Histoire de la génétique en tant que science. Histoire du développement de la génétique (brièvement)

La génétique est la science biologique de l'hérédité et de la variabilité des organismes et des méthodes permettant de les contrôler.

La génétique peut à juste titre être considérée comme l'un des domaines les plus importants de la biologie. C'est la base scientifique pour le développement de méthodes pratiques de sélection, c'est-à-dire création de nouvelles races d'animaux, d'espèces végétales, de cultures de micro-organismes présentant les caractéristiques nécessaires aux humains.

Pendant des milliers d’années, les humains ont utilisé des techniques génétiques pour améliorer les animaux domestiques et les cultures sans comprendre les mécanismes qui sous-tendent ces techniques. À en juger par diverses données archéologiques, il y a déjà 6 000 ans, les hommes comprenaient que certaines caractéristiques physiques pouvaient être transmises d'une génération à l'autre. En sélectionnant certains organismes issus de populations naturelles et en les croisant entre eux, l’homme a créé des variétés améliorées de plantes et des races d’animaux possédant les propriétés dont il avait besoin.

Les gènes sont les unités élémentaires discrètes de l'hérédité et de la variabilité.

Le moine tchèque Gregor Mendel est considéré comme le père de la génétique. Il était professeur de physique et de sciences dans un lycée ordinaire, et tous ses temps libre consacré à la culture des plantes dans le jardin du monastère. Mendel ne l'a pas fait par intérêt gastronomique, mais pour étudier les modèles d'héritage des traits. Des expériences sur l'hybridation des plantes ont été menées avant Mendel, mais aucun de ses prédécesseurs n'a tenté d'analyser leurs résultats d'une manière ou d'une autre.

Mendel a pris des graines de pois à fleurs violettes et des graines d'une variété à fleurs blanches. Lorsque les plantes en poussaient et fleurissaient, il enlevait les étamines de la fleur violette et transférait le pollen de la fleur blanche vers son pistil. Après le temps imparti, des graines se sont formées, que Mendel a replantées dans son jardin au printemps suivant. Bientôt, de nouvelles plantes apparurent. Le résultat a dépassé toutes les attentes : les plantes se sont avérées avoir des fleurs violettes et il n'y en avait pas une seule blanche. Mendel a répété ses expériences plus d'une fois, mais le résultat était le même. Ainsi, les hybrides acquièrent toujours l'une des caractéristiques parentales.

Le résultat le plus important des expériences de Mendel : chez les hybrides obtenus en croisant des plantes avec différents signes, il n'y a pas de dissolution des caractères, et un caractère (plus fort ou, comme l'appelait Mendel, dominant) en supprime un autre (plus faible ou récessif).

Mais Mendel ne s’arrête pas là. Il a prélevé et croisé les plants de pois violets obtenus à la suite de cette expérience. En conséquence, des fleurs violettes et blanches ont émergé des bourgeons. Le trait de coloration blanche, disparu après le premier croisement, réapparaît. Le plus intéressant était qu'il y avait exactement 3 fois plus de plantes à fleurs violettes qu'à fleurs blanches.

Des résultats similaires ont été obtenus dans quatre autres expériences et, dans tous les cas, le rapport des caractères dominants et récessifs après le deuxième croisement était en moyenne de 3 : 1.

Les connaissances que possédait Mendel étaient insignifiantes, mais les conclusions qu'il tirait étaient bien en avance sur leur temps. Mendel a émis une hypothèse qui est rapidement devenue la loi la plus importante qu'il ait découverte. Il en vient à l'idée que les cellules sexuelles (gamètes) ne portent qu'une seule inclination de chacune des caractéristiques et sont pures des autres inclinations du même trait. Cette loi s'appelait la loi de la pureté des gamètes, qui n'a pas encore perdu de son importance. L’étude de l’hérédité a longtemps été associée à l’idée de son caractère corpusculaire. En 1866, Mendel proposait que les caractéristiques des organismes soient déterminées par des unités héréditaires, qu’il appelait « éléments ». Plus tard, on les a appelés « facteurs » et, finalement, gènes ; Il a été démontré que les gènes sont situés sur les chromosomes, avec lesquels ils se transmettent d'une génération à l'autre.

Malgré le fait que l'on en sache déjà beaucoup sur les chromosomes et la structure de l'ADN, il est très difficile de définir un gène ; jusqu'à présent, seules trois définitions possibles d'un gène ont été formulées :

a) le gène comme unité de recombinaison.

Sur la base de ses travaux sur la construction de cartes chromosomiques chez la drosophile, Morgan a postulé qu'un gène est la plus petite région d'un chromosome qui peut être séparée des régions adjacentes à la suite d'un croisement. Selon cette définition, un gène est une grande unité, une région spécifique d’un chromosome qui détermine un trait particulier d’un organisme ;

b) le gène comme unité de mutation.

À la suite de l'étude de la nature des mutations, il a été constaté que des changements dans les caractéristiques surviennent en raison de changements spontanés et aléatoires dans la structure du chromosome, dans la séquence de bases ou même dans une base. En ce sens, on pourrait dire qu’un gène est une paire de bases complémentaires dans la séquence nucléotidique de l’ADN, c’est-à-dire la plus petite région d'un chromosome pouvant subir une mutation.

c) le gène comme unité de fonction.

