История на генетиката като наука. История на развитието на генетиката (накратко)

Генетиката е биологична наука за наследствеността и изменчивостта на организмите и методите за тяхното контролиране.

Генетиката с право може да се счита за една от най-важните области на биологията. Тя е научната основа за разработването на практически методи за отглеждане, т.е. създаване на нови породи животни, растителни видове, култури от микроорганизми с качества, необходими на човека.

В продължение на хиляди години хората са използвали генетични техники за подобряване на домашните животни и култури, без да разбират механизмите, които са в основата на тези техники. Съдейки по различни археологически данни, още преди 6000 години хората са разбрали, че определени физически характеристики могат да се предават от едно поколение на друго. Избирайки определени организми от естествените популации и кръстосвайки ги един с друг, човекът създава подобрени разновидности на растения и породи животни, които притежават свойствата, от които се нуждае.

Гените са елементарни дискретни единици на наследствеността и изменчивостта.

Чешкият монах Грегор Мендел се смята за баща на генетиката. Той беше учител по физика и природни науки в обикновена гимназия и всички негови свободно времепосветен на отглеждането на растения в манастирската градина. Мендел направил това не от гастрономически интереси, а за да проучи моделите на наследяване на черти. Експерименти за хибридизация на растенията са били проведени преди Мендел, но никой от неговите предшественици не е направил опит да анализира по някакъв начин техните резултати.

Мендел взе семена от грах с лилави цветя и семена от сорт, който имаше бели цветя. Когато растенията израстват от тях и цъфтят, той отстранява тичинките от лилавото цвете и прехвърля прашец от бялото цвете в неговия плодник. След определеното време се образували семена, които Мендел засадил отново в градината си следващата пролет. Скоро поникнаха нови растения. Резултатът надмина всички очаквания: растенията се оказаха с лилави цветя и сред тях нямаше нито едно бяло. Мендел повтори експериментите си повече от веднъж, но резултатът беше същият. Така че хибридите винаги придобиват една от родителските характеристики.

Най-важният резултат от експериментите на Мендел: при хибриди, получени от кръстосване на растения с различни знаци, няма разпадане на характери и един характер (по-силен или, както го нарече Мендел, доминиращ) потиска друг (по-слаб или рецесивен).

Но Мендел не спря дотук. Той взе и кръстоса растенията лилав грах, получени в резултат на този експеримент. В резултат на това от пъпките се появиха както лилави, така и бели цветя. Белегът на бялото оцветяване, който изчезна след първото кръстосване, се появи отново. Най-интересното беше, че имаше точно 3 пъти повече растения с лилави цветове, отколкото с бели.

Подобни резултати са получени в още четири експеримента, като във всички случаи съотношението на доминантни и рецесивни признаци след второто кръстосване е средно 3:1

Знанията, които притежавал Мендел, били незначителни, но изводите, които направил, далеч изпреварили времето си. Мендел направи предположение, което скоро се превърна в най-важния закон, открит от него. Той стига до идеята, че половите клетки (гамети) носят само една наклонност от всеки признак и са чисти от други наклонности на същата черта. Този закон беше наречен закон за чистотата на гаметите, който не е загубил значението си дори и сега. Изследването на наследствеността отдавна се свързва с идеята за нейната корпускулярна природа. През 1866 г. Мендел предлага характеристиките на организмите да се определят от наследствени единици, които той нарича „елементи“. По-късно те бяха наречени „фактори“ и накрая гени; Доказано е, че гените са разположени на хромозоми, с които се предават от поколение на поколение.

Въпреки факта, че вече се знае много за хромозомите и структурата на ДНК, е много трудно да се дефинира ген; досега са формулирани само три възможни дефиниции на ген:

а) ген като единица на рекомбинация.

Въз основа на работата си върху изграждането на хромозомни карти на Drosophila, Морган постулира, че генът е най-малкият регион на хромозома, който може да бъде отделен от съседни региони в резултат на кръстосване. Според това определение генът е голяма единица, специфична област от хромозома, която определя определена черта на даден организъм;

б) генът като единица на мутация.

В резултат на изучаване на природата на мутациите беше установено, че промените в характеристиките възникват поради случайни спонтанни промени в структурата на хромозомата, в последователността на базите или дори в една база. В този смисъл може да се каже, че генът е една двойка комплементарни бази в нуклеотидната последователност на ДНК, т.е. най-малката област на хромозома, която може да претърпи мутация.

в) генът като функционална единица.

Тъй като беше известно, че структурните, физиологичните и биохимичните характеристики на организмите зависят от гените, беше предложено генът да се дефинира като най-малката част от хромозома, която определя синтеза на специфичен продукт.

Но както често се случва в науката, изследванията, които биха могли да означават раждането на нова посока в биологията, бяха забравени за няколко десетилетия. Истинската история на генетиката започва през 1900 г., когато моделите, открити от Мендел, отново са „открити“ от учените. Трима ботаници, холандецът Hugo De Vries, германецът K. Correns и австриецът K. Chermak, изучават моделите на наследяване на признаци по време на кръстосване.

De Vries изучава вечерна иглика, мак и датура и открива закона за разделяне на характеристиките при хибридите. Корънс открива същия закон на разделяне, но само върху царевицата, а Чермак - върху граха. Тогава учените решават да проучат световната литература по тези въпроси и се натъкват на изследванията на Мендел. Оказа се, че те не са открили нищо ново, освен това изводите на Мендел са по-дълбоки от техните собствени.

Славата на Мендел се разпространява моментално. По целия свят веднага имаше много последователи, които повториха опита му на различни обекти. В научната употреба се появи дори специален термин - „менделски характеристики“, тоест характеристики, които се подчиняват на законите на Мендел.

Генетиката като наука решава следните проблеми: изучава начините за съхранение на генетична информация в различни организми (вируси, бактерии, растения, животни и хора) и нейните материални носители; анализира методите на предаване наследствена информацияот едно поколение клетки и организми към друго; идентифицира механизми и модели на внедряване на генетична информация в процеса индивидуално развитиеи влиянието на условията на околната среда върху тях; изучава закономерностите и механизмите на изменчивостта и нейната роля в еволюционния процес; търси начини да коригира увредената генетична информация.

За решаване на проблеми се използват различни методи на изследване.

1. Метод на хибридологичен анализ. Това дава възможност да се идентифицират моделите на наследяване на индивидуалните характеристики по време на сексуалното размножаване на организмите.

2. Цитогенетичният метод ви позволява да изследвате кариотипа на телесните клетки и да идентифицирате геномни и хромозомни мутации.

3. Генеалогичният метод включва изследване на родословията на животни и хора и ни позволява да установим вида на наследяване на дадена черта, зиготността на организмите и вероятността за проява на черти в бъдещите поколения.

4. Методът на близнаците се основава на изследването на проявата на черти при еднояйчни и разнояйчни близнаци. Това ни позволява да идентифицираме ролята на наследствеността и външната среда при формирането на специфични характеристики.

Конспект на лекцията

Предмет на генетиката. Същност на явленията наследственост и изменчивост.

Генетични методи.

Кратка история на развитието на генетиката.

Генетични изследвания в Република Беларус

Връзка на генетиката с други науки.

Значението на генетиката.

Въпрос. Предмет на генетиката. Същност на явленията наследственост и изменчивост.

Генетиката е наука за наследствеността и изменчивостта на живите организми и методите за тяхното контролиране; е наука, която изучава наследствеността и изменчивостта на характеристиките на живите организми.

