. رابوبورت.

تبين أن الطفرات المستحثة هي مادة لا غنى عنها لدراسة بنية الجينات. في 1928-1932 ن.ب. دوبينين، أ.س. أظهر سيريبروفسكي وغيره من العلماء الذين عملوا في مختبر A. S. Serebrovsky، في تجارب على ذبابة الفاكهة، أن الجين منقسم: فهو يتكون من أجزاء صغيرة الوحدات الهيكلية، مرتبة بالترتيب الخطي. وتبين أن الطفرات لا تؤثر على الجين ككل، بل تؤثر فقط على وحدات محددة فردية. إن اكتشاف البنية المعقدة للجين دحض المفهوم السائد في ذلك الوقت بأن الجين أساسي وغير قابل للتجزئة.

خلال هذه الفترة، العلماء المحليين S.G. ليفيت وس.ن. نظم دافيدنكوف بحثًا مكثفًا حول علم الوراثة البشرية.

1.3.2.4. المرحلة الرابعة من تطور علم الوراثة (1940-1953)

معظم السمات المميزةكانت هذه المرحلة في تاريخ علم الوراثة هي تطوير العمل على وراثة السمات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية والمشاركة في دائرة التجارب الجينية لأشياء جديدة تمامًا في علم الوراثة - الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات. كان هذا ذا أهمية كبيرة، لأنه زاد بشكل حاد من دقة التحليل الجيني وجعل من الممكن دراسة العديد من جوانب الظواهر الوراثية التي كان يتعذر الوصول إليها سابقًا.

دراسة العمليات البيوكيميائيةالتي تكمن وراء تكوين السمات الوراثية في الكائنات الحية المختلفة (ذبابة الفاكهة، العفن العصبي، بكتيريا الإشريكية القولونية، وما إلى ذلك) جعلت من الممكن تحديد كيفية عمل الجينات.

أرز. جورج ويلز بيدل (1903-1989).

في عام 1941، نشر علماء الوراثة الأمريكيون (الشكل) و(الشكل) مقالًا قصيرًا بعنوان "التحكم الجيني في التفاعلات الكيميائية الحيوية في الأبواغ العصبية"، حيث أبلغوا عن أول اكتشاف التجارب الجينيةعلى الكائنات الحية الدقيقة. وصفت المقالة الطفرات البيوكيميائية في نيوسبورا. قادت نتائج البحث J. Beadle وE. Tatem إلى تعميم مهم، والذي بموجبه يحدد كل جين تخليق إنزيم واحد في الجسم. هذه الصيغة: "جين واحد - إنزيم واحد" تم تنقيحها فيما بعد وبدأت في الظهور: "جين واحد - بروتين واحد"، أو بشكل أكثر دقة، "جين واحد - ببتيد واحد". أصبحت الطفرات البيوكيميائية الأداة الأكثر أهمية لتحليل تأثير الجينات على الأجزاء الفردية من التوليفات البيوكيميائية. أظهر L. Pauling في عام 1949 أن سبب مرض الإنسان - فقر الدم المنجلي - متجذر في التغيرات في جزيء الهيموجلوبين. وقد أطلق على هذه الظاهرة اسم الأمراض الجزيئية.

أرز. إدوارد لوري تاتوم (1909-1975، إدوارد لوري تاتوم)

أرز. فرانسيس كريك

كان للاكتشاف الذي تم في عام 1944 أهمية كبيرة في تطوير علم الوراثة. عالم الوراثة الأمريكي O. أفيري ومعاونوه حول طبيعة التحول الجيني في البكتيريا. أظهر هذا العمل أن حامل الإمكانات الوراثية للجسم هو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) للكروموسومات. كان هذا الاستنتاج بمثابة حافز قوي لدراسة التركيب الكيميائي الدقيق ومسارات التخليق الحيوي الوظائف البيولوجيةاحماض نووية. ولذلك، كان عمل O. Avery وزملاؤه نقطة البداية لتطوير علم الوراثة الجزيئية والبيولوجيا الجزيئية بأكملها. ومن أهم النتائج التي تحققت في هذا الاتجاه مع نهاية الفترة قيد النظر (الرابعة) هو إثبات أن العنصر المعدية للفيروسات هو حمضها النووي، وهو الاكتشاف الذي قام به عام 1952 عالما الوراثة الأمريكيان ج. ظاهرة التنبيغ (انتقال الجينات البكتيرية عن طريق عاثيات البكتيريا)، وخاصة توضيح بنية الحمض النووي في عام 1953 فيزيائي إنجليزيواو كريك (الشكل) و عالم الأحياء الأمريكيجيمس واتسون.

أرز. جيمس واتسون

تم تحقيق خطوات كبيرة في الدراسات الوراثية والخلوية لمختلف الأمراض البشرية الوراثية. أصبحت هذه التطورات ممكنة إلى حد كبير بسبب التقدم في علم الوراثة البيوكيميائية. لقد أدى ذلك إلى تشكيل وتعزيز اتجاه جديد يسمى علم الوراثة الطبية، والذي هدفه الرئيسي هو الوقاية من العيوب البشرية الوراثية، بما في ذلك منع حدوث طفرات ضارة من التعرض للإشعاع والمطفرات الكيميائية.

يملك مزيد من التطويرالعمل على علم الوراثة للمجموعات الطبيعية. تم تنفيذها بشكل مكثف بشكل خاص في الولايات المتحدة الأمريكية بواسطة F. Dobzhansky ومعاونيه وفي روسيا بواسطة N. P Dubinin ومعاونيه. خلال هذه السنوات نفسها، ظهرت أول أصناف عالية الإنتاجية من النباتات المزروعة، والتي تم إنشاؤها على أساس الطفرات الناجمة بشكل مصطنع عن الإشعاع، وبدأت محاولات استخدام المطفرات الكيميائية لهذا الغرض، وتم تقديم الأساليب الجينية لاستخدام الهجين على نطاق واسع في الممارسة الزراعية.

في روسيا، في بداية الفترة قيد النظر، تطورت الأبحاث الجينية بنجاح واستمرت في احتلال أحد الأماكن الرائدة في العالم. ومع ذلك، في روسيا (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) في منتصف الثلاثينيات، بدأ الترويج لآراء T. D. ومن منتصف الأربعينيات، بدأت وجهات نظر T. D. في الترويج. ليسينكو، الذي نفى تمامًا قوانين مندل، ونظرية الكروموسومات للوراثة، وعقيدة الطفرات، بالإضافة إلى عدد من المبادئ الأساسية للداروينية.

كان علماء الوراثة الروس في ذلك الوقت أشخاصًا مبدعين ولم يقاوموا الليسينكو فقط مقالات علميةمع النقد الأكاديمي لتشريب الحبوب وزراعة البطاطس في الصيف وتحويل خشب البتولا إلى ألدر.

كانت هناك محاكاة ساخرة لأغنية شعبية في تلك السنوات:
أزهرت الزهور على الفروع
وطاف الضباب فوق النهر.
وينضج البيض في الأزهار،
التلقيح بواسطة حبوب اللقاح Presenta
لم يتم تلقيحهم بالصدفة -
زواج سري تم عن حب
وأكل حبوب اللقاح البيضة،
مثل قطة وفأر على معدة فارغة
أوه، الخلية، خلية اللقاح،
كبح شهيتك الوحشية.
بعد كل شيء، صديقتك عزيزة،
البيضة أيضا تريد أن تعيش
أنت تطير إلى مكتب تروفيم.
وإلى المبتكر عملاق الفكر
لدينا الرسمي يقول مرحبا
دعه يتذكر الجينات والأمشاج،
سوف يفهم تخفيض الكروموسوم.
دعه يحفظ البطاطس للصيف،
وسوف ينقذ مندل العلم.

كانت النتيجة الأكثر أهمية لجلسة أغسطس لأكاديمية عموم الاتحاد للعلوم الزراعية هي التدمير شبه الكامل لنظام الأكاديمي I. I. شمالهاوزن - وهي أشد ضربة لعلم الأحياء الروسي بعد وفاة إن. آي. فافيلوف، لأن هذا أكمل أخيرًا التدمير المدرسة الروسية الرائعة للداروينيين. فترة مظلمة العلوم الوطنيةبالتأكيد تسببت في أضرار جسيمة للعالم المجتمع العلميلأنه حرم زعيم علم الأحياء العالمي، وانتقل مركز الفكر العلمي إلى الغرب، إلى موطن مؤسس الداروينية - ضبابي ألبيون، حيث تم اكتشاف الحلزون المزدوج في عام 1953 - بنية الحمض النووي للجينات الوراثية مادة الخلية، التي تخزن المعلومات حول الخصائص الوراثية للكائن الحي. لقد احتوت الداروينية الروسية، إذا جاز التعبير، على المجموعة الجينية الأكثر قيمة في علم الوراثة، وقد تم القضاء عليها نتيجة "المذبحة اليهودية" في علم الأحياء. عادة، عند الحديث عن ضحايا هذه المذبحة، لا يذكرون حقيقة أن زعيم علماء الوراثة الروس البروفيسور إس إس تشيتفيريكوف ترك العلم نتيجة لذلك. بعد جلسة أغسطس، كتب في رسالة: "الآن تحولت حياتي إلى الطرف الآخر: لا محاضرات، ولا دروس، ولا عمل على الإطلاق... لم يكن هذا سهلاً تمامًا بالنسبة لي. في 13 سبتمبر تعرضت لأزمة قلبية (أزمة قلبية)." لمدة 11 عامًا، حتى وفاته، ظل أحد أكثر علماء الوراثة موهبة على هذا الكوكب في غياهب النسيان؛ وفي جوهر الأمر، حدث انتحار علمي. هذا هو أحد أكثر الآثار الحزينة للفترة المظلمة للعلم الروسي [ج. جروزمان، 2006].

بدأ إحياء علم الوراثة في روسيا (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) فقط في أوائل الستينيات، عندما بدأت البيولوجيا في تحرير نفسها من وجهات النظر "المتسقة أيديولوجياً" لمؤيدي T.D. ليسينكو. كانت عملية هذا التحرير صعبة للغاية. وفقًا للعلماء المعاصرين ومؤرخي العلوم، فإن آراء ت.د. كان ليسينكو قريبًا من القرون الوسطى. (انظر المواد التكميلية.)

ومع ذلك، لا يمكن اختزال الليسينكوية في حظر علم الوراثة فقط. بعد أن وصلت إلى ذروتها في منتصف القرن الحالي (القرن العشرين. ملاحظة بقلم في. آي كريوكوف) ، وأصبحت حقًا فترة من العصور الوسطى في البيولوجيا الوطنيةوالطب، شوهت الليسينكوية أيضًا منهجية هذه العلوم، وطردت منها، على وجه الخصوص، الرياضيات، وقبل كل شيء، الإحصاء. إن عواقب هذا التشوه حتى يومنا هذا لا تسمح لعلم الأحياء والطب بالاقتراب من الوضع العلوم الدقيقة[في. ليونوف].