Comme on savait que les caractéristiques structurelles, physiologiques et biochimiques des organismes dépendent des gènes, il a été proposé de définir un gène comme la plus petite section d'un chromosome qui détermine la synthèse d'un produit spécifique.

Mais comme cela arrive souvent en science, les recherches qui auraient pu donner naissance à une nouvelle direction en biologie ont été oubliées pendant plusieurs décennies. La véritable histoire de la génétique a commencé en 1900, lorsque les modèles découverts par Mendel ont été à nouveau « découverts » par les scientifiques. Trois botanistes, le Néerlandais Hugo De Vries, l'Allemand K. Correns et l'Autrichien K. Chermak, ont étudié les schémas d'hérédité des traits lors des croisements.

De Vries a étudié l'onagre, le pavot et le datura et a découvert la loi des caractéristiques de division chez les hybrides. Correns a découvert la même loi du fractionnement, mais uniquement sur le maïs, et Chermak sur les pois. Ensuite, les scientifiques ont décidé d’étudier la littérature mondiale sur ces questions et sont tombés sur les recherches de Mendel. Il s’est avéré qu’ils n’ont rien découvert de nouveau et que les conclusions de Mendel étaient plus profondes que les leurs.

La renommée de Mendel s'est répandue instantanément. Partout dans le monde, de nombreux adeptes ont immédiatement répété son expérience sur divers objets. Même un terme spécial est apparu dans l'usage scientifique : « caractéristiques mendéliennes », c'est-à-dire des caractéristiques qui obéissent aux lois de Mendel.

La génétique en tant que science résout les problèmes suivants : étudie les moyens de stocker l'information génétique dans différents organismes (virus, bactéries, plantes, animaux et humains) et ses supports matériels ; analyse les modes de transmission informations héréditaires d'une génération de cellules et d'organismes à une autre ; identifie les mécanismes et les modèles de mise en œuvre de l'information génétique dans le processus développement individuel et l'influence des conditions environnementales sur eux ; étudie les modèles et les mécanismes de variabilité et son rôle dans le processus évolutif ; cherche des moyens de corriger les informations génétiques endommagées.

Pour résoudre des problèmes, différentes méthodes de recherche sont utilisées.

1. Méthode d'analyse hybridologique. Il permet d'identifier des modèles de transmission de caractéristiques individuelles lors de la reproduction sexuée des organismes.

2. La méthode cytogénétique permet d'étudier le caryotype des cellules du corps et d'identifier les mutations génomiques et chromosomiques.

3. La méthode généalogique implique l'étude des pedigrees des animaux et des humains et permet d'établir le type d'héritage d'un trait particulier, la zygosité des organismes et la probabilité de manifestation de traits dans les générations futures.

4. La méthode des jumeaux est basée sur l'étude de la manifestation de traits chez des jumeaux identiques et fraternels. Elle permet d'identifier le rôle de l'hérédité et de l'environnement extérieur dans la formation de caractéristiques spécifiques.

Plan de la conférence

Sujet de génétique. L'essence des phénomènes d'hérédité et de variabilité.

Méthodes génétiques.

Une brève histoire du développement de la génétique.

Recherche génétique en République de Biélorussie

Connexion de la génétique avec d'autres sciences.

Le sens de la génétique.

Question. Sujet de génétique. L'essence des phénomènes d'hérédité et de variabilité.

La génétique est la science de l'hérédité et de la variabilité des organismes vivants et des méthodes permettant de les contrôler ; est une science qui étudie l'hérédité et la variabilité des caractéristiques des organismes vivants.

Hérédité- Ce

1) la capacité des organismes à donner naissance à leur propre espèce ;

2) la capacité des organismes à transmettre (hériter) leurs caractéristiques et qualités de génération en génération ;

3) préservation de certaines variantes de caractéristiques au fil des générations.

Variabilité- c'est la capacité des organismes à changer en fonction des caractéristiques du corps ou de ses parties individuelles, ainsi que de leurs fonctions.

La variabilité est

1) l'existence de signes dans Formes variées(options);

2) l'apparition de différences entre organismes (parties d'un organisme ou groupes d'organismes) selon des caractéristiques individuelles.

Types de base d'héritage de traits

Héritage direct, dans lequel les variantes de traits sont préservées inchangées de génération en génération.

– lors de la multiplication végétative des plantes ;

– lors de l'autopollinisation des plantes ;

– lors de la reproduction d’animaux de race pure et de la pollinisation croisée de plantes de race pure.

Héritage indirect- c'est le type d'héritage qui s'observe lors de la reproduction sexuée des animaux et propagation des graines plantes.

Pour étudier l'héritage indirect, l'hybridation est nécessaire - le croisement d'organismes dont le génotype diffère.

Avec l'héritage indirect, certaines variantes de traits apparaissent à chaque génération (ces traits sont appelés dominants, « dominants »), tandis que d'autres variantes peuvent temporairement « disparaître » puis apparaître dans les générations suivantes (ces traits sont appelés récessifs, « en retrait »).