Наследственост- Това

1) способността на организмите да раждат себеподобни;

2) способността на организмите да предават (наследяват) своите характеристики и качества от поколение на поколение;

3) запазване на определени варианти на характеристики през поколенията.

Променливост- това е способността на организмите да се променят според характеристиките на тялото или отделните му части, както и функциите.

Променливостта е

1) наличието на знаци в различни форми(настроики);

2) появата на различия между организмите (части от организъм или групи организми) според индивидуалните характеристики.

Основни видове унаследяване на белези

Пряко наследство, при които варианти на черти се запазват непроменени от поколение на поколение.

– при вегетативно размножаване на растенията;

– при самоопрашване при растенията;

– при размножаване на чистопородни животни и кръстосано опрашване на чистопородни растения.

Непряко наследяване- това е видът на наследяване, което се наблюдава при половото размножаване на животните и семенно размножаванерастения.

За изучаване на индиректното наследяване е необходима хибридизация - кръстосване на организми, които се различават по генотип.

При непряко наследяване някои варианти на черти се появяват във всяко поколение (такива черти се наричат ​​доминиращи, „доминиращи“), докато други варианти могат временно да „изчезнат“ и след това да се появят в следващите поколения (такива черти се наричат ​​рецесивни, „отстъпващи“).

Сложни видове унаследяване на белезиМного е трудно да се предвиди предварително появата на нови варианти на черти. В някои случаи "внезапно" се появяват нови варианти на характеристики, които нито родителите, нито бабите и дядовците, нито лелите и чичовците са имали. Комплексното унаследяване на признаци е възможно както въз основа на влиянието на условията на околната среда върху развитието на организма, така и в резултат на появата на нови гени или нови комбинации от гени, присъстващи в тялото.

Въпрос. Генетични методи.

В генетиката, подобно на други науки, се използват множество методи за провеждане на изследвания. Генетиката има свои специфични методи за изследване:

Хибридологичен анализ- основният метод, при който се извършва целенасочено кръстосване на родители с определени характеристики и се наблюдава проявата на тези характеристики в поколенията на потомците.

Принципи на хибридологичния анализ:

1. Използване като начални индивиди (родители) на форми, които не произвеждат разделяне по време на кръстосване, т.е. постоянни форми.

2. Анализ на унаследяването на отделни двойки алтернативни черти, т.е. черти, представени от две взаимно изключващи се опции.

3. Количествено отчитане на освободените форми при последователни кръстосвания и използване на математически методи при обработка на резултатите.

4. Индивидуален анализ на потомството от всеки родител.

5. Въз основа на резултатите от кръстосването се съставя и анализира схема за кръстосване.

Генеалогичен– състои се от анализиране на родословия и ви позволява да определите вида на наследяване (доминантно, рецесивно, автозомно или свързано с пола) на черта, както и нейната моногенна или полигенна природа. Въз основа на получената информация се прогнозира вероятността за проява на изследвания признак в потомството, което има голямо значениеза предотвратяване на наследствени заболявания.

Цитогенетичен– изследване на хромозомите: преброяване на техния брой, описание на структурата, поведението по време на клетъчното делене, както и връзката между промените в структурата на хромозомите и променливостта на характеристиките.

Биохимичен– въз основа на изследване на активността на ензимните системи. Активността се оценява или чрез активността на самия ензим, или чрез броя на крайните продукти на реакцията, които ензимът контролира. Изследването на активността на ензимните системи ни позволява да идентифицираме генни мутации, които са причините за метаболитни заболявания, например фенилкетонурия, сърповидно-клетъчна анемия.

Молекулярна– ви позволява да анализирате ДНК фрагменти, да намерите и изолирате отделни гени, да установите последователността на нуклеотидите (носят наследствена информация).

въпрос. Кратка история на развитието на генетиката.

Известен лекар Древна ГърцияХипократ вярва, че в яйцеклетката или в тялото на майката трябва да има малък, но напълно оформен, предварително оформен организъм. Тези вярвания по-късно стават известни като преформационизъм (от латинското preforraatio - предварително формиране). Спорът между преформационистите беше само за това къде точно се намира този организъм - в женското или в мъжкото начало.

Противоположните възгледи, според които организмът се развива от безструктурна, хомогенна маса, изразени за първи път от Аристотел, по-късно са развити и наречени епигенеза (от гръцки epi - след и genesis - развитие).

Ч. Дарвин първи постави биологията научна основа. Той показа, че в основата на еволюцията и селекцията е действието на наследствеността, изменчивостта и селекцията. Тези разпоредби станаха основа за цялото последващо развитие на генетиката.

Първи етапразвитие на науката.

Той бе белязан от откритието на Г. Мендел (1865) за дискретността (делимостта) на наследствените фактори и развитието на хибридологичния метод, изучаването на наследствеността, т.е. правилата за кръстосване на организми и отчитане на чертите в потомството .

Значението на откритията на Г. Мендел беше оценено, след като неговите закони бяха преоткрити през 1900 г. от трима биолози независимо един от друг: де Врис в Холандия, К. Коренс в Германия и Е. Чермак в Австрия.

През 1901 -1903г Хуго дьо Вризизложи мутационната теория за променливостта, която изигра важна роля в по-нататъшното развитие на генетиката.

Работата на датския ботаник беше важна Вилхелм Лудвиг Йохансен,който изучава моделите на наследяване в чисти бобови линии. Той също така формулира понятието „популация“ (група организми от един и същи вид, живеещи и възпроизвеждащи се в ограничена област), предложи да се наричат ​​менделските „наследствени фактори“ с термина „ген“ и даде дефиниции на понятията „генотип“ и "фенотип".

Втора фаза

Характеризира се с преход към изучаване на явленията на наследствеността на клетъчно ниво (цитогенетика). T. Boveri (1902-1907), W. Sutton и E. Wilson (1902-1907) установяват връзката между законите на Мендел за наследяване и разпределението на хромозомите по време на клетъчното делене (митоза) и узряването на зародишните клетки (мейоза).

Изследванията, проведени върху мухи Drosophila от американския генетик Т. Г. Морган и неговите колеги (1910-1911), са от решаващо значение за обосноваване на хромозомната теория за наследствеността.

Морган също установява модели на наследяване на белези, свързани с пола.

Следващата стъпка беше да се установи химическата природа на хромозомните гени. Съветският генетик Н.К. Колцов е един от първите, които развиват идеята за тяхната макромолекулна природа (1927 г.), а Н.В. Тимофеев-Ресовски и съавтори в средата на 30-те години. 20-ти век изчисли приблизителния обем на ген.

За първи път през 1925 г. съветските микробиолози Г.А. Надсон и Г.С. Филипов показа, че след облъчване на клетки от дрожди йонизиращо лъчениевъзникват различни радиораси, чиито свойства се възпроизвеждат в потомството. През 1927 г. Н. Дж. Мюлер при прецизни опити върху дрозофила, отчитайки дозата на облъчване, установява появата на нови наследствени мутации. По-късно И.А. Рапопорт и Ауербах (Ch. Auerbach) откриват явлението мутагенеза под въздействието на химикали.

Трети етап

Отразява напредъка в молекулярната биология и се отнася до използването на методи и принципи точни науки- физика, химия, математика, биофизика и др. - при изучаване на жизнените явления на молекулярно ниво. Обекти на генетични изследвания са били гъбички, бактерии и вируси.