ومع ذلك، حتى اليوم هناك مدافعون عن وجهات النظر النظرية لـ T.D. ليسينكو. يمكنك التعرف على اعتذار Lysenkoism من المصادر المنشورة على الإنترنت [Nazarenko N.؛ "Lysenko T. D. - الحقيقة والأسطورة" ؛ ميرونين إس إس، 2008؛ ميرونين إس إس، 2011].

1.3.2.5. المرحلة الخامسة الحديثة في تطور علم الوراثة (منذ عام 1953)

وتستمر المرحلة الخامسة من تطور علم الوراثة من عام 1953 إلى الوقت الحاضر.

بدأت الفترة الحديثة لتطور علم الوراثة مع الفيزيائي الإنجليزي فرانسيس كريك وعالم الأحياء الأمريكي جيمس واتسون (الشكل). لعب هذا العمل من قبل F. Crick و J. Watson دور متميزفي جميع التطورات اللاحقة في علم الوراثة الجزيئية والبيولوجيا الجزيئية.

أرز. جيمس واتسون وفرانسيس كريك في عام 1953

ل المرحلة الحديثةيتميز تاريخ علم الوراثة بدراسة الظواهر الوراثية على المستوى الجزيئي. هذا المسار تمليه جميع التطورات السابقة في علم الوراثة. لقد توغلت بشكل أعمق وأعمق في طبيعة العمليات الوراثية. أصبح الانتقال إلى العمل على المستوى الجزيئي ممكنًا بفضل إدخال أساليب وأساليب كيميائية وفيزيائية ورياضية جديدة في علم الوراثة. ارتبط تطوير هذه الأساليب بدوره بالتقدم التكنولوجي، وإنشاء العديد من الأدوات المتقدمة عن طريق الصناعة وإنتاج الكواشف المعقدة.

في هذه المرحلة الجديدة من تطور علم الوراثة، الاكتشافات المتميزةوالتي لعبت دورًا كبيرًا في تقدم علم الوراثة وكل علم الأحياء. وقد وجد أن الجينات تمثل أجزاء من جزيئات البوليمر العملاقة من الأحماض النووية وتختلف في عدد وترتيب النيوكليوتيدات التي تحتوي عليها.

أرز. إروين شارجاف.

أظهر عمل عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي إروين تشارجاف (الشكل) أن بنية الحمض النووي تعتمد على الاقتران الأساسي (A=T; C=G). عالم الفيزياء الحيوية الإنجليزي موريس ويلكنز (الحائز على جائزة جائزة نوبل 1962) باستخدام تحليل حيود الأشعة السينية، تم إنشاء البنية المزدوجة لجزيئات الحمض النووي. أدى هذا المجمع الكامل من المعرفة البيولوجية والفيزيائية والكيميائية في عام 1953 إلى ج. واتسون وإف. كريك إلى بناء البنية الحلزونية المزدوجة لجزيء الحمض النووي وتفسيره الجيني. كان هذا العمل نقطة تحول في تطور علم الأحياء في القرن العشرين. تبين أن الجينات نسبية مجموعات صغيرةالنيوكليوتيدات في سلاسل طويلة من النيوكليوتيدات، تبين أن التكاثر الذاتي هو خاصية الحلزون المزدوججزيئات الحمض النووي عندما يتم تحويل كل سلسلة من سلاسل البولينوكليوتيدات إلى قالب يتم فيه تصنيع جزيء الحمض النووي الابن المتطابق (المكمل).

أرز. فرانسوا جاكوب (مواليد 1920) وجاك لوسيان مونود (1910-1976)، الحائزان على جائزة نوبل عام 1965.

من خلال الجهود المشتركة لعلماء الوراثة والفيزياء والكيمياء الحيوية، وجد أن المعلومات الوراثية مشفرة في التركيب الكيميائيالجينات. ومع وجود أربع قواعد فقط في جميع الجينات، كان من الواضح أن معلوماتها يجب أن تتحقق فقط من خلال الشفرة الجينية. في أواخر الخمسينيات - أوائل الستينيات، قام F. Jacob، J. Mono، A. Lvov، F. Crick، S. Ochoa، M. Nirenberg وغيرهم من الباحثين بحل مشكلة الشفرة الوراثية ونقل المعلومات الوراثية من جزيئات الجينات إلى السيتوبلازم حيث يحدث تخليق البروتين.

أرز. فيرمونت إم إنجرام (1924-2006).

في عام 1957 م. إنجرام، أستاذ علم الأحياء في جامعة ماساتشوستس معهد التكنولوجياأثبت أن مرض فقر الدم المنجلي المرضي الجزيئي عند البشر يحدث عندما يكون هناك طفرة في جين الهيموجلوبين عن طريق استبدال نيوكليوتيد واحد فقط. في عام 1960، قام A. Levan وJ. Thio بتحديد عدد الكروموسومات في الخلايا البشرية بدقة. بدأ هذان العملان عصر جديدالدراسات الجزيئية والوراثية الخلوية للإنسان.

أرز. جوبيند خورانا (1922–2011)، حائز على جائزة نوبل عام 1968

في عام 1969 في الولايات المتحدة الأمريكية، قام ج. هورانا وزملاؤه بتصنيعه كيميائيا(خارج الجسم) الجين الأول الذي هو بسيط البنية. في أوائل السبعينيات، في العديد من المختبرات الأمريكية، ثم في مختبرات في بلدان أخرى، بما في ذلك روسيا (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية)، تم تصنيع العديد من جينات الفقاريات الأكثر تعقيدًا خارج الجسم باستخدام إنزيمات خاصة. وباستخدام كائنات نموذجية - البكتيريا ومزارع خلايا الثدييات - كان من الممكن إدخال جين معين إلى الخلية وبالتالي تغيير خصائصها الوراثية في الاتجاه المطلوب.

لقد تم بذل الكثير لفهم الآليات الجزيئية للطفرات. وبفضل هذا، تم اكتشاف ودراسة المطفرات الكيميائية القوية الجديدة ("المطفرات الفائقة"). وقد تم استخدامها بشكل فعال للحصول على أشكال متحولة من الكائنات الحية الدقيقة والنباتات والحيوانات. في السبعينيات، ظهر عقيدة المطفرات في البيئة، المحيطة بالشخصوصياغة مشكلة أساسية حول تهديدهم المحتمل لوراثة البشرية في المستقبل. وفي الوقت نفسه، أحرز العمل الرامي إلى حماية الجينوم البشري من العوامل البيئية المطفرة الفيزيائية والكيميائية تقدما كبيرا. لقد تعمقت بشكل كبير المعلومات حول الأساس الجزيئي للتنظيم الوراثي لعمليات التطور الفردي للكائنات الحية.

حدثت ثورة جديدة في علم الوراثة في منتصف السبعينيات. ارتبط بتوليف جديد من المعرفة التي حصل عليها علماء الوراثة من مجالات مختلفة: علم الوراثة الجزيئي والكيميائي الحيوي، وعلم وراثة العاثيات والبكتيريا والبلازميدات، وعلم وراثة الخميرة والثدييات وذبابة الفاكهة. باستخدام المعرفة حول تنظيم الجهاز الوراثي للأشياء النموذجية المختلفة، طور علماء الوراثة تقنيات لمعالجة الجينات، والتي سميت فيما بعد بالهندسة الوراثية.

أرز. باربرا مكلينتوك ()، الحائزة على جائزة نوبل عام 1968

في نهاية السبعينيات. انتهى قصة طويلةاكتشاف العناصر الجينومية القابلة للنقل (MEGs) – المكونات الإلزامية غير الموضعية بشكل دائم لأي جينوم. في نهاية الأربعينيات. اكتشفت باربرا مكلينتوك نظام العناصر المتحركة في الذرة وحددت أنماط حركتها. ومع ذلك، في ذلك الوقت، لم يجد اكتشاف ب. مكلينتوك استجابة واسعة بين علماء الوراثة. في عام 1976، تم عزل واستنساخ الحمض النووي لعناصر ذبابة الفاكهة القابلة للنقل من قبل مجموعات G. P. Georgiev وV. A. Gvozdev في روسيا وD. Hogness في الولايات المتحدة الأمريكية. بالإضافة إلى المعرفة النظرية حول وجود مثل هذا الجزء المحدد من الجينوم، تبين أن فهم آليات حركة MEG كان حاسما في إنشاء طريقة التحول في حقيقيات النوى.

في أواخر السبعينيات، طور علماء الوراثة طريقة للاستنساخ الاصطناعي لأجزاء كبيرة من الحمض النووي. وهذا جعل من الممكن إعادة إنتاج أجزاء الحمض النووي اللازمة للبحث "في المختبر". في منتصف الثمانينات، تم اقتراح طريقة أخرى لاستنساخ الحمض النووي - طريقة تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR). يسمح لك بتجميع أجزاء الحمض النووي الضرورية ثم زيادة عدد نسخها بشكل متكرر. تتيح هذه الطريقة الحصول من كميات صغيرة من الحمض النووي (من نواة واحدة أو حتى من جين واحد) على الكميات اللازمة للتحليل الكيميائي الحيوي. يتم بالفعل استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع جدًا، وليس فقط في البيولوجيا الجزيئية، ولكن أيضًا في التاريخ والإثنوغرافيا وعلم الجريمة. على سبيل المثال، باستخدام كميات صغيرة من الحمض النووي الموجود في توابيت وبطانيات المومياوات أو عظام أسلاف البشر، كان من الممكن توليد كميات صغيرة من الحمض النووي، وبعد تحليلها تم استخلاص استنتاجات مثيرة للاهتمام حول تكوين الأسلاف وتطورهم وهجراتهم الناس المعاصرين. باستخدام PCR لتحليل الحمض النووي من الخلايا التي تم جمعها من الأدلة ومقارنتها مع الحمض النووي للضحايا والمجرمين، يتم حل العديد من الجرائم. وكانت اختبارات الحمض النووي PCR حاسمة في التعرف على رفات عائلة الأخير الإمبراطور الروسينيكولاس الثاني.

استخدام طرق تسلسل الحمض النووي في التسعينيات. تدرس مجموعات كبيرة من العلماء جينومات أكثر من 50 نوعًا. في عام 1992، أعلن اتحاد من العلماء (146 شخصًا من 35 مختبرًا أوروبيًا) عن تسلسل تسلسل النيوكليوتيدات في كروموسوم الخميرة الثالث خميرة الخمر.في عام 1995، تم نشر معلومات حول فك رموز جينومات البكتيريا الأولى - أنفلونزا المستدميةو الميكوبلازما التناسلية. وفي عام 1997، تم تحديد تسلسل جينوم البكتيريا الإشريكية القولونيةوبالفعل بالكامل - جينوم الخميرة S. cerevisiae. وفي فبراير 1999، تم تحديد تسلسل الجينوم للديدان الخيطية أنواع معينة انيقة.في مارس 2000، أعلنت مجموعة مكونة من 200 عالم عن فك رموز جينوم ذبابة الفاكهة. في ربيع عام 2000، أعلن علماء بريطانيون من كامبريدج أنهم تمكنوا من تسلسل الجينوم البشري بشكل أساسي. في بداية عام 2001، تم فك رموز الجينوم البشري بشكل شبه كامل مجموعة كبيرةعلماء من شركة “سيليرا” (الولايات المتحدة الأمريكية).