Types complexes d'héritage de traits Il est très difficile de prédire à l’avance l’émergence de nouvelles variantes de caractères. Dans certains cas, de nouvelles variantes de caractéristiques apparaissent « soudainement » que ni les parents, ni les grands-parents, ni les tantes et oncles n'avaient. L'héritage complexe de traits est possible à la fois sur la base de l'influence des conditions environnementales sur le développement de l'organisme et grâce à l'émergence de nouveaux gènes ou de nouvelles combinaisons de gènes présents dans l'organisme.

Question. Méthodes génétiques.

En génétique, comme dans d’autres sciences, de nombreuses méthodes sont utilisées pour mener des recherches. La génétique a ses propres méthodes de recherche spécifiques :

Analyse hybridologique- la principale méthode par laquelle le croisement délibéré de parents présentant certaines caractéristiques est effectué et la manifestation de ces caractéristiques dans les générations de descendants est observée.

Principes de l'analyse hybridologique :

1. Utiliser comme individus initiaux (parents) des formes qui ne produisent pas de division lors du croisement, c'est-à-dire formes constantes.

2. Analyse de l'héritage de paires individuelles de traits alternatifs, c'est-à-dire de traits représentés par deux options mutuellement exclusives.

3. Comptabilisation quantitative des formes libérées lors des croisements successifs et utilisation de méthodes mathématiques dans le traitement des résultats.

4. Analyse individuelle de la progéniture de chaque parent.

5. Sur la base des résultats du croisement, un schéma de croisement est élaboré et analysé.

Généalogique– consiste à analyser les pedigrees et permet de déterminer le type de transmission (dominante, récessive, autosomique ou liée au sexe) d'un trait, ainsi que son caractère monogénique ou polygénique. Sur la base des informations obtenues, la probabilité de manifestation du trait étudié chez la progéniture est prédite, ce qui a grande importance pour prévenir les maladies héréditaires.

Cytogénétique– étude des chromosomes : compter leur nombre, décrire la structure, le comportement lors de la division cellulaire, ainsi que le lien entre les modifications de la structure des chromosomes et la variabilité des caractéristiques.

Biochimique– basé sur l’étude de l’activité des systèmes enzymatiques. L'activité est évaluée soit par l'activité de l'enzyme elle-même, soit par le nombre de produits finaux de la réaction contrôlés par l'enzyme. L'étude de l'activité des systèmes enzymatiques permet d'identifier les mutations génétiques qui sont à l'origine de maladies métaboliques, par exemple la phénylcétonurie, la drépanocytose.

Moléculaire– permet d'analyser des fragments d'ADN, de trouver et d'isoler des gènes individuels, d'établir la séquence de nucléotides (portant des informations héréditaires).

question. Une brève histoire du développement de la génétique.

Médecin célèbre La Grèce ancienne Hippocrate croyait que dans l'ovule, ou dans le corps de la mère, il devait y avoir un organisme préformé, petit mais entièrement formé. Ces croyances sont devenues plus tard connues sous le nom de préformationnisme (du latin preforraatio - préformation). Le débat entre préformationnistes portait uniquement sur la localisation exacte de cet organisme - dans le principe féminin ou masculin.

Des points de vue opposés, selon lesquels l'organisme se développe à partir d'une masse homogène et sans structure, exprimés pour la première fois par Aristote, ont ensuite été développés et appelés épigenèse (du grec epi - après et genèse - développement).

C. Darwin a été le premier à mettre la biologie base scientifique. Il a montré que la base de l'évolution et de la sélection est l'action de l'hérédité, de la variabilité et de la sélection. Ces dispositions sont devenues la base de tout développement ultérieur de la génétique.

Première étape développement des sciences.

Elle a été marquée par la découverte par G. Mendel (1865) de la discrétion (divisibilité) des facteurs héréditaires et le développement de la méthode hybridologique, l'étude de l'hérédité, c'est-à-dire les règles de croisement des organismes et de prise en compte des traits de la progéniture. .

L'importance des découvertes de G. Mendel a été appréciée après la redécouverte de ses lois en 1900 par trois biologistes indépendamment les uns des autres : de Vries en Hollande, K. Correns en Allemagne et E. Cermak en Autriche.

En 1901 -1903 Hugo de Vries a avancé la théorie de la mutation de la variabilité, qui a joué un rôle majeur dans le développement ultérieur de la génétique.

Le travail du botaniste danois était important Wilhelm Ludwig Johannsen, qui a étudié les modes de transmission des lignées de haricots purs. Il a également formulé le concept de « population » (un groupe d'organismes de la même espèce vivant et se reproduisant dans une zone limitée), a proposé d'appeler « facteurs héréditaires » mendéliens par le terme « gène » et a donné des définitions des concepts de « génotype ». et « phénotype ».

Seconde phase

Elle se caractérise par un passage vers l'étude des phénomènes d'hérédité au niveau cellulaire (cytogénétique). T. Boveri (1902-1907), W. Sutton et E. Wilson (1902-1907) ont établi la relation entre les lois mendéliennes de l'hérédité et la répartition des chromosomes au cours de la division cellulaire (mitose) et de la maturation des cellules germinales (méiose).

Les études menées sur les mouches drosophiles par le généticien américain T. G. Morgan et ses collègues (1910-1911) furent d'une importance décisive pour étayer la théorie chromosomique de l'hérédité.

Morgan a également établi des modèles de transmission de traits liés au sexe.