На този етап са изследвани връзките между гените и ензимите и е формулирана теорията за "един ген - един ензим" (J. Beadle и E. Tatem, J. Lederberg, 1940): всеки ген контролира синтеза на един ензим; ензимът от своя страна контролира една реакция от редица биохимични трансформации, които са в основата на проявата на външна или вътрешна характеристика на организма.

През 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсън, разчитайки на резултатите от експерименти на генетици и биохимици и на данни от рентгенова дифракция, създават структурен модел на ДНК под формата на двойна спирала. ДНК моделът, който те предложиха, е в добро съгласие с биологичната функция на това съединение: способността да се самоудвоява генетичен материал и да го поддържа в поколения - от клетка на клетка.

Въпреки че историята на генетиката започва през 19 век, дори древните хора са забелязали, че животните и растенията предават своите характеристики през поколенията. С други думи, беше очевидно, че наследствеността съществува в природата. В този случай индивидуалните характеристики могат да се променят. Тоест освен наследственост има и изменчивост в природата. Наследствеността и изменчивостта са сред основните свойства на живата материя. За дълго време(до 19-20 век) истинската причина за съществуването им е била скрита от човека. Това породи редица хипотези, които могат да бъдат разделени на два вида: пряко наследяване и косвено наследяване.

Последователи пряко наследство(Хипократ, Ламарк, Дарвин и др.) приемат, че информацията от всеки орган и всяка част от тялото на родителския организъм се предава на дъщерния организъм чрез определени вещества (гемули според Дарвин), събрани в репродуктивните продукти. Според Ламарк следва, че увреждането или силното развитие на даден орган ще се предаде директно на следващото поколение. Хипотези непряко наследяване(Аристотел през 4 век пр. н. е., Вайсман през 19 век) твърдят, че репродуктивните продукти се образуват отделно в тялото и „не знаят“ за промените в органите на тялото.

Във всеки случай и двете хипотези търсят „субстрат“ на наследствеността и вариациите.

Историята на генетиката като наука започва с работата на Грегор Мендел (1822-1884), който през 60-те години провежда систематични и многобройни експерименти върху грах, установява редица модели на наследственост и първи прави предположения за организацията на наследствения материал. . Правилният избор на обекта на изследване, изследваните характеристики, както и научният късмет му позволиха да формулира три закона:

Мендел осъзнава, че наследственият материал е дискретен, представен от индивидуални наклонности, които се предават на потомството. Освен това всяка склонност е отговорна за развитието на определена характеристика на организма. Характеристиката се осигурява от двойка наклонности, които идват с репродуктивните клетки от двамата родители.

Докато научно откритиеНа Мендел не се отдава голямо значение. Законите му са преоткрити в началото на 20 век от няколко учени различни растенияи животни.

През 80-те години на 19 век са описани митоза и мейоза, по време на които хромозомите се разпределят редовно между дъщерните клетки. В началото на 20 век Т. Бовери и У. Сетън стигат до извода, че непрекъснатостта на свойствата в редица поколения организми се определя от непрекъснатостта на техните хромозоми. Тоест до този период от време научен святРазбрах в какви структури се крие „субстратът“ на наследствеността.

У. Батсън е открит закон за чистотата на гаметите, а науката за наследствеността и изменчивостта е наречена от него за първи път в историята генетика. В. Йохансен въвежда понятията в науката (1909) генотип и фенотип. По това време учените вече са разбрали това генът е елементарен наследствен фактор. Но неговата химическа природа все още не беше известна.

През 1906 г. е открит феномен на генно свързване, включително свързано с пола наследяване на белези. Концепцията за генотипа подчертава, че гените на организма не са просто набор от независими единици на наследствеността, те образуват система, в която се наблюдават определени зависимости.

Паралелно с изучаването на наследствеността се появиха открития на модели на променливост. През 1901 г. de Vries полага основите на доктрината за мутационната променливост, свързана с появата на промени в хромозомите, което води до промени в характеристиките. Малко по-късно беше открито, че те често възникват при излагане на радиация, определени химикали и т.н. Така беше доказано, че хромозомите са не само „субстратът“ на наследствеността, но и променливостта.

През 1910 г., до голяма степен обобщавайки по-ранни открития, групата на Т. Морган се развива хромозомна теория:

Гените са разположени върху хромозомите и са подредени линейно там.

Всяка хромозома има хомоложна хромозома.

От всеки родител потомството получава по една от всяка хомоложна хромозома.

Хомоложните хромозоми съдържат един и същ набор от гени, но алелите на гените могат да бъдат различни.

Гените, разположени на една и съща хромозома, се наследяват заедно(), при условие че са близо един до друг.

Наред с други неща, в началото на 20 век е открито екстрахромозомно или цитоплазмено наследство, свързано с митохондриите и хлоропластите.

Химическият анализ на хромозомите показа, че те се състоят от протеини и нуклеинова киселина. През първата половина на 20 век много учени са били склонни да вярват, че протеините са носители на наследственост и променливост.

През 40-те години на 20 век настъпва скок в историята на генетиката. Изследванията преминават на молекулярно ниво.

През 1944 г. е открито, че клетъчно вещество като е отговорно за наследствените характеристики. ДНК се признава за носител на генетична информация.Малко по-късно беше формулирано, че един ген кодира един полипептид.

През 1953 г. Д. Уотсън и Ф. Крик дешифрират структурата на ДНК. Оказа се, че това двойна спирала, съставена от нуклеотиди. Те създадоха пространствен модел на ДНК молекулата.

По-късно са открити следните свойства (60-те години):

Всяка аминокиселина на полипептид е кодирана от триплет(три азотни бази в ДНК).

Всяка аминокиселина е кодирана от един триплет или повече.

Тройките не се застъпват.

Четенето започва с началната тройка.

В ДНК няма "препинателни знаци".

През 70-те години настъпва друг качествен скок в историята на генетиката - развитието генното инженерство. Учените започват синтезират гени, променят геноми. По това време те активно учат молекулярни механизми, лежащи в основата на различни физиологични процеси.

През 90-те години геномите са секвенирани(дешифрира последователността на нуклеотидите в ДНК) на много организми. През 2003 г. беше завършен проектът за секвениране на човешкия геном. В момента има геномни бази данни. Това дава възможност за цялостно изучаване физиологични характеристики, болести на човека и други организми, както и определя родството между видовете. Последното позволи таксономията на живите организми да достигне ново ниво.

Раждането на генетиката в края на два века (1900 г.) е подготвено от всички предишни развития на биологичната наука. XIX век влезе в историята на биологията благодарение на две големи открития: клетъчната теория, формулирана от М. Шлейден и Т. Шван (1838 г.), и еволюционната доктрина на Чарлз Дарвин (1859 г.). И двете открития изиграха решаваща роля в развитието на генетиката. Клетъчната теория, която обявява клетката за основна структурна и функционална единица на всички живи същества, предизвиква повишен интерес към изучаването на нейната структура, което по-късно води до откриването на хромозомите и описанието на процеса на клетъчно делене. От своя страна теорията на Чарлз Дарвин засяга най-важните свойства на живите организми, които по-късно стават обект на изследване на генетиката - наследственост и изменчивост. И двете теории в края на XIX V. обединени от идеята за необходимостта от съществуването на материални носители на тези свойства, които трябва да бъдат разположени в клетките.

