Роль отечественных ученых в развитии генетики
В 20 – 30е гг. XX в. наша генетика была на втором месте после США.
Николай Иванович Вавилов:Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (1922). Центры происхождения культурных растений (1927). Его фамилия была на обложке журнала Heredity.
Николай Константинович Кольцов – матричный принцип воспроизведения хромосом (1928); гигантские хромосомы дрозофилы; евгеника.
Юрий Александрович Филипченко - приват – доцент СПб. университета; 18 сентября 1913 г. им прочитана первая лекция первого курса генетики в России; один из основателей русской евгеники.
Александр Сергеевич Серебровский - делимость гена (1929).
Сергей Сергеевич Четвериков– экспериментальная генетика природных популяций на примере дрозофилы (1926).
Георгий Дмитриевич Карпеченко (1899 – 1942) – впервые в мире получил межродовые гибриды (рафанобрассика, или редечно – капустный гибрид).
Г. А. Надсон, Г. С. Филиппов – впервые индуцировали мутации у Mucor с помощью рентгеновских лучей (1925).
Борис Львович Астауров – генетика тутового шелкопряда, гиногенез, андрогенез.
Иосиф Александрович Рапопорт – химический мутагенез, супермутагены.
Николай Владимирович Тимофеев – Ресовский ("Зубр") – радиационная и популяционная генетика. Непростая судьба.
Лысенковщина
Ухудшение ситуации в советской генетике в конце 20х гг. Группа неоламаркистов отстаивали теорию наследования приобретенных признаков. Поддержка их философами – марксистами и правительством.
1929 г. – самоубийство Пауля Камерера (австрийский неоламаркист, приглашенный в СССР на руководящую должность), арест С. С. Четверикова, его ссылка на Урал.
В середине 30х гг. усиление позиций Трофима Денисовича Лысенко. Отрицал гены, хромосомы; поддерживал принцип наследования приобретенных признаков; высказывал идею о скачкообразном превращении одного вида в другой (ольхи – в березу, овса – в пшеницу и т. д.). Считал себя последователем И. В. Мичурина, К. А. Тимирязева и классиков марксизма. Обещал создать новые сорта за 2-3 года, а не за 10-15 как «вейсманисты – морганисты». В 1934 г. стал академиком АН Украины, в 1939 г. – академиком АН СССР.
1939 г. – комиссия под руководством Т. Д. Лысенко в Институте экспериментальной биологии в Москве, которым руководил Н. К. Кольцов. Сняли с должности, умер в возрасте 68 лет от инфаркта. Аресты ряда других генетиков.
1940 г. – арест Н. И. Вавилова. Теперь Т. Д. Лысенко – директор Института генетики в Ленинграде. Его помощник - бывший адвокат И. И. Презент.
1936 г., 1939 г. - публичные дискуссии о генетике, их прервала война.
1948 год – августовская сессия ВАСХНИЛ, доклад Лысенко, разгром генетики. Черные списки сторонников генетики, их увольнение с работы. Вынужденная смена профессий.
Причины лысенковщины:
1. Положения генетики не обещали перспектив в воспитании человека нового типа, человека коммунистического будущего. Груз наследственности, криминальный тип личности, невозможность перевоспитания преступников, беспризорников и т. д.
2. Необходимость быстрого подъема сельского хозяйства, разрушенного в результате Великой Отечественной войны; Лысенко же обещал чудо в растениеводстве и животноводстве.
3. Субъективный фактор: И. В. Сталин и Н. С. Хрущев, вероятно, были стихийными ламаркистами. Велика также роль самого Т. Д. Лысенко, который был по-своему выдающейся личностью (тонкий психолог, гениальный интриган и т. д.).
4. В СССР была колоссальная централизация власти, имелась возможность административного управления любой сферой деятельности и жизни, в том числе и наукой.
5. Теории Лысенко никогда не проверялись в грамотном эксперименте, в лаборатории. Проверка же практикой, т. е. на полях колхозов, не была строго научной, не ставились контрольные эксперименты; имела место подделка результатов и очковтирательство.