L'étape suivante consistait à établir la nature chimique des gènes chromosomiques. Le généticien soviétique N.K. Koltsov fut l'un des premiers à développer l'idée de leur nature macromoléculaire (1927), et N.V. Timofeev-Resovsky et co-auteurs au milieu des années 30. 20ième siècle calculé le volume approximatif du gène.

Pour la première fois en 1925, les microbiologistes soviétiques G.A. Nadson et G.S. Filippov a montré qu'après irradiation des cellules de levure rayonnement ionisant diverses races radio apparaissent, dont les propriétés sont reproduites dans la progéniture. En 1927, N.J. Muller, dans des expériences précises sur la drosophile, prenant en compte la dose de rayonnement, établit l'apparition de nouvelles mutations héréditaires. Plus tard, I.A. Rapoport et Auerbach (Ch. Auerbach) ont découvert le phénomène de mutagenèse sous l'influence de produits chimiques.

Troisième étape

Reflète les progrès de la biologie moléculaire et concerne l’utilisation de méthodes et de principes sciences exactes- physique, chimie, mathématiques, biophysique, etc. - dans l'étude des phénomènes vitaux au niveau moléculaire. Les objets de la recherche génétique étaient les champignons, les bactéries et les virus.

A ce stade, les relations entre gènes et enzymes sont étudiées et la théorie « un gène - une enzyme » est formulée (J. Beadle et E. Tatem, J. Lederberg, 1940) : chaque gène contrôle la synthèse d'une enzyme ; l'enzyme, à son tour, contrôle une réaction à partir d'un certain nombre de transformations biochimiques qui sont à la base de la manifestation d'une caractéristique externe ou interne d'un organisme.

En 1953, F. Crick et J. Watson, s'appuyant sur les résultats d'expériences de généticiens et de biochimistes et sur les données de diffraction des rayons X, créèrent un modèle structurel d'ADN en forme de double hélice. Le modèle d'ADN qu'ils ont proposé est en bon accord avec la fonction biologique de ce composé : la capacité à s'auto-dupliquer le matériel génétique et à le maintenir au fil des générations, de cellule en cellule.

Bien que l’histoire de la génétique ait commencé au XIXe siècle, même les peuples anciens ont remarqué que les animaux et les plantes transmettaient leurs caractéristiques au fil des générations. En d’autres termes, il était évident que l’hérédité existe dans la nature. Dans ce cas, les caractéristiques individuelles peuvent changer. Autrement dit, en plus de l'hérédité, il existe une variabilité de nature. L'hérédité et la variabilité font partie des propriétés fondamentales de la matière vivante. Pendant longtemps(jusqu'aux XIXe-XXe siècles) la véritable raison de leur existence était cachée à l'homme. Cela a donné lieu à un certain nombre d'hypothèses qui peuvent être divisées en deux types : l'héritage direct et l'héritage indirect.

Suiveurs héritage direct(Hippocrate, Lamarck, Darwin, etc.) ont supposé que les informations de chaque organe et de chaque partie du corps de l'organisme parent sont transmises à l'organisme fille par l'intermédiaire de certaines substances (les gémules selon Darwin), collectées dans les produits reproducteurs. Selon Lamarck, il s'ensuivait que les dommages ou le fort développement d'un organe seraient directement transmis à la génération suivante. Hypothèses héritage indirect(Aristote au 4ème siècle avant JC, Weisman au 19ème siècle) affirmait que les produits reproducteurs se forment séparément dans le corps et « ne connaissent pas » les changements dans les organes du corps.

Quoi qu’il en soit, les deux hypothèses recherchaient un « substrat » d’hérédité et de variation.

L'histoire de la génétique en tant que science a commencé avec les travaux de Gregor Mendel (1822-1884), qui, dans les années 60, a mené de nombreuses expériences systématiques sur les pois, a établi un certain nombre de modèles d'hérédité et a été le premier à formuler des hypothèses sur l'organisation du matériel héréditaire. . Le bon choix de l'objet d'étude, les caractéristiques étudiées, ainsi que la chance scientifique lui ont permis de formuler trois lois :

Mendel s'est rendu compte que le matériel héréditaire est discret, représenté par des inclinations individuelles transmises à la progéniture. De plus, chaque inclination est responsable du développement d'une certaine caractéristique de l'organisme. Le trait est fourni par une paire d’inclinations associées aux cellules reproductrices des deux parents.

Alors que découverte scientifique Mendel n'avait pas beaucoup d'importance. Ses lois ont été redécouvertes au début du XXème siècle par plusieurs scientifiques différentes plantes et les animaux.

Dans les années 80 du 19ème siècle, la mitose et la méiose ont été décrites, au cours desquelles les chromosomes sont régulièrement répartis entre les cellules filles. Au début du XXe siècle, T. Boveri et W. Setton arrivaient à la conclusion que la continuité des propriétés dans un certain nombre de générations d'organismes est déterminée par la continuité de leurs chromosomes. Autrement dit, à cette période monde scientifique J'ai compris dans quelles structures réside le « substrat » de l'hérédité.

W. Batson a été découvert loi de la pureté des gamètes, et la science de l'hérédité et de la variabilité fut appelée par lui pour la première fois dans l'histoire la génétique. V. Johansen a introduit les concepts dans la science (1909) génotype et phénotype. A cette époque, les scientifiques se rendaient déjà compte que un gène est un facteur héréditaire élémentaire. Mais sa nature chimique n’était pas encore connue.