До началото на ХХ век. всички хипотези за механизмите на наследствеността са били чисто спекулативни. Така според теорията за пангенезиса на Чарлз Дарвин (1868 г.) всички клетки на тялото са разделени миниатюрни частици- гемули, които циркулират в кръвта и навлизат в зародишните клетки. След сливането на зародишните клетки, по време на развитието на нов организъм, от всяка геммула се образува клетка от същия тип, от която произхожда, притежаваща всички свойства, включително тези, придобити от родителите по време на живота. Корените на възгледите на Дарвин относно механизма на предаване на черти от родители към потомство чрез кръв се намират в натурфилософията на древногръцките философи, включително учението на Хипократ (5 век пр.н.е.).

Друга спекулативна хипотеза за наследствеността е представена през 1884 г. от K. Nägeli (немец). Той предположи, че специално вещество на наследствеността участва в предаването на наследствени наклонности към потомството - идиоплазма, състояща се от молекули, събрани в клетките в големи нишковидни структури - мицели. Мицелите са свързани в снопове и образуват мрежа, която пронизва всички клетки. Идиоплазмата присъства както в зародишните клетки, така и в соматичните клетки. Останалата част от цитоплазмата не участва в предаването на наследствените свойства. Тъй като не е подкрепена с факти, хипотезата на K. Nägeli обаче предвижда данни за съществуването и структурата на материалните носители на наследствеността.

А. Вайсман е първият, който посочва хромозомите като материални носители на наследствеността. В своята теория той изхожда от заключенията на немския цитолог Вилхелм Ру (1883) за линейното подреждане на наследствените фактори (хроматинови зърна) в хромозомите и надлъжното разделяне на хромозомите по време на деленето като възможен начин за разпределение на наследствения материал. Теорията за "зародишната плазма" на А. Вайсман получава окончателната си форма през 1892 г. Той вярва, че в организмите има специална субстанция на наследствеността - "зародишна плазма". Материалният субстрат на зародишната плазма е хроматиновата структура на ядрата на зародишните клетки. Зародишната плазма е безсмъртна, чрез зародишните клетки се предава на потомци, докато тялото на организма - сомата - е смъртно. Зародишната плазма се състои от отделни частици - биофори, всяка от които определя отделно свойство на клетките. Биофорите са групирани в детерминанти - частици, които определят специализацията на клетките. Те от своя страна се обединяват в структури, които са повече висок ред(иди), от които се образуват хромозомите (според терминологията на А. Вайсман -).

А. Вайсман отрече възможността за наследяване на придобити имоти. Източникът на наследствените промени, според неговото учение, са събитията, които се случват по време на процеса на оплождане: загубата на част от информацията (редукция) по време на узряването на зародишните клетки и смесването на детерминантите на бащата и майката, което води до поява на нови имоти. Теорията на А. Вайсман оказа огромно влияние върху развитието на генетиката, определяйки по-нататъшната посока на генетичните изследвания.

До началото на ХХ век. се създадоха реални предпоставки за развитието на генетичната наука. Решаваща роля изиграва преоткриването на законите на Г. Мендел през 1900 г. Чешкият любител изследовател, монахът от манастира Брун Грегор Мендел формулира основните закони на наследствеността още през 1865 г. Това стана възможно благодарение на разработването от него на първия научен генетичен метод, наречен „хибридологичен“. Тя се основава на система от кръстосвания, което прави възможно разкриването на модели на наследяване на черти. Мендел формулира три закона и правилото за „чистотата на гаметите“, които ще бъдат разгледани подробно в следващата лекция. Не по-малко (и може би повече) важен е фактът, че Мендел въвежда концепцията за наследствени наклонности (прототипи на гени), които служат като материална основа за развитието на черти, и изразява блестящо предположение за тяхното сдвояване в резултат на сливане на "чисти" гамети.

Изследванията на Мендел и неговите възгледи за механизма на наследяване изпреварват с няколко десетилетия развитието на науката. Дори спекулативните хипотези за природата на наследствеността, разгледани по-горе, бяха формулирани по-късно. Хромозомите все още не са били открити и процесът на клетъчно делене, който е в основата на предаването на наследствена информация от родители към потомци, не е бил описан. В това отношение съвременниците, дори онези, които като Чарлз Дарвин са били запознати с трудовете на Г. Мендел, не са успели да оценят откритието му. В продължение на 35 години той не беше търсен от биологичната наука.

Справедливостта триумфира през 1900 г., когато последва вторично преоткриване на законите на Мендел, едновременно и независимо от трима учени: Г. де Врис (холандски), К. Коренс (немски) и Е. Чермак (австриец). Повтаряйки експериментите на Мендел, те потвърдиха универсалния характер на моделите, които той откри. Мендел започва да се смята за основател на генетиката, а развитието на тази наука започва през 1900 г.

В историята на генетиката обикновено се разграничават два периода: първият е периодът на класическата или формална генетика (1900-1944 г.), а вторият е периодът на молекулярната генетика, който продължава и до днес. Основната особеност на първия период е, че природата на материалните носители на наследствеността остава неизвестна. Понятието „ген“, аналог на менделския наследствен фактор, въведено от датския генетик В. Йохансен, беше абстрактно. Ето един цитат от неговия труд от 1909 г.: „Свойствата на един организъм се определят от специални, при определени обстоятелства, отделими една от друга и следователно до известна степен независими единици или елементи в зародишните клетки, които наричаме гени. Понастоящем е невъзможно да се формира някаква определена представа за природата на гените, можем да се задоволим само с факта, че такива елементи наистина съществуват. Но дали те са химически единици? Все още не знаем нищо за това.” Въпреки липсата на знания за физикохимичната природа на гена, през този период са открити основните закони на генетиката и са разработени генетични теории, които са в основата на тази наука.

Преоткриването на законите на Мендел през 1900 г. води до бързото разпространение на неговото учение и многобройни, най-често успешни, опити на изследователи в различни страни върху различни обекти (кокошки, пеперуди, гризачи и др.) да потвърдят универсалния характер на неговите закони. По време на тези експерименти бяха разкрити нови модели на наследяване. През 1906 г. английските учени У. Батсън и Р. Пунет описват първия случай на отклонение от законите на Мендел, по-късно наречен генно свързване. През същата година английският генетик Л. Донкастър в експерименти с пеперуда открива феномена на връзката на признака с пола. По същото време, в началото на ХХв. Започва изучаването на устойчивите наследствени промени в мутациите (G. de Vries, S. Korzhinsky) и се появяват първите трудове по популационна генетика. През 1908 г. Г. Харди и В. Вайнберг формулират основния закон на популационната генетика за постоянството на генните честоти.

Но най-важните изследвания от периода на класическата генетика са произведенията на изключителния американски генетик Т. Морган и неговите ученици. Т. Морган е основател и лидер на най-голямата в света генетична школа, от която произлиза цяла плеяда талантливи генетици. В своите изследвания Морган е първият, който използва плодовата мушица Drosophila, която се превръща в любим генетичен обект и продължава да бъде такъв и днес. Изследването на феномена на генната връзка, открит от W. Betson и R. Punnett, позволи на Morgan да формулира основните принципи на хромозомната теория за наследствеността, която ще разгледаме подробно по-долу. Основната теза на тази основна генетична теория е, че гените са подредени в линеен ред върху хромозомата, като мъниста на връв. Въпреки това дори през 1937 г. Морган пише, че между генетиците няма съгласие относно природата на гена - дали те са реални или абстракция. Но той отбеляза, че във всеки случай генът е свързан със специфична хромозома и може да бъде локализиран там чрез чист генетичен анализ.

