Приглашаем посетить сайт
Менделя законы
Открытие хромосом и новое открытие законов Менделя
Генетика, занятая механизмами биологического наследования, возникла внутри эволюционной теории. Известно, что уже в 1866 г. Мендель сформулировал фундаментальные законы генетики. Он передал результаты своих исследований Нёгели, который не осознал всей их важности. Мендель скрестил и искусственно вырастил высокую и низкую культуры зеленого сладкого горошка, получив семена только высоких растений. Соотношение выхода высоких к низким растениям, полученным из этих семян, составило 3 к 1%.
Из низких растений далее получились только низкие особи. Из полученных высоких растений 25% от их общего числа производили только высоких потомков, а из остальных 75% - 50% высоких и 25% низких особей. Это первый закон Менделя - закон сегрегации. Если скрещивать растения или животных, различающихся более чем парой признаков, можно получить всевозможные комбинации. Второй закон Менделя - закон независимости наследования.
В конце XIX-начале XX веков о законах Менделя вновь вспомнили. Немец Вальтер Флемминг (1843-1945) при помощи хроматины (окрашивающего состава) обнаружил внутри клеточного ядра нитеобразные хромосомы. Ему удалось пронаблюдать процесс деления клетки (митоз), когда каждая хромосома производит свою копию. Флемминг опубликовал полученные результаты в 1882 г. Эти цитологические исследования продолжил бельгиец Эдвард ван Бенеден (1846-1910). Он доказал постоянство набора хромосом у каждого вида животных и растений: 46 (23 пары) хромосом у человека, 20 (10 пар) - у кукурузы, 12 (6 пар) - у мухи, 8 (4 пары) - у дрозофилы (муха - герой генетики). Каждая пара хромосом состоит из материнской и отцовской хромосомы. Бенеден, кроме того, обнаружил, что в формировании половых клеток (яйцеклетки и сперматозоида) разделению хромосом не предшествует их удвоение. Если бы этот процесс (мейоз) не происходил, то каждый новой индивид, начинающийся с объединения двух клеток, должен был бы иметь двойной набор хромосом.
Когда были открыты эти хромосомные процессы, законы Менделя и все предыдущие догадки предстали в удивительно разумной гармонии. Американец Уолтер Сеттон (1876-1916) заметил, что хромосомы выглядят как наследственные факторы Менделя. У каждой клетки есть фиксированное число пар хромосом, и у каждой есть способность передавать наследственные признаки от одной клетки к другой. Новый организм образуется от слияния яйцевой материнской клетки и сперматозоида с отцовским набором хромосом. Эти сочетания хромосом дают возможность каждому поколению усилить некоторые рецессивные черты и ослабить доминантные. Все новые комбинации приводят к изменениям свойств, используемым затем в процессе естественного отбора.
Гены внутри хромосом
Между 1910-м и 1920 гг. американский зоолог Томас Морган (1866-1945) показал, что внутри клеточного ядра упорядочены гены. В виде большой молекулы полинуклеотида эти частицы несут наследственную информацию. Репродуцируя себя, они сохраняют собственную индивидуальность и независимость от других генов, а значит, и способность к самым различным комбинациям.
Морган провел серию опытов с drosophila melanogaster, насекомым, обладающим только четырьмя парами хромосом и имеющим период созревания от яйца до взрослого состояния 12 дней. Опыты показали, что признаки, наследуемые вместе, иногда все же разделяются. Морган объяснил это тем, что хромосома содержит гены, т.е. разделена на определенные характерные фрагменты, что позволяет ей затем обменяться с похожим фрагментом другой хромосомы.
В 1927 г. Герман Йозеф Мюллер, ученик Моргана, сделал сенсационное открытие. Бомбардируя гамма-лучами гаметы (сперматозоиды и яйца животных, зернышки цветочной пыльцы и семяпочки растений), он получил огромное число мутаций. Суть открытия состояла в том, что был указан путь исследования гена.
К началу Второй мировой войны генетика установила: 1. Гены отвечают за наследственные черты; 2. Гены находятся в линейном порядке в хромосоме; 3. По числу и качеству для каждого вида хромосомный набор - величина постоянная; 4. Несмотря на постоянство, эти структуры способны к изменениям; 5. Изменения, или мутации, разделяются по трем категориям: генные (переход от одного гена к аллельному состоянию), хромосомные (структурные вариации внутри одной хромосомы) и геномные (вариации с числом хромосом).
Следующей сенсацией стало открытие генетического кода - еще одно блестящее достижение человеческого разума в познании развития жизни. Если эволюционная теория помогла понять историю жизни, то не менее важно было понять сам источник жизни. Старый спор: жизнь исходит от материи или же «все живое изначально живо»? Рождается ли организм (например, бактерия) спонтанным образом? Правда, открытие фильтрабильного вируса (ultra virus) представляется серьезным шагом к абиогенезу.
Как бы то ни было, но с вирусами-паразитами нет пока оснований связывать источник жизни. В 1950-х гг. Г. Юри и С. Миллер показали формирование органических комплексов - аминокислот (основа молекул протеинов - базовых элементов протоплазмы). Через смесь воды, водорода, метана и аммиака Миллер пропускал электрический разряд высокой частоты. В результате он получил сложные молекулы аминокислот. И хотя эксперимент недостаточен, чтобы понять проблему зарождения жизни, он приоткрывает завесу над этой тайной.