En 1906, il a été ouvert phénomène de liaison génétique, y compris héritage de traits lié au sexe. Le concept de génotype soulignait que les gènes d'un organisme ne sont pas simplement un ensemble d'unités héréditaires indépendantes, ils forment un système dans lequel certaines dépendances sont observées.

Parallèlement à l'étude de l'hérédité, des découvertes de modèles de variabilité ont eu lieu. En 1901, de Vries a jeté les bases de la doctrine de la variabilité mutationnelle associée à l'apparition de changements dans les chromosomes, ce qui conduit à des changements dans les caractéristiques. Un peu plus tard, on a découvert qu'ils surviennent souvent lorsqu'ils sont exposés à des radiations, à certains produits chimiques, etc. Ainsi, il a été prouvé que les chromosomes ne sont pas seulement le « substrat » de l'hérédité, mais aussi de la variabilité.

En 1910, généralisant largement les découvertes antérieures, le groupe de T. Morgan développa théorie des chromosomes:

Les gènes sont situés sur les chromosomes et y sont disposés linéairement.

Chaque chromosome en possède un homologue.

De chaque parent, la progéniture reçoit un de chaque chromosome homologue.

Les chromosomes homologues contiennent le même ensemble de gènes, mais les allèles des gènes peuvent être différents.

Les gènes situés sur le même chromosome sont hérités ensemble() à condition qu'ils soient proches les uns des autres.

Entre autres choses, l'hérédité extrachromosomique, ou cytoplasmique, associée aux mitochondries et aux chloroplastes a été découverte au début du 20e siècle.

L'analyse chimique des chromosomes a montré qu'ils sont constitués de protéines et acides nucléiques. Dans la première moitié du XXe siècle, de nombreux scientifiques étaient enclins à croire que les protéines étaient porteuses d'hérédité et de variabilité.

Dans les années 40 du 20e siècle, un bond s'est produit dans l'histoire de la génétique. La recherche évolue au niveau moléculaire.

En 1944, on a découvert qu'une substance cellulaire telle que la est responsable des caractéristiques héréditaires. L'ADN est reconnu comme porteur de l'information génétique. Un peu plus tard, il fut formulé que un gène code pour un polypeptide.

En 1953, D. Watson et F. Crick ont ​​déchiffré la structure de l'ADN. Il s'est avéré que ceci double hélice composée de nucléotides. Ils ont créé un modèle spatial de la molécule d'ADN.

Plus tard, les propriétés suivantes ont été découvertes (années 60) :

Chaque acide aminé d'un polypeptide est codé par un triplet(trois bases azotées dans l'ADN).

Chaque acide aminé est codé par un triplet ou plus.

Les triplés ne se chevauchent pas.

La lecture commence par le triolet de départ.

Il n’y a pas de « signes de ponctuation » dans l’ADN.

Dans les années 70, un autre saut qualitatif s'est produit dans l'histoire de la génétique : le développement ingénierie génétique. Les scientifiques commencent synthétiser des gènes, modifier les génomes. En ce moment, ils étudient activement mécanismes moléculaires sous-jacents à divers processus physiologiques.

Dans les années 90 les génomes sont séquencés(déchiffre la séquence de nucléotides dans l'ADN) de nombreux organismes. En 2003, le projet de séquençage du génome humain a été achevé. Actuellement il y a bases de données génomiques. Cela permet d’étudier en profondeur caractéristiques physiologiques, les maladies des humains et d'autres organismes, ainsi que déterminer la relation entre les espèces. Cette dernière a permis à la taxonomie des organismes vivants d’atteindre un nouveau niveau.

La naissance de la génétique au tournant de deux siècles (1900) a été préparée par tous les développements antérieurs de la science biologique. XIXème siècle est entré dans l'histoire de la biologie grâce à deux grandes découvertes : la théorie cellulaire formulée par M. Schleiden et T. Schwann (1838), et la doctrine évolutionniste de Charles Darwin (1859). Ces deux découvertes ont joué un rôle décisif dans le développement de la génétique. La théorie cellulaire, selon laquelle la cellule est l'unité structurelle et fonctionnelle de base de tous les êtres vivants, a suscité un intérêt croissant pour l'étude de sa structure, ce qui a conduit plus tard à la découverte des chromosomes et à une description du processus de division cellulaire. À son tour, la théorie de Charles Darwin concernait les propriétés les plus importantes des organismes vivants, qui devinrent plus tard le sujet de l'étude de la génétique - l'hérédité et la variabilité. Les deux théories dans fin XIX V. unis par l'idée de la nécessité de l'existence de supports matériels de ces propriétés, qui devraient être localisés dans les cellules.

Jusqu'au début du XXe siècle. toutes les hypothèses sur les mécanismes de l'hérédité étaient purement spéculatives. Ainsi, selon la théorie de la pangenèse de Charles Darwin (1868), toutes les cellules du corps sont séparées minuscules particules- les gemmules qui circulent dans la circulation sanguine et pénètrent dans les cellules germinales. Après la fusion des cellules germinales, lors du développement d'un nouvel organisme, à partir de chaque gemmule se forme une cellule du même type dont elle est issue, possédant toutes les propriétés, y compris celles acquises par les parents au cours de la vie. Les racines des vues de Darwin concernant le mécanisme de transmission des traits des parents à la progéniture par le sang se trouvent dans la philosophie naturelle des philosophes grecs anciens, y compris les enseignements d'Hippocrate (Ve siècle avant JC).