Морган и неговите колеги (Т. Пейнтър, К. Бриджис, А. Стъртевант и др.) Провеждат редица други изключителни изследвания: разработен е принципът на генетичното картографиране, създадена е хромозомна теория за определяне на пола и структурата на Изследвани са политеновите хромозоми.

Важно събитие в периода на класическата генетика е развитието на работата по изкуствена мутагенеза, първите данни за която са получени през 1925 г. в СССР от G.A. Надсън и Т.С. Филипов в експерименти за облъчване на дрождени клетки с радий. От решаващо значение за развитието на работата в тази насока са опитите на американския генетик Г. Мелер върху въздействието на рентгеновите лъчи върху дрозофила и разработването от него на методи за количествено отчитане на мутациите. Работата на G. Möller породи огромен брой експериментални изследвания, използващи рентгенови лъчи върху различни обекти. В резултат на това е установено тяхното универсално мутагенно действие. По-късно беше открито, че други видове радиация, като UV, както и висока температура и някои химически вещества. Първите химически мутагени са открити през 30-те години. в СССР в опитите на В.В. Сахарова, М.Е. Лобашев и С.М. Гершензон и техните служители. Няколко години по-късно тази посока придоби широк обхват, особено благодарение на изследванията на A.I. Рапопорт в СССР и С. Ауербах в Англия.

Изследванията в областта на експерименталната мутагенеза доведоха до бърз напредък в разбирането на процеса на мутация и до изясняване на редица въпроси, свързани с фината структура на гена.

Друга важна област на генетичните изследвания през периода на класическата генетика се отнася до изучаването на ролята на генетичните процеси в еволюцията. Основните трудове в тази област принадлежат на S. Wright, R. Fisher, J. Haldane и S.S. Четвериков. Със своите трудове те потвърдиха правилността на основните принципи на дарвинизма и допринесоха за създаването на нова съвременна синтетична теория за еволюцията, която е резултат от синтеза на теорията на Дарвин и популационната генетика.

От 1940 г. започва вторият период в развитието на световната генетика, който се нарича молекулярен, в съответствие с водещата позиция на тази посока на генетичната наука. Основна роля за бързия възход на молекулярната генетика изигра тясното сътрудничество на биолози с учени от други области на естествените науки (физика, математика, кибернетика, химия), в резултат на което бяха направени редица важни открития. През този период учените установяват химическата природа на гена, определят механизмите на неговото действие и контрол и правят още много важни открития, превърнали генетиката в една от основните биологични дисциплини, определящи прогреса на съвременното естествознание. Откритията на молекулярната генетика не опровергаха, а само разкриха дълбоките механизми на тези генетични модели, които бяха разкрити от официалните генетици.

Работата на J. Beadle и E. Tetum (САЩ) установи, че мутациите в хлебната плесен Neurospora crassa блокират различни етапи от клетъчния метаболизъм. Авторите предполагат, че гените контролират биосинтезата на ензимите. Появи се тезата: „един ген, един ензим“. През 1944 г. изследване на генетична трансформация в бактерии, проведено от американски учени (О. Ейвъри, К. Маклауд и М. Маккарти), показва, че ДНК е носител на генетична информация. По-късно това заключение беше потвърдено чрез изучаване на феномена на трансдукция (J. Lederberg и M. Zinder, 1952) - прехвърляне на информация от една бактериална клетка към друга с помощта на фагова ДНК.

Изброените изследвания определят повишения интерес към изучаването на структурата на ДНК, което води до създаването през 1953 г. на модел на ДНК молекулата от Дж. Уотсън (американски биолог) и Ф. Крик (английски химик). Наречен е двойна спирала, защото според модела е изграден от две полинуклеотидни вериги, усукани в спирала. ДНК е полимер, чиито мономери са нуклеотиди. Всеки нуклеотид се състои от петвъглеродна захар дезоксирибоза, остатък от фосфорна киселина и една от четирите азотни бази (аденин, гуанин, цитозин и тимин). Тази работа изигра важна роля в по-нататъшното развитие на генетиката и молекулярната биология.

Въз основа на този модел първоначално е постулиран (F. Crick) и след това експериментално доказан (M. Meselson и F. Stahl, 1957) полуконсервативен механизъм на синтез на ДНК, при който ДНК молекулата е разделена на две единични вериги, всяка от които от които служи за шаблон за синтеза на дъщерната верига. Синтезът се основава на принципа на комплементарност, дефиниран по-рано от E. Chargaff (1945), според който азотните бази на две ДНК вериги са разположени една срещу друга по двойки, като аденинът се свързва само с тимин (A-T) и гуанин към цитозин (G-C). Една от последиците от създаването на модела беше декодирането генетичен код— принципът на записване на генетична информация. Много научни екипи в различни страни са работили по този проблем. Успехът дойде при амер. генетик М. Ниренберг ( Нобелов лауреат), в чиято лаборатория е дешифрирана първата кодова дума, кодон. Тази дума се превърна в триплет YYY, последователност от три нуклеотида с една и съща азотна основа - урацил. В присъствието на иРНК молекула, състояща се от верига от такива нуклеотиди, се синтезира монотонен протеин, съдържащ последователно свързани остатъци от една и съща аминокиселина - фенилаланин. По-нататъшното дешифриране на кода беше въпрос на технология: използвайки матрици с различни комбинации от бази в кодоните, учените съставиха кодова таблица. Установени са всички характеристики на генетичния код: универсалност, триплетност, изроденост и неприпокриване. Декодирането на генетичния код по отношение на неговото значение за развитието на науката и практиката се сравнява с откриването на ядрената енергия във физиката.

След дешифриране на генетичния код и определяне на принципа на запис на генетична информация, учените започнаха да мислят как информацията се прехвърля от ДНК към протеин. Изследванията по този проблем са приключили пълно описаниемеханизъм за внедряване на генетична информация, който включва два етапа: транскрипция и транслация.

След определяне на химическата природа на гена и принципа на неговото действие възникна въпросът как се регулира работата на гените. За първи път се чува в изследванията на френските биохимици F. Jacob и J. Monod (1960), които разработват схема за регулиране на група гени, които контролират процеса на ферментация на лактоза в клетка на E. coli. Те въведоха концепцията за бактериален оперон като комплекс, който обединява всички гени (както структурни, така и регулаторни), обслужващи всяка част от метаболизма. По-късно правилността на тяхната схема беше доказана експериментално чрез изследване на различни мутации, засягащи различни структурни единици на оперона.

Постепенно се създава схема за механизма на регулация на еукариотния ген. Това беше улеснено от установяването на прекъснатата структура на някои гени и описанието на механизма на сплайсинг.

Повлиян от напредъка в изследването на структурата и функцията на гените в началото на 70-те години. ХХ век генетиците стигнаха до идеята да ги манипулират, преди всичко, като ги прехвърлят от клетка в клетка. Така се появи ново направление на генетичните изследвания - генното инженерство.