6. Косвенная международная поддержка Лысенко (невмешательство) со стороны сочувствующих социализму ученых: Г. Меллера, Ж. Моно, Дж. Холдейна и др.
Перелом в 1957 г.: М. Е. Лобашовстал читать курс генетики в ЛГУ, в Новосибирске был создан Институт цитологии и генетики СО АН СССР (первый директор Н. П. Дубинин), И. В. Курчатов организовал радиобиологический отдел в секретном Институте атомной энергии (впоследствии лаборатория выросла в Институт молекулярной генетики РАН).
Только после смещения Н. С. Хрущева в 1964 г. «народный академик» Т. Д. Лысенко окончательно ушёл из науки.
Установление роли ДНК
В 1935 г. американский биохимик Уэнделл Стенли, работая с экстрактом вируса табачной мозаики, получил игольчатые кристаллы. Оказалось, что эти кристаллы обладают высокой инфекционностью, т.е. ученый получил вирус в кристаллическом виде.
Как только получили кристаллическую форму вирусов, стало возможным вести исследования по методу дифракции рентгеновских лучей. Вирусы, безусловно, относились к белкам, будучи особой их разновидностью, носящей название нуклеопротеидов. Успехи техники окрашивания препаратов позволили выяснить химическую природу отдельных субклеточных структур. Было установлено, что хромосомы (а следовательно, гены) также относятся к нуклеопротеидам. Молекула нуклеопротеида состоит из молекулы белка, связанной с фосфорсодержащим веществом, известным под названием нуклеиновой кислоты. Впервые нуклеиновые кислоты открыл в 1868 г. швейцарский биохимик Фридрих Мишер(1844—1895) в ядрах клеток гноя. Долгое время их считали специфически ядерным компонентом. Когда оказалось, что нуклеиновые кислоты присутствуют и вне ядер, уже поздно было менять название. Нуклеиновые кислоты подробно изучил немецкий биохимик Альбрехт Коссель (1853— 1927), которому в 1880 г. удалось расщепить их на более мелкие составные части, включавшие фосфорную кислоту и сахар, точного состава которых он не смог определить. Кроме того, в нуклеиновой кислоте он обнаружил два соединения класса пуринов, молекулы которых представляли циклические соединения с двумя кольцами, содержащими четыре атома азота. Эти вещества Коссель назвал аденином и гуанином (а иногда просто обозначал буквами А и Г). Он обнаружил также три пиримидина (вещества с одним кольцом, содержащие два атома азота), которые были названы им цитозином, тимином и урацилом (Ц, Т и У).
Американский химик Фебус Левин (1869—1940), изучая эти вещества на протяжении 20-х и 30-х годов, показал, что в молекуле нуклеиновой кислоты молекула фосфорной кислоты, молекула сахара и молекула одного из пуринов или пиримидинов образуют трехкомпонентное соединение, которое он назвал нуклеотидом. Молекула нуклеиновой кислоты состоит из цепочки этих нуклеотидов, подобно тому как молекула белка — из цепей аминокислот. Нуклеотидная цепь построена так, что молекула фосфорной кислоты одного нуклеотида связана с сахарной группировкой соседнего нуклеотида. Это и есть сахаро-фосфатный скелет, от которого ответвляются отдельные пурины и пиримидины.
Далее Левин показал, что сахара нуклеиновых кислот могут быть двух типов: рибоза, содержащая только пять атомов углерода вместо шести, как это имеет место в хорошо изученных сахарах, и дезоксирибоза, в которой на один атом кислорода меньше, чем в рибозе. Каждая молекула нуклеиновой кислоты содержит тот или иной сахар, но отнюдь не оба одновременно. Таким образом, различаются два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК). Каждая нуклеиновая кислота включает пурины и пиримидины четырех различных типов. В ДНК нет урацила, в ее состав входят А, Г, Ц и Т, в то время как в РНК нет тимина, а только А, Г, Ц и У. Шотландский химик Александр Тодд подтвердил данные Левина, синтезировав в 40-х годах различные нуклеотиды.