Une autre hypothèse spéculative sur l'hérédité a été avancée en 1884 par K. Nägeli (allemand). Il a suggéré qu'une substance spéciale de l'hérédité participe à la transmission des inclinations héréditaires à la progéniture - l'idioplasme, constitué de molécules collectées dans les cellules en grandes structures filiformes - les micelles. Les micelles sont reliées en faisceaux et forment un réseau qui imprègne toutes les cellules. L'idioplasme est présent dans les cellules germinales et les cellules somatiques. Le reste du cytoplasme ne participe pas à la transmission des propriétés héréditaires. N'étant pas étayée par des faits, l'hypothèse de K. Nägeli anticipait cependant des données sur l'existence et la structure des porteurs matériels de l'hérédité.

A. Weisman a été le premier à désigner les chromosomes comme porteurs matériels de l'hérédité. Dans sa théorie, il s'est basé sur les conclusions du cytologue allemand Wilhelm Roux (1883) sur la disposition linéaire des facteurs héréditaires (grains de chromatine) dans les chromosomes et la division longitudinale des chromosomes lors de la division comme moyen possible de distribution du matériel héréditaire. La théorie du « plasma germinatif » d'A. Weissman a reçu sa forme définitive en 1892. Il croyait que dans les organismes il existe une substance spéciale de l'hérédité - le « plasma germinatif ». Le substrat matériel du matériel génétique est la structure chromatinienne des noyaux des cellules germinales. Le plasma germinatif est immortel, il est transmis aux descendants par les cellules germinales, tandis que le corps de l'organisme - le soma - est mortel. Le matériel génétique est constitué de particules discrètes - des biophores, dont chacun détermine une propriété distincte des cellules. Les biophores sont regroupés en déterminants - des particules qui déterminent la spécialisation des cellules. À leur tour, ils s’unissent en structures plus ordre élevé(ides) à partir desquels se forment les chromosomes (selon la terminologie de A. Weisman -).

A. Weisman a nié la possibilité d'hériter des propriétés acquises. La source des changements héréditaires, selon son enseignement, sont les événements qui se produisent au cours du processus de fécondation : la perte de certaines informations (réduction) lors de la maturation des cellules germinales et le mélange des déterminants du père et de la mère, conduisant à la apparition de nouvelles propriétés. La théorie d'A. Weisman a eu un impact énorme sur le développement de la génétique, déterminant l'orientation future de la recherche génétique.

Au début du XXe siècle. de véritables conditions préalables ont été créées pour le développement de la science génétique. La redécouverte des lois de G. Mendel en 1900 joue un rôle déterminant. Le chercheur amateur tchèque, moine du monastère de Brunn, Gregor Mendel, a formulé les lois fondamentales de l'hérédité en 1865. Cela est devenu possible grâce au développement de la première méthode génétique scientifique, appelée « hybridologique ». Il reposait sur un système de croisements, qui permettait de révéler des schémas d'héritage des traits. Mendel a formulé trois lois et la règle de « pureté des gamètes », qui seront discutées en détail dans la prochaine conférence. Non moins (et peut-être plus) important était le fait que Mendel a introduit le concept d'inclinations héréditaires (prototypes de gènes), qui servent de base matérielle au développement de traits, et a exprimé une brillante hypothèse sur leur appariement à la suite de la fusion de gamètes « purs ».

Les recherches de Mendel et ses vues sur le mécanisme de l'héritage étaient en avance de plusieurs décennies sur le développement de la science. Même les hypothèses spéculatives évoquées ci-dessus sur la nature de l’hérédité ont été formulées plus tard. Les chromosomes n'avaient pas encore été découverts et le processus de division cellulaire, qui est à la base de la transmission des informations héréditaires des parents à la progéniture, n'avait pas été décrit. À cet égard, les contemporains, même ceux qui, comme Charles Darwin, connaissaient les travaux de G. Mendel, n'ont pas apprécié sa découverte. Pendant 35 ans, la science biologique n’en a pas demandé.

La justice a triomphé en 1900, lorsqu’une redécouverte secondaire des lois de Mendel a suivi, simultanément et indépendamment, par trois scientifiques : G. de Vries (néerlandais), K. Correns (allemand) et E. Cermak (autrichien). En répétant les expériences de Mendel, ils ont confirmé le caractère universel des modèles qu'il a découverts. Mendel a commencé à être considéré comme le fondateur de la génétique et le développement de cette science a commencé en 1900.