Основата за развитието на тази посока се формира от експерименти, по време на които са разработени методи за получаване на отделни гени. През 1969 г. в лабораторията на J. Beckwith лактозният оперон е изолиран от хромозомата на Е. coli с помощта на феномена на трансдукция. През 1970 г. за първи път е внедрен екип, ръководен от G. Corano химичен синтезген. През 1973 г. е разработен метод за получаване на ДНК фрагменти - генни донори - с помощта на рестрикционни ензими, които разрязват ДНК молекулата. И накрая, методът за получаване на гени е разработен въз основа на явлението обратна транскрипция, открито през 1975 г. от Д. Балтимор и Г. Темин. За да се въведат чужди гени в клетките, на базата на плазмиди, вируси, бактериофаги и транспозони (мобилни генетични елементи) са конструирани различни вектори - молекули-носители, които извършват процеса на прехвърляне. Комплексът вектор-ген беше наречен рекомбинантна молекула. Първата рекомбинантна фагова ДНК-базирана молекула е конструирана през 1974 г. (R. Murray и D. Murray). През 1975 г. са разработени методи за клониране на клетки и фаги с вмъкнати гени.

Още в началото на 70-те години. Получени са първите резултати от експерименти в областта на генното инженерство. По този начин рекомбинантна молекула, съдържаща два различни гена за резистентност към антибиотици (тетрациклин и стрептомицин), беше въведена в клетка на E. coli, след което клетката придоби резистентност към двете лекарства.

Наборът от вектори и въведени гени постепенно се разширява и технологията за трансфер се подобрява. Това направи възможно широкото използване на методите на генното инженерство за промишлени цели (биотехнологии), предимно в интерес на медицината и селското стопанство. Бактериите са предназначени да произвеждат биологично активни вещества. Това даде възможност да се установи в необходимия мащаб синтеза на такива лекарства, необходими за хората като инсулин, соматостатин, интерферон, триптофан и др. голям бройтрансгенни растения, които са придобили ценни свойства (устойчивост на вредители, суша, високо съдържание на протеин и др.) в резултат на въвеждането на чужди гени в техния геном.

През 70-те години започна работа по секвениране на геномите на различни обекти, от бактериофаги до хора.

Специално внимание заслужава международната генетична програма „Човешки геном“, чиято цел е напълно да дешифрира човешкия генетичен код и да картографира неговите хромозоми. В бъдеще се планира интензивно развитие на нова област на медицинската генетика - генна терапия, която трябва да помогне за намаляване на риска от проява на вредни гени и по този начин да ограничи максимално генетичния товар.

История на развитието на генетиката в Русия

Формирането на генетиката в Русия се случи през второто десетилетие на ХХ век. Основателят на първата родна школа на генетиците е Юрий Александрович Филипченко. През 1916 г. той започва да изнася курс от лекции в университета в Санкт Петербург "Учението за наследствеността и еволюцията", в който той дава централно място на законите на Мендел и изследванията на Т. Морган. Той прави авторизиран превод на книгата на Морган „Генната теория“. Научните интереси на Ю.А. Филипченко лежеше в областта на наследствеността и изменчивостта на качествените и количествените признаци. Той обърна специално внимание на статистическите модели на променливостта. Ю.А. Филипченко написа редица отлични книги, сред които учебникът „Генетика“, по който са учили няколко поколения биолози у нас.

През същия период се формират още две научни генетични школи: едната в Института по експериментална биология (Москва) под ръководството на Николай Константинович Колцов, другата под ръководството на Николай Иванович Вавилов започва да се създава в Саратов, където е бил избран за университетски професор и окончателно се формира в Ленинград на базата на Всесъюзния институт по растениевъдство (ВИР).

Н.К. Колцов оглавява големия изследователски институт по експериментална биология в Москва. Той беше първият, който изрази идеята за макромолекулната организация на носителите на наследственост (хромозоми) и тяхното самоудвояване като механизъм за предаване на генетична информация. Идеи Н.К. Осигурен е Колцов силно влияниена известен учени от товапериод не само биолози, но и физици, чиито изследвания на генната структура доведоха до развитието на молекулярната генетика. от научна школаН.К. Колцов включва такива видни генетици като A.S. Серебровски, Б.Л. Астауров, Н.П. Дубинин, Н.В. Тимофеев-Ресовски, В.В. Сахаров и др.

Изключителен генетик и селекционер Н.И. Вавилов спечели широко признание за работата си в изучаването на световното земеделие и растителните ресурси. Автор е на учението за центровете на произход и разнообразие на културните растения и на учението за имунитета, както и на закона за хомоложните редове в наследствената изменчивост. Освен това той създава световна колекция от селскостопански и технически растения, включително известната колекция от сортове пшеница. Н.И. Вавилов се радваше на голям авторитет не само сред местните, но и сред чуждестранните учени. Създаден от него в Ленинград Всесъюзен институтучени от цял ​​свят дойдоха на работа. Признание за заслугите на Н.И. Вавилов е избран за президент на Международния генетичен конгрес, който се провежда през 1937 г. в Единбург. Обстоятелствата обаче не позволиха на Н.И. Вавилов да присъства на този конгрес.

Сериозен принос за развитието на теоретичната генетика направиха изследванията на професора от Московския университет Александър Сергеевич Серебровски и неговите млади колеги Н.П. Дубинина, Б.Н. Сидорова, И.И. Агол и др. През 1929 г. те откриват феномена на стъпковия алелизъм при Drosophila, което става първата стъпка към изоставянето на идеята за неделимостта на гена, която се е утвърдила сред генетиците. Формулирана е централна теория за генната структура, според която генът се състои от по-малки субединици - центрове, които могат да мутират независимо един от друг. Тези изследвания послужиха като тласък за развитието на работата по изследване на структурата и функцията на гена, което доведе до развитието на съвременната концепция за сложната вътрешна организация на гена. По-късно (през 1966 г.) за поредица от трудове в областта на теорията на мутациите Н.П. Дубинин е удостоен с Ленинска награда.

До началото на 40-те години. ХХ век В СССР генетиката беше в разцвета си. В допълнение към споменатите по-горе, трябва да се отбележат произведенията на B.L. Астауров относно регулирането на пола копринена бубагенетични методи; цитогенетични изследвания G.A. Левицки, произведения на А.А. Сапегина, К.К. Майстер, А.Р. Жебрака, Н.В. Цицин по генетика и растениевъдство; М.Ф. Иванов по генетика и животновъдство; В.В. Сахарова, М.Е. Лобашева, С.М. Гершензона, И.А. Rapoport върху химичната мутагенеза; С.Г. Левит и С.Н. Давиденков върху човешката генетика и работата на много други талантливи учени.

Въпреки това, политическата ситуация на конфронтация с капиталистическия свят, която се създаде в СССР в началото на Втората световна война, доведе до преследване на учени, работещи в областта на генетиката, която беше обявена за идеалистична буржоазна наука, а нейните привърженици бяха обявени за агенти на световния империализъм. Репресиите паднаха върху главите на много известни учени, включително Н.И. Вавилова, M.E. Лобашева, Г.Д. Карпеченко, С.М. Гершензон и много, много други. Генетиката е върната няколко десетилетия назад. T.D. изигра значителна роля в колапса на генетичната наука. Лисенко. Като обикновен агроном, той не можа да се издигне до нивото на класическата генетика с нейните абстрактни идеи за гена и затова просто отрече законите на Мендел, хромозомната теория на наследствеността на Морган и учението за мутациите. Лисенко прикрива своята научна непоследователност с щедри обещания за бърз възход на селското стопанство, използвайки методите, които защитава за промяна на растенията под влияние на условията на отглеждане, което печели подкрепата на И. В. лично. Сталин. Като щит Лисенко използва произведенията на изключителния селекционер I.V. Мичурина. За разлика от световната наука, нашата генетика започва да се нарича мичуринска. Подобна „чест“ доведе до репутацията на Мичурин като привърженик на идеите на Лисенко, която не напусна учения дори след краха на дейността на последния. Всъщност И.В. Мичурин беше изключителен практичен селекционер, овощар, който никога не е имал нищо общо с развитието теоретични основигенетична наука.