بعد اكتشاف ظاهرة نقل المعلومات الوراثية (التحول) في بدائيات النوى (عام 1944)، ظلت المحاولات مستمرة لإجراء مثل هذا النقل في حقيقيات النوى. في عام 1980، تم إنتاج أول فئران معدلة وراثيا عن طريق حقن الحمض النووي المستنسخ في نواة البويضة المخصبة (J. Gordon et al.). في نفس عام 1980، تم اقتراح تقنية للتحول الفعال لخلايا الثدييات المستزرعة عن طريق الحقن المجهري للحمض النووي مباشرة في النواة.

أصبحت تجارب استنساخ الحيوانات مشهورة بشكل خاص. مرة أخرى في أوائل الأربعينيات. ج.ف. أجرى لوباشوف أولى عمليات زرع النوى من بعض خلايا السمندل المائي إلى أجزاء خالية من الأسلحة النووية من سيتوبلازم البيض في مرحلة 1-2 قسيمات متفجرة. ومع ذلك، لم يستمر هذا العمل، أولاً بسبب الحرب، ثم بسبب الحظر الكامل على علم الوراثة في روسيا. في عام 1962، قرر العالم الإنجليزي ج. جوردون معرفة ما إذا كانت نفس مجموعة الجينات الموجودة في الزيجوت محفوظة في خلايا متمايزة. وللقيام بذلك، قام بزرع نواة من خلية معوية لشرغوف في بيضة ضفدع تم إزالة نواتها منها. ونتيجة لذلك، تطور ضفدع عادي من هذه البيضة الهجينة. يشير هذا إلى أن نوى الخلايا الجسدية والجرثومية متطابقة نوعياً. وإذا كان الأمر كذلك، فنتيجة لكل عملية زرع نووي، يمكن الحصول على حيوان جديد، وزرع العديد من النوى، التي تم الحصول عليها من حيوان واحد، ينتج عنه العديد من الحيوانات، أي مستنسخاتها. في عام 1997، قامت مجموعة من العلماء الاسكتلنديين بقيادة أ. ويلموت، باستخدام تقنية الزرع النووي، بإنتاج خروف، دوللي المشهور عالميًا. في عام 1999، قام علماء من الولايات المتحدة باستنساخ فأر وبقرة، وفي مارس 2000، تم استنساخ خمسة. ولدت الخنازير في وقت واحد. وفقا لمؤلفي هذا العمل، بحلول عام 2005، سيكون من الممكن استنساخ شخص ما، لكن الأطفال المستنسخين الأولين ظهروا بالفعل في يناير 2003.

وهكذا، ففي قرن واحد فقط (إذا حسبنا من إعادة اكتشاف قوانين مندل في عام 1900)، انتقل علم الوراثة من تشكيل أفكار حول العناصر المنفصلة للوراثة إلى خلق كائنات حية جديدة باستخدام أساليب التلاعب الجيني.

بوروداي آي إس. حول تاريخ تكوين وتطور علم الوراثة كأساس نظري لعلم تربية الحيوانات// فيستن. تومسك ولاية امم المتحدة تا. -2012. -رقم 359. -ص75-78.

غيرشنفيلد آنا (آنا غيرشنفيلد). نيكولاي فافيلوف - الوصي الأول على التنوع البيولوجي النباتي. ترجمة مقال منشور في صحيفة “بابليكو”، البرتغال // Inosmi.ru، روسيا اليوم. . تاريخ النشر: 04/03/2016

زاخاروف آي. علم الوراثة في القرن العشرين. عشرات التاريخ. -م: العلم. 2003. -92 ص. اقرأ على الانترنت.

ليسينكو تي.دي. والليسينكو نتاج قبيح للبلشفية. المواد عبر الإنترنت.

سفانيدز ن. ليسينكو وفافيلوف. 1938 سجلات تاريخية . تاريخ انتصار الليسينكو في الاتحاد السوفييتي. .

الأدب الرئيسي

بيتوخوف ف. وإلخ. الوراثة البيطرية. كتاب مدرسي للتعليم العالي الزراعية، كتاب مدرسي. مدير التخصص - 310800، الطب البيطري //Petukhov V.L.، Zhigachev A.I.، Nazarova G.A. – الطبعة الثانية. - م: كولوس، 1996. - 384 ص.

ميركوريفا إي.ك. وإلخ. علم الوراثة. كتاب مدرسي للتعليم العالي الزراعية كتاب مدرسي مدير التخصص - 310700، علم الحيوان // Merkuryeva E.K.، Abramova Z.V.، Bakai A.V.، Kochish I.I. – م: أجروبروميزدات، 1991. – 446 ص.

لارتسيفا س.خ.، موكسينوف م.ك. ورشة عمل حول علم الوراثة. – م: أجروبروميزدات، 1985، – 288 ص.

الأدب الإضافي والمستشهد به

أيالا ف.، كايجر ج. علم الوراثة الحديث. في 3 مجلدات ترانس. من الانجليزية المجلد 1. – م.: مير، 1988. – 295 ص.

أكيموف أو.إي. الحرب في علم الأحياء. ليسينكو - فافيلوف. 2006-2015. اقرأ على الانترنت.

ألبرتس ب. وآخرون. البيولوجيا الجزيئيةالخلايا. /ألبرتس ب.، براي د.، لويس ج. وآخرون في 5 مجلدات. لكل. من الانجليزية المجلد 2. – م.: مير، 1986. – 313 ص.

Berkinblit M.B.، Zherdev A.V.، Larina S.N.، Mushegin A.R.، Chub V.V. ما يقرب من 200 مشكلة في علم الوراثة.–م.: ميروس، 1992.–120 ص.

بوجويافلينسكي يو كيه، وآخرون. يرشد إلى دروس المختبرفي علم الأحياء. /بوجويافلينسكي يو.ك.، سوبرياجا إيه إم.، أوليسوفا تي.إن.، تشيبيشيف إن.في. -م: الطب، 1988. -320 ص.

برينان ر. قاموس محو الأمية العلمية. -م.:مير، 1997.–368 ص.

ويلي ك.، ديتيير ف. علم الأحياء (العمليات والقوانين البيولوجية). لكل. من الانجليزية -م: مير، 1974. -822 ص.

جايسينوفيتش أ. نشأة وتطور علم الوراثة. -م: العلم. 1988.– 424 ص.

غيرشينزون إس. أساسيات علم الوراثة الحديث. كتاب مدرسي للجامعات. -كييف: ناوكوفا دومكا، 1979. -508 ص.

غلوشينكو إي. التهجين الخضري للنباتات. -م: أوجيز-سيلخوزجيز. 1948. -240 ص. اقرأ على الانترنت. اقتباس من مقدمة هذا العمل: “أكاد. أظهر تي دي ليسينكو في تقريره "حول الوضع في العلوم البيولوجية" عدم القيمة النظرية والعبث العملي للمذهب المندلية-المورجانية. الأساس النظري للوايزمانية الحديثة - ما يسمى بنظرية الكروموسوم للوراثة - هو بناء مدرسي تأملي بحت.
إن تأكيد المندليين على وجود مادة خالدة للوراثة هو أسطورة، تم الكشف عنها بشكل مقنع بشكل خاص في تجارب الميشورينيين حول التهجين النباتي للنباتات.
هدف من هذا العمل- لإظهار قوة تعاليم ميشورين حول المرشد في التطبيق على المحاصيل السنوية، للكشف عن أنماط وراثة الخصائص الوراثية المتغيرة (أثناء التطعيم)..."

جولوبوفسكي إم.دي. مواجهة.//بريرودا.1990، العدد 5. – ص.86-92.

جرين ن. وآخرون. مادة الاحياء/Green N.، Stout W.، Taylor D. في 3 مجلدات. -م: مير، 1990.

دوبينين ن.ب. علم الوراثة. كتاب مدرسي للجامعات. - تشيسيناو: "شتينتسا"، 1985. - 536 ص.

دوبينين ن.ب. الوراثة العامة. -م: ناوكا، 1986. -572 ص.

دوبينين ن.ب. علم الوراثة - صفحات التاريخ. - تشيسيناو: "شتينتسا"، 1988. - 399 ص.

زيموليف آي إف. الوراثة العامة والجزيئية. كتاب مدرسي للجامعات. –نوفوسيبيرسك: دار النشر NSU، 2002. –459 ص.

زاخاروف إ.ك. سلسلة من الأعمال حول تاريخ علم الوراثة. انظر ICG SB RAS.

زفياجينا إي. وراثة البروتين - جزء جديدعلم الوراثة// "العلم والحياة"، 2001. رقم 1.-ص. 30-33.

إنجي فيشتوموف إس. مقدمة في علم الوراثة الجزيئية. كتاب مدرسي للبيول. متخصص. جامعة. -م.: تخرج من المدرسه، 1983، –343 ص.

إنجي فيشتوموف إس. علم الوراثة مع أساسيات الاختيار. كتاب مدرسي للبيول. التخصصات الجامعية. -م: المدرسة العليا، 1989. -591 ص.

لوين ب. الجينات. /عبر. من الانجليزية -م: مير، 1987. -544 ص.

ميركوريفا إي.ك. وإلخ. علم الوراثة/ميركوريفا إي.ك.، أبراموفا زد.في.، باكاي إيه.في.، كوتشيش آي.إي. – م: أجروبروميزدات، 1991. – 446 ص.

ميتزلر د. الكيمياء الحيوية. في 3 مجلدات ترانس. من الانجليزية المجلد 3. –م: مير، 1980. –487 ص.

موسيل Y. وآخرون، 1981 الكيمياء الحيوية الحديثة في الرسوم البيانية. /أنا. موسيل، أو. نوفاكوفا، ك. كونز. - م: مير، 1981. -210 ص.

أوفتشينيكوف يو.أ. الكيمياء العضوية الحيوية . -م: التربية، 1987. -815 ص.

رزنيك س. الطريق إلى السقالة. -باريس-نيويورك: دار نشر الموجة الثالثة، 1983. كتاب عن حياة ن.آي فافيلوف وموته المأساوي.

رايميرز إن. أساسي المفاهيم البيولوجيةوالشروط. –م: التربية، 1988. – 319 ص.