Dans l’histoire de la génétique, on distingue généralement deux périodes : la première est la période de la génétique classique ou formelle (1900-1944) et la seconde est la période de la génétique moléculaire, qui se poursuit jusqu’à nos jours. La caractéristique principale de la première période est que la nature des porteurs matériels de l'hérédité reste inconnue. Le concept de « gène », analogue du facteur héréditaire mendélien, introduit par le généticien danois V. Johansen, était abstrait. Voici une citation de son œuvre de 1909 : « Les propriétés d'un organisme sont déterminées par des unités ou éléments spéciaux, dans certaines circonstances, séparables les uns des autres et donc dans une certaine mesure indépendants dans les cellules germinales, que nous appelons gènes. Il est actuellement impossible de se faire une idée précise sur la nature des gènes ; on ne peut que se contenter du fait que de tels éléments existent réellement. Mais s’agit-il d’entités chimiques ? Nous n’en savons encore rien. » Malgré le manque de connaissances sur la nature physico-chimique du gène, c'est au cours de cette période que les lois fondamentales de la génétique ont été découvertes et que des théories génétiques ont été développées qui ont constitué le fondement de cette science.

La redécouverte des lois de Mendel en 1900 entraîne une diffusion rapide de ses enseignements et de nombreuses tentatives, le plus souvent réussies, de chercheurs de différents pays sur différents objets (poulets, papillons, rongeurs, etc.) pour confirmer le caractère universel de ses lois. Au cours de ces expériences, de nouveaux modèles de transmission ont été révélés. En 1906, les scientifiques anglais W. Batson et R. Punnett ont décrit le premier cas d'écart par rapport aux lois de Mendel, appelé plus tard liaison génétique. La même année, le généticien anglais L. Doncaster, lors d'expériences sur un papillon, découvre le phénomène de liaison d'un trait avec le sexe. Au même moment, au début du XXe siècle. L'étude des modifications héréditaires persistantes des mutations commence (G. de Vries, S. Korzhinsky) et les premiers travaux sur la génétique des populations apparaissent. En 1908, G. Hardy et V. Weinberg ont formulé la loi fondamentale de la génétique des populations sur la constance des fréquences des gènes.

Mais les études les plus importantes de la période de la génétique classique furent les travaux de l'éminent généticien américain T. Morgan et de ses étudiants. T. Morgan est le fondateur et le leader de la plus grande école de génétique au monde, d'où est issue toute une galaxie de généticiens talentueux. Dans ses recherches, Morgan a été le premier à utiliser la mouche des fruits, la drosophile, qui est devenue un objet génétique favori et continue de l'être aujourd'hui. L'étude du phénomène de liaison génétique, découverte par W. Betson et R. Punnett, a permis à Morgan de formuler les principes de base de la théorie chromosomique de l'hérédité, que nous examinerons en détail ci-dessous. La thèse principale de cette théorie génétique fondamentale était que les gènes sont disposés dans un ordre linéaire sur le chromosome, comme des perles sur un fil. Cependant, même en 1937, Morgan écrivait qu'il n'y avait pas d'accord parmi les généticiens sur la nature du gène - s'il s'agissait d'un gène réel ou d'une abstraction. Mais il a noté que dans tous les cas, le gène est associé à un chromosome spécifique et peut y être localisé grâce à une analyse génétique pure.

Morgan et ses collègues (T. Paynter, K. Bridges, A. Sturtevant, etc.) ont mené plusieurs autres études marquantes : le principe de la cartographie génétique a été développé, une théorie chromosomique de la détermination du sexe a été créée et la structure de Les chromosomes polytènes ont été étudiés.

Un événement important de la période de la génétique classique fut le développement des travaux sur la mutagenèse artificielle, dont les premières données furent obtenues en 1925 en URSS par G.A. Nadson et T.S. Filippov dans des expériences sur l'irradiation de cellules de levure avec du radium. Les expériences du généticien américain G. Meller sur les effets des rayons X sur la drosophile et son développement de méthodes d'enregistrement quantitatif des mutations ont été d'une importance décisive pour le développement des travaux dans cette direction. Les travaux de G. Möller ont donné lieu à un très grand nombre d'études expérimentales utilisant les rayons X sur divers objets. En conséquence, leur effet mutagène universel a été établi. Plus tard, on a découvert que d'autres types de rayonnements, tels que les UV, ainsi que les températures élevées et certains substances chimiques. Les premiers mutagènes chimiques ont été découverts dans les années 30. en URSS dans les expériences de V.V. Sakharova, M.E. Lobashev et S.M. Gershenzon et leurs employés. Quelques années plus tard, cette direction prend une large ampleur, notamment grâce aux recherches d'A.I. Rapoport en URSS et S. Auerbach en Angleterre.

Les recherches dans le domaine de la mutagenèse expérimentale ont permis de progresser rapidement dans la compréhension du processus de mutation et de clarifier un certain nombre de questions liées à la structure fine du gène.

Un autre domaine important de la recherche génétique au cours de la période de la génétique classique concernait l'étude du rôle des processus génétiques dans l'évolution. Les travaux fondateurs dans ce domaine appartiennent à S. Wright, R. Fisher, J. Haldane et S.S. Chetverikov. Avec leurs travaux, ils ont confirmé l'exactitude des principes fondamentaux du darwinisme et ont contribué à la création d'une nouvelle théorie synthétique moderne de l'évolution, résultat d'une synthèse de la théorie de Darwin et de la génétique des populations.