Домашната наука беше окончателно изчистена от „лисенковизма“ едва в средата на 60-те години. Много от учените, пострадали от репресии, излязоха от „подземието“, тези, които успяха да оцелеят, включително Н.В. Тимофеев-Ресовски, M.E. Лобашов, В.В. Сахаров и др. Запазените от тях традиции и големият потенциал, присъщ на техните ученици, допринесоха за бързия напредък, въпреки че изоставането от световното ниво, разбира се, се почувства. Въпреки това се издигаше ново поколение местни генетици, които трябваше да доведат тази наука до предишното й ниво. И отново се попълниха редиците на световноизвестни учени Руски имена: А.Н. Белозерски, В.А. Engelhardt, S.I. Алиханян, Р.Б. Хесина, А.С. Спирина, С.В. Шестакова, С.Г. Инге-Вечтомова, Ю.П. Алтухов и много други.

Но новите социални катаклизми, причинени от перестройката, които доведоха до изтичане на научни кадри в чужбина, отново попречиха на нашата наука да получи подходящия статут. Можем само да се надяваме, че младото поколение, опирайки се на основата, поставена от предишни светила, ще успее да изпълни тази благородна мисия.

Генетикасе отнася до биологичните науки. Името му идва от латинската дума geneo (раждам) или genus (род), което показва, че изучава наследствеността на организмите.

Наследствеността обикновено се разбира като способността на родителите да предадат своите характеристики и характеристики на своите родители на следващото поколение. Наследствеността е неразривно свързана с променливостта и следователно генетиката изучава и двете свойства на организма, тоест тя е наука за наследствеността и променливостта.

Генетиката като наука е все още много млада, тя съществува от 1900 г., когато трима учени в различни страни, Хуго де Фриз (1848 - 1935) в Холандия, Карл Корънс (1864 - 1933) в Германия и Ерих Чермак (1871 -1962) В Австрия бяха открити модели на разделяне в потомството на вътрешновидови хибриди на вечерна иглика, мак, датура и грах.

Оказа се, че тримата ботаници, които откриха моделите на сегрегация в потомството на вътрешновидови хибриди, просто „преоткриха“ моделите на наследяване, открити през 1865 г. Грегор Йохан Мендел (1822 - 1884) , съобщено от него през февруари и март и публикувано в „Процедури” на Дружеството на естествоизпитателите в град Брун (Бърно, Австро-Унгария, днешна Чехия) през 1866 г. в статията „ Експерименти с растителни хибриди”.

Като самостоятелна наука генетиката възниква от биологията през 1907 г. по предложение на учен Уилям Батсън (1861 - 1926) . Той предложи и името на новата наука. През годините генетиката постигна удивителен напредък.

Обикновено историята на генетиката се разделя на етапи класическа и молекулярна генетика. Въпреки това, според Николай Петрович Дубинин (1907 - 1988) , могат да се разграничат три етапа в развитието на генетиката,

Първи етап- Това е ерата на класическата генетика, продължила от 1900 до 1930 година. (поради успехите в класическата генетика на нашите учени този период понякога се нарича "руски"). Това беше времето на създаването на генната теория и хромозомната теория на наследствеността, развитието на учението за фенотипа и генотипа, взаимодействието на гените, генетичните принципи на индивидуалния подбор в селекцията, учението за мобилизиране на генетичните ресурси на планетата. за целите на подбора беше обосновано.

Втора фаза- 1930-1953 г - етап на неокласицизма в генетиката. Открита е възможността за изкуствени промени в гените и хромозомите - експериментална мутагенеза; откри, че ген - това е сложна система, която може да бъде разделена на части; обосновават се принципите на популационната генетика и еволюционната генетика; създадена е биохимичната генетика, изучаваща процесите на биосинтеза в клетките и организмите; получени са доказателства, че ДНК молекулите служат като основа за генетична информация; обосновават се принципите на медицинската и радиационната генетика. Получен е огромен фактически материал, който задълбочава принципите на класическата генетика, като същевременно преразглежда редица стари разпоредби.

Трети етап- от 1953 г. до днес - ерата на синтетичната генетика, когато е разкрита структурата и генетичното значение на молекулата на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК). По това време развитието на генната теория и теорията за мутацията, биохимичната и еволюционната генетика, човешката генетика и други клонове на генетиката са достигнали нови етапи и, съчетани с молекулярната генетика, осигуряват синтетичен подход към проблема с наследствеността.

За да се разбере развитието на генетиката, е необходимо да се направи кратък исторически преглед, да се спрем на възгледите на първите растителни хибридизатори, които изиграха голяма роля в историята на изучаването на явленията на наследствеността.

Опитите на човечеството да разбере феномена на наследствеността датира от древни времена. Тези явления могат да се наблюдават предимно при хора и домашни животни. Още тогава беше ясно, че участието на мъжкото семе е необходимо в зачеването и генерирането на човек, следователно идеите за явленията на развитието и наследствеността бяха свързани с едно или друго решение на въпроса за произхода на това семе. Алкемой (VI - началото на 5 век пр. н. е.), лекар и натурален философ, вярвал, че семето идва от мозъка; Демокрит (470 -380 г. пр. н. е.) вярва, че семето идва от всички части на тялото и също вярва Хипократ (V век пр.н.е.). Диоген (V век пр. н. е.) вярвали, че семето се образува от кората. Аристотел (384 - 322 пр. н. е.) вярва, че семенната течност се образува от кръв. Той беше наясно с кръстоски между различни видове. Тит Лукреций Кар (ок. 98-55 пр. н. е.) в поемата си „За природата на нещата” твърди, че „децата винаги зависят от двойното семе”: „Защото често бащите в своите собствено тялоте крият много първи принципи в разнообразна смесица, от поколение на поколение от бащи на бащи, следващи по наследство. Ето как Венера създава деца чрез теглене на жребий и съживява предци, коси, глас, лица в техните потомци.”

А.Е. Гайсиновичпоказва известно очакване от Лукреций на концепцията за наследствени фактори („първи принципи“), които определят предаването на потомците на индивидуални характеристики, характерни за предците, и тяхната независима комбинация („теглене на жребий“) въз основа на чиста случайност. По този начин Лукреций, така да се каже, предвиждаше моделите, установени от Г. Мендел.

Еволюцията на идеите за пола и размножаването при растенията протича по съвсем различен начин. Установено е, че не само древните гърци и римляни са знаели за съществуването на пола в растенията ( Херодот, Теофраст, Плиний ), но още по-рано (повече от 2000 г. пр. н. е.) вавилонците и асирийците извършват изкуствено опрашване на финикови палми. Аристотел вярва, че „в растенията женският пол не е отделен от мъжкия“, той знае за съществуването на двудомни растения. Теофраст , студент Аристотел (372 - 287 пр. н. е.), имал обширни познания за растенията, описал структурата на женските цветя и процеса на опрашване при много растения.

Колкото и оскъдни и противоречиви да са били знанията на древните автори за пола при растенията, те в много отношения са изпреварили науката на съвременността. Арабите са заимствали знанията си. За европейската наука това знание е загубено до 17 век. И практиката беше много по-напред от теорията, която в продължение на много векове беше под известно влияние на религиозни и философски учения, които в някои случаи възпрепятстваха признаването дори на очевидна истина.