المغني م.، بيرج ب. الجينات والجينومات. في مجلدين ترانس. من الانجليزية المجلد 1. –م: مير، 1998. –373 ص. المجلد 2. –م: مير، 1998. –391 ص.

سليوساريف أ.أ.، جوكوفا إس.في. مادة الاحياء. – كييف: مدرسة فيشتشا، 1995. – 415 ص.

سويفر ف.ن. إصلاح الضرر الوراثي// سوروسوفسكي مجلة تعليمية. 1997، رقم 8. ص 4-13.

سويفر ف.ن. القوة والعلم. تاريخ هزيمة علم الوراثة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. –م: دار النشر “لازور”، 1993. – 706 ص.

الدعامة ج. كاليندار ر. علم الوراثة الجزيئية.- م: السلام. 1981. 646 ص.

هت ف. الوراثة الحيوانية. -م: كولوس. 1969. -445 ص.

إليوت دبليو، إليوت د. الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية. لكل. من الانجليزية -م: دار النشر "ماتيريك ألفا"، 2000. -366 ص.

ياريجين ف.ن. وإلخ. مادة الاحياء. في 2 كتب. كتاب 1. /ف.ن. ياريجين ، ف. فاسيليفا، آي إن فولكوف. -م: المدرسة العليا، 1997. -448 ص.

الطبعة الأخيرة 03-04-16
يتم اختبار الموقع فقط في جوجل كروم

يتم نشر النسخة الإلكترونية من الدليل في النسخة المطبوعة:
كريوكوف ف. علم الوراثة. الجزء 1. مقدمة في علم الوراثة. الأساس الجزيئيالوراثة. – أوريل: دار النشر Orel-GAU، 2006. – 192 ص. من المرض. قرار تخصيص الختم UMO رقم 06-523 بتاريخ 26 مايو 2006.
تحميل الفصل.

1. مقدمة في علم الوراثة
متطلبات البرنامج
1.1. الموضوع والغرض والمشاكل والمهام في علم الوراثة
1.1.1. الموضوع والغرض والمشاكل والمهام في علم الوراثة
1.1.1.1. الوراثة
1.1.1.2. التقلب
1.1.2. مشاكل ومهام علم الوراثة
1.1.2.1. المشاكل النظرية لعلم الوراثة
1.1.2.2. المشاكل العملية لعلم الوراثة
1.1.2.3. أهداف علم الوراثة البيطرية

1.2.1. الطريقة الهجينة
1.2.2. طريقة الأنساب
1.2.3. طريقة التوأم.
1.2.4. الطريقة الوراثية الخلوية
1.2.5. طريقة تهجين الخلايا الجسدية.
1.2.6. طريقة الطفرة
1.2.7. الطريقة البيوكيميائية
1.2.8. الطريقة الوراثية الجزيئية
1.2.9. الطريقة الجينية (الفينوجينية).
1.2.10. الطريقة السكانية.
1.2.11. الطريقة البيومترية.
1.2.12. طريقة النمذجة الرياضية

1.3.1. الشروط الأساسية لظهور علم الوراثة
1.3.2. المراحل الرئيسية لتطور علم الوراثة.
1.3.2.1. المرحلة الأولى من تطور علم الوراثة (1900-1910)
1.3.2.2. المرحلة الثانية من تطور علم الوراثة (1910-1920)
1.3.2.3. المرحلة الثالثة من تطور علم الوراثة (1920-1940)
1.3.2.4. المرحلة الرابعة من تطور علم الوراثة (1940-1953)
1.3.2.5. المرحلة الخامسة من تطور علم الوراثة (منذ عام 1953)

1.4.1. دور علم الوراثة في تطور الطب
1.4.2. دور علم الوراثة في تطوير التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية
1.4.3. دور الوراثة في تطوير إنتاج المحاصيل.
1.4.4. دور علم الوراثة في تطوير تربية الماشية.
1.4.4.1. زيادة دور الانتقاء والوقاية الوراثية من الأمراض الحيوانية في ظروف التكنولوجيا الصناعية
1.4.5. آفاق تطوير علم الوراثة وتربية الحيوان.
أسئلة التحكم.
اقتراحات للقراءة

انها ليست علم الوراثة.
ولكن عليك أن تعرف.

• تكنولوجيا اللحام.لن يتم عرض هذا على شاشة التلفزيون.
• بالنسبة لأولئك الذين يعتقدون. ليست هناك حاجة للمشاهدة إذا كنت بلا عقل.
• يغنون جيدا...حسنا، إن لم يكن بالنسبة لك.

علم الأحياء هو علم الكائنات الحية. مع تطور علم الأحياء، تراكمت لديه الكثير من المعلومات. كل هذه الكتلة معلومات علميةلا يمكن فهمها وتحليلها من قبل باحث واحد. ولذلك كان لا بد من التفريق بين هذا العلم. هكذا يكون علم النبات (علم الكائنات النباتية) وعلم الحيوان (علم الكائنات الحية الحيوانية) وعلم الأحياء الدقيقة والعلوم الأخرى. كما ظهر علم الوراثة من علم الأحياء.

علم الوراثة هو علم الوراثة وتنوع الكائنات الحية. حصلت على اسمها من كلمة اليونانيةالتكوين (الأصل). يعتبر تاريخ ميلاد علم الوراثة هو عام 1900، عندما اكتشف ثلاثة علماء، بشكل مستقل عن بعضهم البعض، وهم ج.دي-فريز، وك.كورينز، وإي.سيرماك، القوانين التي وضعها ج.مندل في عام 1865. في الوقت الحاضر، يحتل علم الوراثة مكانة مركزية في علم الأحياء.

الوراثة– خاصية الكائنات الحية لضمان الاستمرارية المادية والوظيفية بين الأجيال، وكذلك لتحديد الطبيعة المحددة للتطور الفردي للكائنات الحية. يحتفظ كل نوع من الحيوانات والنباتات بخصائصه المميزة في سلسلة من الأجيال: فالدجاجة تلد الكتاكيت، والخروف تلد الحملان، والجاودار يستنسخ الجاودار، وما إلى ذلك، وكل نوع من الحيوانات والنباتات، بغض النظر عن المكان الذي يتم نقله إليه و بغض النظر عن الظروف التي يتم وضعها، إذا احتفظت بالقدرة على التكاثر، فسوف تعيد إنتاج خصائصها. يمكن أن تظل بعض الأنواع دون تغيير نسبيًا لملايين السنين. على سبيل المثال، لا يختلف الأبوسوم الحديث كثيرًا عن الأبوسوم الذي عاش في أوائل العصر الطباشيري.

إلى جانب ظاهرة الوراثة، يشمل موضوع أبحاث علم الوراثة دراسة التباين. التقلب- وهذا هو الفرق بين الأفراد من نفس النوع، بين الأجداد والأحفاد، بحسب عدد من الخصائص والخصائص. إذا قمنا بتحليل قطيع من الأبقار ذات اللونين الأبيض والأسود بعناية، فبالرغم من التشابه العام بين حيوانات هذه السلالة، سنجد اختلافات بينها في الوزن والشكل وموقع البقع وشكل القرون وتطور الضرع والمزاج وغيرها صفات. بين الحيوانات، لا يوجد كائنان كاملان أصدقاء مماثلينعلى بعضها البعض، باستثناء التوائم المتطابقة.

مثل أي علم، لا يمكن لعلم الوراثة أن يتطور بشكل مستقل، دون الاتصال بالعلوم الأخرى. يستعير باستمرار المعرفة وإنجازات العلوم الأخرى. بادئ ذي بدء، من الضروري ملاحظة العلاقة الوثيقة بين علم الوراثة و التدريس التطوريداروين، جزء لا يتجزأوهي. المعايير الرئيسية للتطور هي: التغيير

الكرم والوراثة والانتقاء الطبيعي. كما يدرس علم الوراثة هذه الظواهر ويساعد على فهمها وتفسيرها نقطة علميةعرض العديد من أسئلة التطور.

كان لعلم الخلايا، وهو علم تركيب الخلية، تأثير كبير على تطور علم الوراثة. بدون معرفة عميقةمن المستحيل على علم الخلايا أن يفهم الاستمرارية المادية بين الأجيال. لقد ثبت أن الكروموسومات الموجودة في الخلية هي المسؤولة عن المعلومات الوراثية. ومن هذه العضيات الموجودة في الخلية إلى حد كبيرمصلحة علماء الوراثة.

يرتبط علم الوراثة أيضًا بالكيمياء الحيوية، لأنه بدون معرفة الطبيعة الكيميائيةالجين، من المستحيل تخيل عمليات نقل المعلومات الوراثية والتدخل المستهدف في هذه العمليات. القسم العامعلم الوراثة والكيمياء الحيوية هو قسم من الأحماض النووية.

أدى استخدام الفيروسات والبكتيريا كأشياء للبحث إلى وجود علاقة وثيقة بين علم الوراثة وعلم الأحياء الدقيقة وعلم الفيروسات. وعلى وجه الخصوص، يعد تطوير الهندسة الوراثية مزيجًا ناجحًا من المعرفة وإنجازات هذه العلوم.

يستخدم علم الوراثة على نطاق واسع في أبحاثه الأساليب الرياضيةفي المقام الأول نظرية الاحتمالات وإحصائيات التباين. أولاً الطريقة الإحصائيةتم استخدامه بنجاح لتوضيح أنماط وراثة السمات بواسطة ج. مندل. تُستخدم أساليب البحث الرياضي على نطاق واسع في الوقت الحاضر بشكل خاص لدراسة وراثة السمات المفيدة اقتصاديًا في الحيوانات، مما أدى إلى ظهور القياسات الحيوية.

معرفة نظريةتم العثور على المتراكمة أثناء تطور علم الوراثة الاستخدام العملي. يستخدم المربون هذه المعرفة لإنشاء أنواع جديدة من النباتات والسلالات الحيوانية. وهكذا يرتبط علم الوراثة بالاختيار وتربية الحيوانات وتربيتها.

طرق الوراثة. لفهم أنماط وراثة السمات وتنوعها، يستخدم علم الوراثة عددًا من الأساليب. الطريقة الرئيسية هي هجين. وبهذه الطريقة، لتحديد أنماط وراثة صفة معينة، يتم تهجين الأفراد الذين يختلفون في هذه الصفة، ودراسة النسل الناتج في الأجيال الأولى والأجيال اللاحقة. تم استخدام الطريقة الهجينة بنجاح بواسطة G. Mendel لأول مرة في بحثه.

الأنسابالطريقة هي أحد الخيارات الهجينة. تتم دراسة وراثة السمة من خلال تحليل انتقالها إلى النسل في عائلات بأكملها أو المجموعات ذات الصلةالحيوانات التي يتم تجميع نسبها لعدة أجيال من الأجداد والأفراد والعائلات بأكملها. لطريقة الأنساب أهمية كبيرة في دراسة وراثة البشر والحيوانات التي تتكاثر ببطء، والتي إما أن الطريقة الهجينة المعتادة إما لا تنطبق عليها أو تتطلب وقتا طويلا للحصول على نتائج تجريبية.