Вначале биохимики не придали большого значения нуклеиновым кислотам. Хотя и было известно, что белковая молекула связана с различными небелковыми дополнениями, вроде сахаров, жиров, металлов и витаминов, считалось, что белок представляет собой основную часть молекулы. Даже после того, как нуклеопротеиды обнаружили в хромосомах и вирусах, биохимики не потеряли уверенности, что нуклеиновые кислоты — это второстепенная часть молекулы.
В 90-х годах ХIХ столетия Альбрехт Коссель провел наблюдение, все значение которого стало понятно гораздо позже.
Сперматозоиды почти целиком состоят из тесно лежащих хромосом и содержат химические вещества, несущие полную информацию, благодаря которой потомству передаются отцовские наследственные признаки. Однако Коссель нашел, что белки сперматозоидов значительно проще, чем белки других тканей, в то время как нуклеиновая кислота подобна нуклеиновой кислоте тканей тела. Отсюда с большой вероятностью вытекало, что наследственная информация заключена скорее в неизменных молекулах нуклеиновых кислот спермы, чем в ее чрезвычайно упрощенном белке.
Но вера в молекулу белка еще не была поколеблена, так как результаты исследований 30-х годов говорили о слишком простом, чтобы нести наследственную информацию, строении нуклеиновых кислот, представляющих очень мелкие молекулы, которые состоят только из четырех нуклеотидов.
Поворотным пунктом явились исследования, проведенные в 1944 г. Группа ученых в составе Освальда Эвери, К. Мак Леода и М. Мак Карти, работавших со штаммами пневмококков (возбудителей пневмонии), получили доказательство, что именно ДНК – это вещество наследственности. Они работали со штаммами двух типов: S-форма (гладкие колонии) и R-форма (шероховатые колонии).
У R-штаммов отсутствует способность синтезировать вещество капсулы, у S-штаммов капсула есть. Вытяжка из клеток S-штаммов, добавленная к R-штаммам, превращала последние в S-штаммы. Сама по себе вытяжка не может образовывать капсулы, но она несла генетическую информацию, необходимую для изменения физических свойств бактерии, т.к. представляла собой раствор, состоящий исключительно из нуклеиновой кислоты без примеси каких-либо белков. Итак, по крайней мере, в этом случае, нуклеиновые кислоты, а не белок были генетическим материалом. С этого момента стало ясно, что именно нуклеиновая кислота — первичная и ключевая основа жизни. А так как в том же, 1944 г., впервые осуществили метод хроматографии на бумаге, то 1944 г., так же как и 1859 г., когда вышло в свет «Происхождение видов», можно справедливо назвать годом величайших биологических событий.
Начиная с 1944 г. новый взгляд на нуклеиновые кислоты получил наибольшее обоснование благодаря исследованиям вирусологов. Было показано, что вирусы имеют внешнюю белковую оболочку, внутри которой находится молекула нуклеиновой кислоты. В 1955 г. американскому биохимику Гейнцу Френкель-Конрату удалось разделить вирус на две составные части и вновь соединить их. Белковая часть сама по себе не обладала никакими инфекционными свойствами, она была мертва. Часть, содержащая нуклеиновую кислоту, была живой, инфекционной, хотя наибольшую активность проявляла в присутствии белкового компонента.
Использование радиоактивных изотопов показало, что при внедрении бактериофага в бактериальную клетку проникает только та его часть, которая состоит из нуклеиновой кислоты, а белковая остается снаружи. Внутри клетки нуклеиновая кислота вызывает образование не только новых молекул нуклеиновой кислоты, подобных себе (а не нуклеиновой кислоте клетки), но и молекул белка, характерного для бактериофага, а не для клетки. Не остается никаких сомнений, что именно молекула нуклеиновой кислоты, а не белок несет генетическую информацию.
Молекулы вируса содержат либо ДНК, либо РНК, либо обе нуклеиновые кислоты одновременно. В клетке, однако, ДНК обнаружена исключительно в генах. А поскольку гены являются единицами наследственности, окончательно проясняется значение ДНК.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|