През 1694г Рудолф Якоб Камерариус (1665 - 1721) открива мъжките и женските органи в растенията и необходимостта от опрашване за получаване на плодове. Той веднага осъзна значението на своето откритие по отношение на възможността за изкуствено производство на хибриди. Той написа:

„Новото тук е трудният въпрос: може ли женско растение да се оплоди от мъжко растение от друг вид, например женски коноп от мъжки хмел и т.н.; Ще учи ли ембрионът едновременно и колко се е променил?.

Още по-рано, през 16 век в Америка, вниманието на европейците е привлечено от „индийската зърнена култура“ - царевица. Още първите наблюдения показаха, че кочаните съдържат зърна с различни цветове: синьо, жълто, червено, бяло. Това невероятно явление се смяташе за неразбираема игра на природата.

На първия етап от развитието на учението за хибридизацията вниманието на учените и практикуващите селекционери беше насочено към проблема за половете в растенията;

хибридизацията се разглеждаше именно от гледна точка на доказване на тяхното съществуване, участието на мъжкия и женския пол в оплождането и предаването на двете характеристики на потомството.

Томас Феърчайлд, английски търговец и градинар, създава през 1717 г. първия изкуствен хибрид между Dianthus caryophyllus(червен карамфил) и D. barbatus(Уилям-ароматен). Хибридът приличаше на преходно растение между родителите си. Това първо „растително муле“ направи голямо впечатление на съвременниците си и стана широко известно.

Експериментите направиха особено впечатление на съвременниците

И. Г. Гледич(1714 - 1786), директор на Берлинската ботаническа градина, който опрашва плодната палма през 1749 г. с прашец от мъжка палма, изпратена от Лайпциг. Получените семена са засяти през 1750 г. и са покълнали, тоест доказано е наличието на пола в растенията.

През 1721 г. виден ботаник Филип Милър (1691 - 1771) наблюдава спонтанна хибридизация на сортове зеле.

американски ботаник Дж. Бартрам (1701 - 1774) през 1739 г. провежда експерименти за кръстосване на няколко вида от един и същи род лишеии получих странни смесени цветове от цветя.

Изключително важноимаше въпроси относно половото размножаване на растенията за Карла Линей (1707 - 1778). Неговата таксономия на класовете растения се основава на класификация, базирана на органи, образуващи плодове. За Линей основният критерий за характеристиките на вида е тяхното наследствено постоянство по време на половото размножаване.

През 1760г Джоузеф Готлиб Коелройтер (1733 -1806) започва своите експерименти в хибридизацията. По това време вече е установено наличието на пола в растенията, доказана е възможността за изкуствено опрашване и хибридизация и са разработени техните основни техники. И. Келройтерсчита хибридите за кръстоска между родителските форми. Той пръв установява явлението хетерозис, прилага аналитично кръстосване, но не успява да проникне дълбоко в същността на наблюдаваните от него явления.

Многобройни експерименти и изследвания върху хибриди поставиха въпрос пред естествените учени за видовете: могат ли да възникнат хибриди между видовете и постоянен ли е броят на видовете?

Томас Андрю Найт(1759 - 1838) се занимава с хибридизация плодови дървета, наблюдава доминирането на признаци в цвета на граха. Подобно на Koelreuther, той отбелязва мощното развитие на хибридите от първо поколение и установява принципите на опрашването, които Дарвин по-късно нарича закон, известен сега като „ Законът на Найт-Дарвин”:

„Природата се стреми към полов акт между съседни растения от един и същи вид.“

Работа с луковици Уилям Хърбърт (1778 - 1847), декан на катедралата в Манчестър, заключава през 1822 г., че не винаги има толкова много видове, колкото сега; следователно не само сортове, но и видове произхождат от различно времепрез вековете от няколко оригинални рода под влияние на климата, почвата и кръстосването.

През 1852 г. той започва своите изследвания върху хибридизацията Чарлз Нодин (1815 - 1899). Той споделя доктрината за изменчивостта на видовете, обяснява феномена на доминирането, като смята, че хибридите получават характеристики от баща и майка, но в различни количества. С. Ноденсе доближи много до разбирането на моделите на наследствеността, но много от неговите открития бяха полуинтуитивни по природа. Основната му заслуга С. Ноденвярваше, че с творбите си той открива нови начини за определяне на един вид и неговите граници: „Няма качествена разлика между видове, раси и разновидности“.

Открити са основните закони на наследствеността Грегор Йохан Мендел (1822 - 1884), монах от августинския манастир от австрийски град Brunne (сега Бърно, Чехия). Той е роден в селско семейство в Хайнцендорф и получава основното си образование в местното училище. През 1840 г. завършва гимназия, а през 1842 г. философско училище в Олмюц. През 1843 г. Г. Мендел постъпва в древния августински манастир Олд Брунс, където е посвещен като послушник под името Грегор. Страстта му към науката го кара да работи усилено, за да влезе във Виенския университет. С разрешението на епископ Г. Мендел постъпва като доброволец в университета, където в продължение на четири семестъра (1851 – 1853) изучава експериментална математика, физика, висша математика, химия, зоология, ботаника, физиология, фитопатология и ентомология. Връщайки се в манастира, Г. Мендел през 1854 г. става учител по физика и естествена история в реално училище в Брун. В същото време му е поверено управлението на колекциите по естествена история на училището. На 30 март 1868 г. Г. Мендел е избран за прелат на манастира.

Г. Мендел се заема да проучи въпроса за броя на поленовите зърна, участващи в оплождането. И, опрашвайки с едно единствено поленово зърно на Mirabilis jalapa, Г. Мендел получава 18 добре развити семена и от тях същия брой растения, повечето от които се развиват толкова великолепно, колкото растенията, произлезли от самоопрашване. След това преминава към експерименти с грах.

Около 1854 г. Г. Мендел започва да експериментира с грах (Pisum sativum).През 1856 г. той провежда първите експерименти за кръстосване на различни сортове грах, за да разбере как се наследяват индивидуалните характеристики на този организъм. Експериментите са провеждани до 1863 г. През 1865 г. резултатите от експериментите са докладвани на две срещи - на 8 февруари и 8 март. Кратки резюмета на докладите на Г. Мендел са публикувани в Брюн във вестник „Новини“ на 9 февруари и 10 март 1865 г. В края на 1866 г., по решение на членовете на Обществото, работата е публикувана в „Производствата“ на Обществото в Брун (Бърно) и се нарича „Опити върху растителни хибриди“. За своите експерименти Г. Мендел подлага на двугодишен тест 34 сорта грах, като от всеки от тях получава две поколения растения. От тях той избра 22 сорта грах, които имаха алтернативни разлики в 7 характеристики: формата на семената (гладка и набръчкана), цвета на техния ендосперм (жълт или зелен), кожата им (бяла или кафява), формата на зърната (изпъкнали или прехванати), техния цвят в незряло състояние (жълт или зелен), разположение на цветовете (аксиларни или апикални), височина на растението (високо или джудже).

Той се убеди, че те са наследствено чисти форми, тъй като в редица потомства не дават никакви отклонения от стандартните характеристики на сорта. След като кръстосва растения, които се различават по един признак, кръстосвайки полученото потомство едно с друго, той формулира два закона за наследствеността. Към тези закони беше добавен трети закон след кръстосване на растения, които се различаваха по две характеристики.