الخلويةيتم استخدام هذه الطريقة لدراسة الوراثة على مستوى الخلية والكروموسوم. وقد ثبت أن هناك العديد من العيوب والانتهاكات

في الجسم ترتبط بالتغيرات في عدد وبنية الكروموسومات. لذلك، عند تشخيص بعض الأمراض الوراثية لدى البشر والحيوانات، يتم استخدام الطريقة الخلوية على نطاق واسع.

الكيمياء الحيويةتُستخدم هذه الطريقة في علم الوراثة لإجراء تحليل أكثر تعمقًا للاضطرابات الأيضية وبنيتها. تستخدم هذه الطريقة للتلاعب على مستوى الحمض النووي في الهندسة الوراثية.

سكانية ثابتةيتم استخدام الطريقة عند معالجة نتائج المعابر ودراسة تباين السمات والعلاقة بينها. عند استخدام هذه الطريقة، يتم تحليل أعداد كبيرة من الكائنات الحية النباتية أو الحيوانية. هذه الطريقة أساسية في القياسات الحيوية.

ظاهرييتم استخدام الطريقة لتحديد درجة تأثير الجينات والعوامل البيئية على تطور خصائص الكائن الحي. عند استخدام هذه الطريقة، يجب على الأفراد ذوي الوراثة المختلفة أو أولئك الذين هم في ظروف مختلفةبيئة.

بالإضافة إلى الطرق المذكورة أعلاه، يتم استخدام طرق أخرى في علم الوراثة: المناعية، التوأم، الجينية.

تاريخ تطور علم الوراثة. علماء الوراثة الروس. لقد كان المفكرون والعلماء يفكرون في انتقال الخصائص الوراثية من الآباء إلى الأبناء منذ القدم. لكن في تلك الأوقات البعيدة، كانت الأفكار حول الوراثة والتنوع غير دقيقة للغاية وفي كثير من الحالات خاطئة. هكذا أوضح العالم اليوناني القديم إمبيدوكليس وراثة السمات في الإنسان: “إن تكوين الجنين أثناء الحمل يخضع لخيال المرأة: فهي غالبًا ما تكون ملتهبة بحب التماثيل أو اللوحات وتنجب أطفالًا مشابهين لهذه الأشياء. "

كشفت العديد من الدراسات حول تهجين النباتات، التي أجريت في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، تدريجيًا عن أنماط معينة في وراثة السمات. السويدية الشهيرة العالم كارلشارك لينيوس، مبتكر نظام النباتات والحيوانات، في تهجين النباتات. طرح لينيوس نظرية حول وراثة خصائص الأم والأب، معتقدًا أن الأجزاء والأعضاء الداخلية في النباتات والحيوانات موروثة من الأم، والأجزاء الخارجية من الأب.

في 1760-1770، أثبت عالم النبات كولرويتر، نتيجة للتجارب على تهجين التبغ، أن الهجينة لها خصائص وسيطة بين خصائص كلا الوالدين. يشير هذا إلى انتقال الصفات الأبوية من خلال حبوب اللقاح والبويضات. كان Koelreuter أول من أسس ظاهرة مرتبطة بالتطور الأقوى للجيل الأول الهجين (ظاهرة التغاير). إلا أن كولرويتر والعلماء الذين عملوا على تهجين النبات من بعده فشلوا في الكشف عن طبيعة آلية الوراثة. ويفسر ذلك حقيقة أنهم لم يكونوا معروفين بعد في ذلك الوقت أساسيات الخلويةالوراثة.

قدم توماس نايت، وأوغسطين سارجيت، وتشارلز ناودين وآخرون مساهمات كبيرة في تطوير علم الوراثة.

كان داروين مهتمًا أيضًا بمشاكل وراثة الخصائص. لقد شكل وجهات نظره حول هذه المشكلة في "فرضية شمولية التخلق". ووفقا لهذه الفرضية، يتم فصل جزيئات خاصة تسمى الأحجار الكريمة عن كل جزء من أجزاء الجسم. يتم نقل هذه الجسيمات عن طريق الدم إلى الخلايا الجرثومية. بعد ذلك، أثناء تطور كائن حي جديد، يتم تشكيل العضو الذي ينتمي إليه في الكائن الأصلي من كل جسيم. في هذه الفرضية، تكون حقيقة انتقال الخصائص عبر الخلايا الجرثومية صحيحة، ولكن في الوقت نفسه، فإن الافتراض حول اتصال أجزاء الجسم بالخلايا الجرثومية من خلال جزيئات خاصة - "الجواهر" - غير صحيح.

اقترح عالم النبات الألماني الشهير كارل نايجيلي فرضية تأملية للبلازما الجرثومية. أحكامه الرئيسية هي وجود مادة خاصة في الخلية - الأيدوبلازم، والتي تلعب دور الناقل للوراثة، والاعتراف بالتكافؤ الكامل لجميع خلايا الجسم في ظواهر الوراثة وافتراض إمكانية وراثة الممتلكات المكتسبة.

تكمن أهمية الفرضيات التأملية للوراثة في المقام الأول في أنها أثارت عددًا من الأسئلة التي أصبحت فيما بعد موضوعًا للبحث التجريبي. قدمت هذه الفرضيات العديد من الأفكار الجديدة إلى العلم، أولا وقبل كل شيء، افتراض وجود ناقلات خاصة للخصائص الوراثية - الجينات التي تشفر المعلومات حول خصائص الكائن الحي.

لأول مرة أنماط وراثة السمات في كلياتم اكتشافها في عام 1865 من قبل ج. مندل، الذي، بناء على تجارب عبور أنواع مختلفة من البازلاء، أنشأ توحيد الهجينة من الجيل الأول، وتقسيم الشخصيات بنسبة 3: 1 في الجيل الثاني واستقلالية وراثة الشخصيات المختلفة. أعطت هذه الاكتشافات زخما ل مزيد من العملللتحقق من الأنماط الموصوفة على أنواع أخرى من الكائنات النباتية والحيوانية. ونتيجة لذلك تأكدت عالميتها، واكتسبت صفة القوانين.

في عام 1910، قام توماس مورغان وطلابه، باستخدام ذبابة ذبابة الفاكهة كموضوع بحثي والاعتماد على البيانات الخلوية المتراكمة بحلول ذلك الوقت، بإنشاء نظرية كروموسومية مؤكدة خلويًا للوراثة. ووفقا لهذه النظرية، يتم توطين الجينات على الكروموسومات في تسلسل خطي محدد بدقة لكل منها وعلى مسافة معينة من بعضها البعض.

منذ بداية الأربعينيات، بدأت الأبحاث المكثفة حول ظواهر الوراثة والتقلب على المستوى الجزيئي. في عام 1944، أظهر العالم الأمريكي O. Avery وزملاؤه أن الدور الرائد في الحفاظ على المعلومات الوراثية ونقلها ينتمي إلى الحمض النووي. كان هذا الاكتشاف بمثابة بداية تطور علم الوراثة الجزيئية.

قام J. Watson و F. Crick في عام 1953 بفك رموز بنية جزيء الحمض النووي. بعد ذلك أصبح من الواضح كيفية التشفير معلومات وراثيةحول تكوين وبنية الكائنات الحية. في المستقبل، وذلك بفضل

عمل علمينيرنبرج وأوشوا، تم فك الشفرة الجينية. وفي عام 1969، في الولايات المتحدة الأمريكية، قام كورانا وزملاؤه بتصنيع جزء من جزيء DNA أو جين بسيط خارج الجسم كيميائيًا. شكلت هذه الأعمال وغيرها أساس الهندسة الوراثية، التي تتطور بسرعة في الوقت الحاضر.

لقد ساهم علم الوراثة المحلي لدينا بشكل كبير في تطوير العلوم العالمية. اكتشف العلماء في بلادنا عددًا من أهم الأنماطالوراثة والتقلب.

يو أ. فيليبتشينكو هو مؤسس أول قسم لعلم الوراثة في روسيا جامعة سانت بطرسبرغ. وقد كتب أكثر من عشرة كتب وكتيبات عن علم الوراثة.

قام إن آي فافيلوف بعمل تجريبي واسع النطاق. قام بتنظيم وتنفيذ أكثر من 10 رحلات استكشافية إلى المناطق التي يتعذر الوصول إليها الدول الأجنبيةبشأن دراسة مراكز منشأ النباتات المزروعة. كتب 8 كتب، تم إنشاؤها معهد عموم الاتحادمحطات (VIR) ذات شبكة واسعة من الأقسام والمحطات التجريبية. كان إن آي فافيلوف هو المنظم والمدير الأول لأكاديمية عموم روسيا للعلوم الزراعية ومعهد علم الوراثة التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. بدءا من عمل تجريبيفي مجال وراثة القمح ومناعة النبات. سرعان ما انتقل إن آي فافيلوف إلى دراسة واسعة النطاق وتعميم المواد التي تم جمعها على جميع النباتات المزروعة، مما سمح له باكتشاف قانون السلسلة المتماثلة من التقلبات الوراثية. كان إن آي فافيلوف منظمًا موهوبًا. دعا كبار علماء الوراثة من الدول الأجنبية إلى المعهد الذي أنشأه. وهكذا عمل علماء من الولايات المتحدة الأمريكية في هذا المعهد - K. Bridges و G. Meller، والعالم البلغاري D. Kostov وآخرون.

إن كيه كولتسوف هو مؤسس علم الأحياء التجريبي. لقد كان منظمًا رائعًا للعلوم، والذي احتشد حول نفسه عدد كبير منالطلاب، وكثير منهم أصبحوا فيما بعد علماء بارزين (A. S. Serebrovsky، S. S. Chetverikov، B. L. Astaurov وآخرون).

أجرى G. A. Nadson مع G. S. Filippov بحثًا في عام 1925 لدراسة تأثير الأشعة السينية على فطريات الخميرة. وقد أثبت عملهم هذا الاحتمال الإنتاج التجريبيالمسوخ تحت تأثير إشعاعات أيونية. أثرت هذه الأعمال في تطور وظهور اتجاه جديد في علم الوراثة - علم الوراثة الإشعاعي.

G. D. Karpachenko معروف بعمله في مجال التهجين عن بعد. باستخدام ظاهرة تعدد الصيغ الصبغية، كان أول من نجح في الحصول على هجينة متعددة الأنواع من النباتات لا يمكن تهجينها بالطريقة المعتادة. يتم الآن استخدام هذه التطورات النظرية بنجاح من قبل المربين في عملهم.

M. E. Lobashev، N. P. Dubinin، N. V. Tsitsin، V. V. Sakharov وآخرون قدموا أيضًا مساهمة كبيرة في تطوير علم الوراثة المحلية.

أهمية علم الوراثة في الممارسة . يحتل علم الوراثة اليوم مكان رائدفي علم الأحياء الحديث. تتحقق الاكتشافات الأساسية لهذا العلم في اختيار النباتات وتربية الحيوانات. لآخر

على مر السنين، تم إنشاء هجينة من الشعير والقمح والشعير والجاودار، وتم تطوير أصناف جديدة من القمح يمكنها إنتاج حوالي 100 سنت من الحبوب للهكتار الواحد، وأصناف عباد الشمس عالية الزيت مع محتوى دهني في البذور يصل إلى ما يصل إلى 55%. وقد تم تطوير أصناف البطاطس المقاومة للفيتوفثورا والمقاومة للسرطان، وأصناف متعددة الصبغيات من بنجر السكر وأشجار الفاكهة. تُستخدم ظاهرة التغاير (التطور الأكثر قوة للجيل الأول الهجين مقارنة بآبائهم) على نطاق واسع في تربية الحيوانات. تقريبا جميع مزارع الدواجن في بلادنا تنتج لحوم الدواجن باستخدام الفراريج، وتستخدم الدواجن الهجين لإنتاج البيض. وتستخدم هذه الظاهرة أيضًا في تربية الخنازير وتربية الأبقار.

اليوم، تُستخدم الأساليب المناعية لتوضيح أصل الحيوانات عند بيعها.

لقد وجدت الطرق المتطورة لزرع البويضات والأجنة المخصبة تطبيقًا في تكاثر الحيوانات عالية الإنتاجية.

تستخدم أساليب الهندسة الوراثية على نطاق واسع في مجال التكنولوجيا الحيوية (الصناعات الإنتاجية يحتاجها الشخصالمواد التي تستخدم الكائنات الحية). وباستخدام أساليب الهندسة الوراثية، تم إنشاء سلالات صناعية من الكائنات الحية الدقيقة التي تنتج الأنسولين (هرمون الأنسولين). الغدة الدرقية) ، الانترفيرون، السوماتوتروبين وغيرها من المواد النشطة بيولوجيا. تم استخدام الأجسام المضادة وحيدة النسيلة التي تم الحصول عليها باستخدام تقنية الورم الهجين في الطب والطب البيطري.

تستخدم الطرق الوراثية في الطب للتشخيص المبكر لبعض الأمراض الوراثية، مما يحمي جسم الإنسان من التأثيرات السلبية للعوامل والمواد المختلفة.

عرض تقديمي - محاضرات في مقرر الجيوفيزياء (مقال)

ماكساكوفا ف. الأنثروبولوجيا التربوية. الطبعة الثانية. (وثيقة)

نيكيتينا يو.في. نيكيتين ف.ن. دورة محاضرات نظم المعلومات الجغرافية (وثيقة)

محاضرات - علم الوراثة النفسية (محاضرة)

محاضرات في علم الأحياء (محاضرة)

مقدمة في علم الوراثة السكانية (وثيقة)

Dyakov Yu.T.، Shnyrev A.V.، Sergeev A.Yu. مقدمة في علم الوراثة الفطرية (وثيقة)

بانشينكو أ. تا في. ملاحظات محاضرة من تخصص "أساسيات نظرية وتطوير وتحليل روبوتات السيارات" (وثيقة)

محاضرات في الفيزياء (وثيقة)

ماكاروف إم إس. محاضرات في الديناميكا الحرارية وانتقال الحرارة (وثيقة)

n1.doc

الموضوع 1: مقدمة في علم الوراثة

1. علم الوراثة كعلم الوراثة والتنوع. أقسام علم الوراثة. معنى علم الوراثة. طرق الوراثة

2. قصة قصيرةعلم الوراثة. ملامح تطور علم الوراثة المحلية.

1. علم الوراثة كعلم الوراثة والتقلب

علم الوراثة هو علم الوراثة وتنوع الكائنات الحية وطرق السيطرة عليها؛ هو العلم الذي يدرس الوراثة وتنوع السمات.

الوراثة - قدرة الكائنات الحية على ولادة نوعها الخاص بها؛ قدرة الكائنات الحية على نقل خصائصها وصفاتها من جيل إلى جيل؛ خاصية الكائنات الحية لضمان الاستمرارية المادية والوظيفية بين الأجيال.

التقلب – ظهور الاختلافات بين الكائنات الحية (أجزاء من كائن حي أو مجموعات من الكائنات الحية) حسب الخصائص الفردية؛ وهذا هو وجود الخصائص بأشكال مختلفة (المتغيرات).

بنية علم الوراثة الحديث وأهميته

ينقسم علم الوراثة بأكمله (مثل أي علم) إلى أساسي وتطبيقي.

علم الوراثة الأساسيدراسات الأنماط العامةوراثة السمات في الأنواع المختبرية أو النموذجية: بدائيات النوى (على سبيل المثال، الإشريكية القولونية)، والعفن والخمائر، وذبابة الفاكهة، والفئران وبعض الأنواع الأخرى. يتضمن علم الوراثة الأساسي الأقسام التالية:

• 
  علم الوراثة الكلاسيكي (الرسمي)،
• 
  علم الوراثة الخلوية,
• 
  علم الوراثة الجزيئية،
• 
  علم الوراثة للطفرات (بما في ذلك الإشعاع وعلم الوراثة الكيميائية)،
• 
  علم الوراثة التطوري,
• 
  علم الوراثة السكانية،
• 
  علم الوراثة للتنمية الفردية،
• 
  الوراثة السلوكية،
• 
  علم الوراثة البيئية،
• 
  علم الوراثة الرياضية.
• 
  علم الوراثة الفضائية (يدرس التأثير على الجسم العوامل الكونية: الإشعاع الكوني، انعدام الوزن لفترة طويلة، وما إلى ذلك).

الوراثة التطبيقيةوضع توصيات لاستخدام المعرفة الوراثية في التربية والهندسة الوراثية وغيرها من مجالات التكنولوجيا الحيوية، وفي الحفاظ على الطبيعة. تجد أفكار وأساليب علم الوراثة تطبيقًا في جميع مجالات النشاط البشري المتعلقة بالكائنات الحية. إنها مهمة لحل المشاكل في الطب والزراعة والصناعة الميكروبيولوجية.

الهندسة الوراثية (الوراثية) هي فرع من علم الوراثة الجزيئي المرتبط بالإنشاء المستهدف في المختبر لمجموعات جديدة من المواد الوراثية القادرة على التكاثر في الخلية المضيفة وتوليف المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي. نشأت في عام 1972، عندما تم الحصول على أول حمض نووي مؤتلف (هجين) (recDNA) في مختبر P. Berg (جامعة ستانفورد، الولايات المتحدة الأمريكية)، حيث تم دمج أجزاء الحمض النووي من فج لامدا والإشريكية القولونية مع الحمض النووي الدائري لـ الفيروس القردي SV40.

في علم الوراثة التطبيقي، اعتمادًا على موضوع الدراسة، يتم تمييز الأقسام التالية: الوراثة الخاصة:

1. وراثة النباتات: البرية والمزروعة: (القمح، والجاودار، والشعير، والذرة؛ وأشجار التفاح، والكمثرى، والخوخ، والمشمش - حوالي 150 نوعاً إجمالاً).

2. وراثة الحيوانات: الحيوانات البرية والمنزلية (الأبقار والخيول والخنازير والأغنام والدجاج - حوالي 20 نوعًا إجمالاً)

3. وراثة الكائنات الحية الدقيقة (الفيروسات، بدائيات النوى، حقيقيات النوى السفلى - عشرات الأنواع).

علم الوراثة البشرية هو قسم خاص من علم الوراثة الخاصة (يوجد معهد خاص الوراثة الطبيةأكاديمية العلوم الطبية في روسيا)

الوراثة البشريةيدرس خصائص وراثة السمات عند الإنسان، والأمراض الوراثية (علم الوراثة الطبية)، والبنية الجينية للمجموعات البشرية. علم الوراثة البشرية هو الأساس النظري الطب الحديثوالرعاية الصحية الحديثة (الإيدز، تشيرنوبيل). هناك عدة آلاف من الأمراض الوراثية الفعلية المعروفة، والتي تعتمد بنسبة 100٪ تقريبًا على النمط الجيني للفرد. وأخطرها ما يلي: التليف الحمضي للبنكرياس، بيلة الفينيل كيتون، الجالاكتوز في الدم، أشكال متعددةالفدامة، واعتلال الهيموجلوبين، بالإضافة إلى متلازمات داون، وتيرنر، وكلينفلتر. بالإضافة إلى ذلك، هناك أمراض تعتمد على التركيب الوراثي والبيئة: أمراض القلب، مرض السكري، أمراض الروماتويد، القرحة الهضميةالمعدة و الاثنا عشريوالعديد من أمراض الأورام والفصام وغيرها من الأمراض النفسية.

تتمثل مهام علم الوراثة الطبية في تحديد حاملي هذه الأمراض بين الوالدين في الوقت المناسب، وتحديد الأطفال المرضى ووضع توصيات لعلاجهم. دور كبيرفي الوقاية من الأمراض المحددة وراثيا، الاستشارات الطبية الوراثية والتشخيص قبل الولادة (أي الكشف عن الأمراض على المراحل الأولىتطور الجسم).

هناك أقسام خاصة من علم الوراثة البشرية التطبيقية (علم الوراثة البيئية، وعلم الوراثة الدوائي، وعلم السموم الجيني) التي تدرس الأساس الجيني للرعاية الصحية. أثناء التطوير الأدويةعند دراسة استجابة الجسم للتعرض العوامل غير المواتيةبحاجة إلى النظر في كيفية الخصائص الفرديةالناس وخصائص الجماعات البشرية.

طرق الوراثة

تسمى مجموعة الطرق لدراسة الخصائص الوراثية للكائن الحي (نمطه الوراثي). التحليل الجينياعتمادًا على مهمة وخصائص الكائن قيد الدراسة، يتم إجراء التحليل الجيني على السكان والكائنات الحية والخلوية المستويات الجزيئية.

أساس التحليل الجيني هو التحليل الهجين ، بناءً على تحليل وراثة السمات أثناء المعابر. يعتمد التحليل الهجين، الذي تم تطوير أسسه من قبل مؤسس علم الوراثة الحديث ج. مندل، على المبادئ التالية.

1. استخدم كأفراد أوليين (آباء) النماذج التي لا تنتج انقسامًا أثناء التهجين، أي. أشكال ثابتة .

2. تحليل الميراث أزواج فردية من الخصائص البديلة ، أي الميزات التي يمثلها خياران متنافيان.

3. المحاسبة الكمية النماذج الصادرة خلال المعابر المتعاقبة واستخدام الأساليب الرياضية في معالجة النتائج.

4. التحليل الفردي ذرية من كل والد.

5. بناءً على نتائج المعبر أ مخطط التهجين.

عادة ما يسبق التحليل الهجين طريقة الاختيار . بمساعدتها ، يتم اختيار أو إنشاء المواد المصدرية ، مع مراعاة مزيد من التحليل (على سبيل المثال ، بدأ G. Mendel ، وهو مؤسس التحليل الجيني بشكل أساسي ، عمله بالحصول على أشكال ثابتة - متجانسة - من البازلاء من خلال الذات - التلقيح)؛

ومع ذلك، في بعض الحالات، لا تنطبق طريقة التحليل الهجين المباشر. على سبيل المثال، عند دراسة وراثة السمات عند البشر، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار عددا من الظروف: استحالة تخطيط التهجين، انخفاض الخصوبة، فترة طويلةبلوغ. لذلك، بالإضافة إلى التحليل الهجين، يتم استخدام العديد من الأساليب الأخرى في علم الوراثة.

الطريقة الوراثية الخلوية . ويتكون من التحليل الخلوي للتركيبات والظواهر الوراثية على أساس التحليل الهجين من أجل مقارنة الظواهر الوراثية مع بنية وسلوك الكروموسومات وأقسامها (تحليل الطفرات الكروموسومية والجينومية، بناء الخرائط الخلوية للكروموسومات، الدراسة الكيميائية الخلوية للجينات النشاط، الخ). حالات خاصة للطريقة الوراثية الخلوية - التحليل النووي، النمط النووي، الجينومي .

الطريقة السكانية . بناءً على الطريقة السكانية، تتم دراسة التركيب الوراثي لمجموعات الكائنات الحية المختلفة: يتم تقييم توزيع الأفراد من الأنماط الجينية المختلفة في السكان كميًا، ويتم تحليل ديناميكيات التركيب الوراثي للسكان تحت تأثير العوامل المختلفة (الخلق يتم استخدام نموذج السكان).

الطريقة الوراثية الجزيئية هي دراسة بيوكيميائية وفيزيائية وكيميائية لبنية ووظيفة المادة الوراثية وتهدف إلى توضيح مراحل "الجين"؟ علامة" وآليات تفاعل الجزيئات المختلفة على طول هذا المسار.

طريقة الطفرة يسمح (بناءً على تحليل شامل للطفرات) بتحديد ميزات وأنماط وآليات الطفرات، ويساعد في دراسة بنية ووظيفة الجينات. تكتسب طريقة الطفرة أهمية خاصة عند العمل مع الكائنات الحية التي تتكاثر لا جنسيًا وفي علم الوراثة البشرية، حيث تكون إمكانيات التحليل الهجين صعبة للغاية.

طريقة الأنساب (طريقة تحليل النسب). يسمح لك بتتبع وراثة السمات في العائلات. يتم استخدامه لتحديد الطبيعة الوراثية أو غير الوراثية للسمة أو الهيمنة أو التنحي أو رسم خرائط الكروموسوم، أي لتحديد ما إذا كان الجين الذي يشفر سمة معينة ينتمي إلى مجموعة معينةالتصاق، التصاق مع X- أو ي- الكروموسومات، لدراسة عملية الطفرة، خاصة في الحالات التي يكون فيها من الضروري تمييز الطفرات الناشئة حديثاً عن تلك التي هي ذات طبيعة عائلية، أي التي نشأت في الأجيال السابقة. عادة، طريقة الأنسابيشكل الأساس للاستنتاجات في الاستشارة الوراثية الطبية (إذا كنا لا نتحدث عن أمراض الكروموسومات).

طريقة التوأم ، والذي يتكون من تحليل ومقارنة تباين الخصائص داخل مجموعات مختلفةالتوائم، يسمح لنا بتقييم الدور النسبي للنمط الوراثي والظروف الخارجية في التباين الملحوظ. هذه الطريقة مهمة بشكل خاص عند العمل مع الكائنات منخفضة الخصوبة التي لديها مراحل متأخرة من البلوغ (على سبيل المثال، الماشية)، وكذلك في علم الوراثة البشرية.

تُستخدم أيضًا العديد من الطرق الأخرى في التحليل الجيني:

جينية ,

المناعية،

المورفولوجية المقارنة و الطرق البيوكيميائية المقارنة،

طرق التكنولوجيا الحيوية,

طرق رياضية مختلفة إلخ.

2. تاريخ موجز لعلم الوراثة

إن ظاهرة الوراثة وتقلب السمات معروفة منذ العصور القديمة. تمت صياغة جوهر هذه الظواهر في شكل قواعد تجريبية: "التفاحة لا تسقط بعيدًا عن الشجرة"، "لا تتوقع سلالة جيدة من بذرة سيئة"، "ليس في أم، وليس في أب". بل إلى شاب عابر"، الخ.

فلاسفة الطبيعة العالم القديمحاولت تفسير أسباب التشابه والاختلاف بين الآباء وأحفادهم، وبين الإخوة والأخوات، وآليات تحديد الجنس، وأسباب ولادة التوائم. تم وصف استمرارية الأجيال بمصطلحات "جنس" (جنس)، "جيناو" (الولادة)، "جينيتيكوس" (متعلق بالأصل)، "جينسيس" (أصل).

في العصر الحديث في إنجلترا (T. Knight)، وألمانيا (J. Kölreuter)، وفرنسا (O. Sajray)، تم تطوير طرق إجراء تجارب على التحليل الهجين، وتم اكتشاف ظاهرة الهيمنة والتنحية، وأفكار حول السمات الموروثة الأولية تمت صياغتها. ومع ذلك، للكشف عن آليات الوراثة والتقلب لفترة طويلةلم ينجح الأمر. لشرح ظاهرة الوراثة والتقلب، تم استخدام مفاهيم وراثة السمات المكتسبة، والتبذر الشامل، وتقلب السمات تحت التأثير المباشر للبيئة، وما إلى ذلك.

يعتمد علم الوراثة الحديث على أنماط الوراثة التي اكتشفها ج. مندل عند تهجين أنواع مختلفة من البازلاء (1865)، بالإضافة إلى نظرية الطفرة التي وضعها ه. دي فريس (1901-1903). ومع ذلك، فإن ولادة علم الوراثة تعزى عادةً إلى عام 1900، عندما أعاد كل من H. De Vries وK. Correns وE. Cermak اكتشاف قوانين G. Mendel.

في عام 1906، اقترح دبليو بيتسون (إنجلترا) مصطلح "علم الوراثة"، استنادًا إلى جذر "الجين"، وفي عام 1909، اقترح ف. اقترح يوهانسن مصطلح "الجين".

مرة أخرى في 1883-1884. قام V. Roux، وO. Hertwig، وE. Strassburger، وA. Weissman (1885) بصياغة الفرضية النووية للوراثة، والتي كانت في بداية القرن العشرين. تطورت إلى نظرية الكروموسومات للوراثة (دبليو سيتون، 1902-1903؛ ت. بوفيري، 1902-1907؛ ت. مورغان ومدرسته).

كما وضع T. Morgan أسس نظرية الجينات، التي تم تطويرها في أعمال العلماء المحليين في مدرسة أ.س.سيريبروفسكي، الذي صاغها في 1929-1931. أفكار حول البنية المعقدة للجين. تم تطوير هذه الأفكار وتجسيدها في دراسات الوراثة الجزيئية والكيميائية الحيوية، مما أدى إلى إنشاء نموذج الحمض النووي بواسطة ج. واتسون وإف. كريك (1953)، ثم إلى فك رموز الشفرة الوراثية التي تحدد تخليق البروتين.

لعب اكتشاف عوامل الطفرات - الإشعاع المؤين دورًا مهمًا في تطور علم الوراثة (G. A. Nadson and G. S. Filippov، 1925؛ G. Möller، 1927) والمطفرات الكيميائية (V. V. Sakharov و M. E. Lobashev، 1933 -1934). ساهم استخدام الطفرات المستحثة في زيادة دقة التحليل الوراثي وزود المربين بطريقة لتوسيع الميراث وتنوع المادة الأولية.

كانت أعمال N.I مهمة لتطوير الأساس الجيني للاختيار. فافيلوفا. سمح له قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي، الذي صاغه في عام 1920، بإنشاء مراكز منشأ للنباتات المزروعة، حيث يتركز أكبر قدر من التنوع في الأشكال الوراثية.

وضعت أعمال S. Wright وJ.B.S. Haldane وR. Fisher (من العشرينيات إلى الثلاثينيات) أسس الأساليب الجينية والرياضية لدراسة العمليات التي تحدث في التجمعات السكانية. تم تقديم مساهمة أساسية في علم الوراثة السكانية بواسطة S. S. Chetverikov (1926)، الذي وحد قوانين المندلية والداروينية في مفهوم واحد.

ملامح تطور علم الوراثة المحلية

بدأ تطور علم الوراثة في بلادنا في السنوات الأولى القوة السوفيتية. في عام 1919، تم إنشاء قسم علم الوراثة في جامعة بتروغراد، برئاسة يوري ألكسندروفيتش فيليبتشينكو. في عام 1930، تم افتتاح مختبر علم الوراثة التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية تحت قيادة نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف (منذ عام 1933 - معهد علم الوراثة).

في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين. كانت بلادنا رائدة في جميع مجالات علم الوراثة

كولتسوف نيكولاي كونستانتينوفيتش - توقع خصائص حاملات المعلومات الوراثية؛ طور نظرية الجينات. طور عقيدة علم الوراثة الاجتماعية (تحسين النسل).

فافيلوف نيكولاي إيفانوفيتش - صاغ قانون السلسلة المتماثلة، وطور عقيدة النوع كنظام.

ميشورين إيفان فلاديميروفيتش - اكتشف إمكانية السيطرة على الهيمنة.

Serebrovsky Alexander Sergeevich - ابتكر عقيدة تجمع الجينات والجغرافيا الجينية: "لقد أطلقت على مجمل جميع جينات نوع معين اسم تجمع الجينات من أجل التأكيد على فكرة أنه في شكل تجمع الجينات لدينا نفس الثروة الوطنية كما في شكل احتياطي الفحم لدينا المختبئ في أعماقنا "

تشيتفيريكوف سيرجي سيرجيفيتش - في عمله "في بعض جوانب العملية التطورية من وجهة نظر علم الوراثة الحديث" أثبت عدم التجانس الوراثي للسكان الطبيعيين.

Dubinin نيكولاي بتروفيتش - أثبت قابلية تقسيم الجين؛ وبشكل مستقل عن الباحثين الغربيين، أثبت أن العمليات الجينية التلقائية الاحتمالية تلعب دورًا مهمًا في التطور.

شمالهاوزن إيفان إيفانوفيتش - طور نظرية اختيار الاستقرار؛ اكتشف مبدأ تكامل النظم البيولوجية.

نيكولاي فلاديميروفيتش تيموفيف-ريسوفسكي - وضع أسس علم الوراثة السكانية الحديثة.
في جلسة أغسطس (1948) لـ VASKhNIL، استولى رئيس VASKhNIL، الأكاديمي ت.د. ليسينكو. لقد قارن علم الوراثة العلمي بتعاليم كاذبة تسمى "بيولوجيا ميشورين". تم حرمان العديد من علماء الوراثة (N.P. Dubinin، I.A. Rapoport) من فرصة الانخراط في العلوم. فقط في عام 1957 م. استأنف لوباشيف تدريس علم الوراثة. في عام 1965 ت. خسر ليسينكو، تحت ضغط الجمهور التقدمي (علماء الرياضيات والكيمياء والفيزياء)، احتكاره للسوق. الحقيقة العلمية. تم إنشاء معهد علم الوراثة العام التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، وسميت جمعية علم الوراثة والمربيين باسمها. إن آي فافيلوفا. في نهاية الستينيات. لقد استعادت بلادنا مكانتها المفقودة في العلوم العالمية.

علم الوراثة،العلم الذي يدرس الوراثة والتقلب - الخصائص المتأصلة في جميع الكائنات الحية. ويدعم التنوع الذي لا نهاية له من أنواع النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة حقيقة أن كل نوع يحتفظ بخصائصه المميزة على مر الأجيال: في الشمال البارد وفي البلدان الحارة، تلد البقرة دائمًا عجلاً، والدجاجة تلد الكتاكيت، القمح يستنسخ القمح. في الوقت نفسه، الكائنات الحية فردية: كل الناس مختلفون، وجميع القطط مختلفة إلى حد ما عن بعضها البعض، وحتى آذان القمح، إذا نظرت إليها عن كثب، لها خصائصها الخاصة. هذين أهم الخصائصالكائنات الحية - أن تكون مشابهة لآبائها ومختلفة عنهم - وتشكل جوهر مفهومي "الوراثة" و"التقلب".

أصول علم الوراثة

يجب البحث عن أصول علم الوراثة، مثل أي علم آخر، في الممارسة العملية. منذ أن بدأ الناس في تربية الحيوانات والنباتات، بدأوا يدركون أن خصائص النسل تعتمد على خصائص والديهم. من خلال اختيار وتهجين أفضل الأفراد، قام الإنسان من جيل إلى جيل بإنشاء سلالات حيوانية وأصناف نباتية ذات خصائص محسنة. التطور السريع في تربية ونمو النباتات في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. أنجبت زيادة الاهتماملتحليل ظاهرة الوراثة. في ذلك الوقت، كان يعتقد أن الركيزة المادية للوراثة هي مادة متجانسة، ويتم خلط المواد الوراثية للأشكال الأبوية في النسل بنفس الطريقة التي يتم بها خلط السوائل القابلة للذوبان بشكل متبادل مع بعضها البعض. كان يُعتقد أيضًا أن مادة الوراثة في الحيوانات والبشر مرتبطة بطريقة ما بالدم: وقد بقيت التعبيرات "نصف سلالة" و "سلالة أصيلة" وما إلى ذلك حتى يومنا هذا.

ليس من المستغرب أن المعاصرين لم ينتبهوا لنتائج عمل رئيس دير برنو جريجور مندل في عبور البازلاء. لم يتمكن أي من الذين استمعوا إلى تقرير مندل في اجتماع لجمعية علماء الطبيعة والأطباء عام 1865 من كشف القوانين البيولوجية الأساسية في بعض العلاقات الكمية "الغريبة" التي اكتشفها مندل عند تحليل هجينة البازلاء، وفي الشخص الذي اكتشفها. ، مؤسس علم جديد- علم الوراثة. بعد 35 عامًا من النسيان، حظي عمل مندل بالتقدير: أعيد اكتشاف قوانينه في عام 1900، ودخل اسمه في تاريخ العلم.

قوانين علم الوراثة

تصف قوانين علم الوراثة، التي اكتشفها مندل ومورجان ومجموعة من أتباعهم، انتقال السمات من الآباء إلى الأبناء. ويجادلون بأن جميع الصفات الموروثة تحددها الجينات. يمكن أن يكون كل جين موجودًا في واحد أو أكثرأشكال تسمى الأليلات. تحتوي جميع خلايا الجسم، باستثناء الخلايا الجنسية، على أليلين من كل جين، أي. هي مضاعفا. إذا كان هناك أليلان متطابقان، يقال أن الكائن متماثل الزيجوت بالنسبة لهذا الجين. إذا كانت الأليلات مختلفة، يسمى الكائن الحي متغاير الزيجوت. تحتوي الخلايا المشاركة في التكاثر الجنسي (الأمشاج) على أليل واحد فقط من كل جين، أي أليل واحد. هم فردي. نصف الأمشاج التي ينتجها الفرد تحمل أليل واحد، والنصف الآخر يحمل الآخر. يؤدي اتحاد اثنين من الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية أثناء الإخصاب إلى تكوين زيجوت ثنائي الصيغة الصبغية، والذي يتطور إلى كائن حي بالغ.

الجينات هي قطع محددة من الحمض النووي. يتم تنظيمها في الكروموسومات الموجودة في نواة الخلية. كل نوع من النباتات أو الحيوانات لديه عدد معينالكروموسومات. في الكائنات ثنائية الصيغة الصبغية، يتم إقران عدد الكروموسومات؛ ويسمى كروموسومان من كل زوج متماثلين. لنفترض أن الشخص لديه 23 زوجًا من الكروموسومات، مع تماثل واحد لكل كروموسوم يتم الحصول عليه من الأم والآخر من الأب. هناك أيضًا جينات خارج النواة (في الميتوكوندريا وفي النباتات وأيضًا في البلاستيدات الخضراء).

يتم تحديد ميزات نقل المعلومات الوراثية من خلال العمليات داخل الخلايا: الانقسام والانقسام الاختزالي. الانقسام هو عملية توزيع الكروموسومات على الخلايا الوليدة أثناء انقسام الخلايا. نتيجة للانقسام الفتيلي، يتضاعف كل كروموسوم في الخلية الأم وتنتشر النسخ المتماثلة إلى الخلايا الوليدة؛ في هذه الحالة، يتم نقل المعلومات الوراثية بالكامل من خلية واحدة إلى خليتين ابنتيتين. هذه هي الطريقة التي يحدث بها انقسام الخلايا في عملية تكوين الجنين، أي. عملية التنمية الفردية. الانقسام الاختزالي هو شكل محدد من انقسام الخلايا الذي يحدث فقط أثناء تكوين الخلايا الجنسية، أو الأمشاج (الحيوانات المنوية والبويضات). على عكس الانقسام، ينخفض ​​عدد الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي إلى النصف؛ تتلقى كل خلية ابنة واحدًا فقط من الكروموسومين المتماثلين لكل زوج، بحيث يوجد في نصف الخلايا الابنة متماثل واحد، وفي النصف الآخر يوجد متماثل آخر؛ وفي هذه الحالة، يتم توزيع الكروموسومات في الأمشاج بشكل مستقل عن بعضها البعض. (لا تتبع جينات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء قانون التوزيع المتساوي أثناء الانقسام.) عند اندماج اثنين من الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية (الإخصاب)، يتم استعادة عدد الكروموسومات مرة أخرى - يتم تشكيل زيجوت ثنائي الصيغة الصبغية، والذي يتلقى مجموعة واحدة من الكروموسومات من كل من الوالدين.

النهج المنهجية.

بفضل ما هي سمات منهج مندل المنهجي الذي تمكن من تحقيق اكتشافاته؟ بالنسبة لتجاربه في عمليات التهجين، اختار خطوط البازلاء التي تختلف في سمة بديلة واحدة (البذور ناعمة أو مجعدة، الفلقات صفراء أو خضراء، شكل الحبة محدب أو منقبض، وما إلى ذلك). وقام بتحليل النسل من كل تهجين كمياً، أي. أحصى عدد النباتات التي تتمتع بهذه الخصائص، وهو ما لم يفعله أحد من قبل. وبفضل هذا النهج (اختيار الخصائص المختلفة نوعيا)، الذي شكل الأساس لجميع البحوث الجينية اللاحقة، أظهر مندل أن خصائص الوالدين لا تختلط في النسل، ولكنها تنتقل دون تغيير من جيل إلى جيل.

تكمن ميزة مندل أيضًا في أنه أعطى علماء الوراثة طريقة قويةبحث الخصائص الوراثية - الهجينة التحليل، أي طريقة لدراسة الجينات من خلال تحليل خصائص أحفاد تهجينات معينة. تعتمد قوانين مندل والتحليل الهجين على الأحداث التي تحدث في الانقسام الاختزالي: توجد أليلات بديلة على الكروموسومات المتماثلة في الهجينة وبالتالي تتباعد بالتساوي. إن التحليل الهجين هو الذي يحدد متطلبات كائنات البحث الجيني العام: يجب أن تكون هذه الكائنات سهلة الزراعة وتنتج ذرية عديدة ولها فترة تكاثر قصيرة. ومن بين الكائنات الحية العليا، تلبي ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة هذه المتطلبات - ذبابة الفاكهة سوداء البطن. لسنوات عديدة أصبح موضوعا مفضلا للبحث الجيني. من خلال جهود علماء الوراثة من مختلف البلدان، أمر أساسي الظواهر الجينية. لقد وجد أن الجينات تقع خطيًا على الكروموسومات وأن توزيعها في النسل يعتمد على عمليات الانقسام الاختزالي؛ أن الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم يتم توريثها معًا (ارتباط الجينات) وتخضع لإعادة التركيب (العبور). تم اكتشاف الجينات المتمركزة في الكروموسومات الجنسية، وتحديد طبيعة توريثها، وتحديد الأساس الجيني لتحديد الجنس. كما تم اكتشاف أن الجينات ليست غير قابلة للتغيير، بل هي عرضة للطفرة؛ أن الجين هو بنية معقدةوهناك أشكال عديدة (أليلات) لنفس الجين.

ثم أصبحت الكائنات الحية الدقيقة موضوع بحث جيني أكثر دقة، حيث بدأت دراسة الآليات الجزيئية للوراثة. نعم على القولونية الإشريكية القولونيةتم اكتشاف ظاهرة التحول البكتيري - ضم الحمض النووي الخاص بالخلية المانحة إلى الخلية المتلقية - ولأول مرة تم إثبات أن الحمض النووي هو الناقل للجينات. تم اكتشاف بنية الحمض النووي، وفك الشفرة الوراثية، والكشف عن الآليات الجزيئية للطفرات، وإعادة التركيب، وإعادة ترتيب الجينوم، ودراسة تنظيم نشاط الجينات، وظاهرة حركة عناصر الجينوم، وما إلى ذلك. سم. خلية؛ الوراثة؛