Depuis 1940, a commencé la deuxième période du développement de la génétique mondiale, appelée moléculaire, conformément à la position de leader de cette direction de la science génétique. Le rôle principal dans l'essor rapide de la génétique moléculaire a été joué par l'alliance étroite des biologistes avec des scientifiques d'autres domaines des sciences naturelles (physique, mathématiques, cybernétique, chimie), à ​​la suite de laquelle un certain nombre de découvertes importantes ont été réalisées. Au cours de cette période, les scientifiques ont établi la nature chimique du gène, déterminé les mécanismes de son action et de son contrôle et ont fait de nombreuses autres découvertes importantes qui ont fait de la génétique l'une des principales disciplines biologiques déterminant le progrès des sciences naturelles modernes. Les découvertes de la génétique moléculaire n'ont pas réfuté, mais ont seulement révélé les mécanismes profonds de ces modèles génétiques révélés par les généticiens formels.

Les travaux de J. Beadle et E. Tetum (États-Unis) ont établi que des mutations dans la moisissure du pain, Neurospora crassa, bloquent diverses étapes du métabolisme cellulaire. Les auteurs suggèrent que les gènes contrôlent la biosynthèse des enzymes. Une thèse a émergé : « un gène, une enzyme ». En 1944, une étude sur la transformation génétique chez les bactéries réalisée par des scientifiques américains (O. Avery, K. McLeod et M. McCarthy) montrait que l'ADN est porteur d'information génétique. Cette conclusion a ensuite été confirmée par l'étude du phénomène de transduction (J. Lederberg et M. Zinder, 1952) - le transfert d'informations d'une cellule bactérienne à une autre à l'aide de l'ADN du phage.

Les études répertoriées ont révélé un intérêt accru pour l'étude de la structure de l'ADN, qui a abouti à la création en 1953 d'un modèle de molécule d'ADN par J. Watson (biologiste américain) et F. Crick (chimiste anglais). On l'appelle double hélice car, selon le modèle, elle est construite à partir de deux chaînes polynucléotidiques tordues en spirale. L'ADN est un polymère dont les monomères sont des nucléotides. Chaque nucléotide est constitué d'un sucre désoxyribose à cinq carbones, d'un résidu d'acide phosphorique et de l'une des quatre bases azotées (adénine, guanine, cytosine et thymine). Ces travaux ont joué un rôle majeur dans le développement ultérieur de la génétique et de la biologie moléculaire.

Sur la base de ce modèle, un mécanisme semi-conservateur de synthèse d'ADN a d'abord été postulé (F. Crick) puis prouvé expérimentalement (M. Meselson et F. Stahl, 1957), dans lequel la molécule d'ADN est divisée en deux chaînes simples, chacune dont sert de modèle pour la synthèse de la chaîne fille. La synthèse repose sur le principe de complémentarité, précédemment défini par E. Chargaff (1945), selon lequel les bases azotées de deux chaînes d'ADN sont situées en vis-à-vis par paires, l'adénine se connectant uniquement à la thymine (A-T), et la guanine à la cytosine (G-C). L'une des conséquences de la création du modèle a été le décodage code génétique— le principe de l'enregistrement de l'information génétique. De nombreuses équipes scientifiques de différents pays ont travaillé sur cette problématique. Le succès est venu à Amer. le généticien M. Nirenberg ( Lauréat du Prix Nobel), dans le laboratoire duquel le premier mot de code, codon, a été déchiffré. Ce mot est devenu le triplet YYY, une séquence de trois nucléotides avec la même base azotée – l'uracile. En présence d'une molécule d'ARNm constituée d'une chaîne de tels nucléotides, une protéine monotone a été synthétisée contenant des résidus connectés séquentiellement du même acide aminé - la phénylalanine. Le déchiffrement ultérieur du code était une question de technologie : en utilisant des matrices avec différentes combinaisons de bases dans les codons, les scientifiques ont compilé une table de codes. Toutes les caractéristiques du code génétique ont été déterminées : universalité, tripletité, dégénérescence et non-recoupement. Le décodage du code génétique en termes de son importance pour le développement de la science et de la pratique est comparé à la découverte de l'énergie nucléaire en physique.

Après avoir déchiffré le code génétique et déterminé le principe d'enregistrement des informations génétiques, les scientifiques ont commencé à réfléchir à la manière dont les informations sont transférées de l'ADN aux protéines. La recherche sur ce problème est terminée description complète mécanisme de mise en œuvre de l'information génétique, qui comprend deux étapes : la transcription et la traduction.

Après avoir déterminé la nature chimique du gène et le principe de son action, la question s'est posée de savoir comment le travail des gènes est régulé. Il a été entendu pour la première fois dans les études des biochimistes français F. Jacob et J. Monod (1960), qui ont développé un schéma de régulation d'un groupe de gènes contrôlant le processus de fermentation du lactose dans une cellule d'E. coli. Ils ont introduit le concept d’opéron bactérien comme un complexe qui unit tous les gènes (à la fois structurels et régulateurs) servant à n’importe quelle partie du métabolisme. Plus tard, l'exactitude de leur schéma a été prouvée expérimentalement en étudiant diverses mutations affectant diverses unités structurelles de l'opéron.

Peu à peu, un schéma du mécanisme de régulation des gènes eucaryotes a été développé. Cela a été facilité par l'établissement de la structure discontinue de certains gènes et la description du mécanisme d'épissage.

Influencé par les progrès réalisés dans l'étude de la structure et de la fonction des gènes au début des années 70. XXe siècle les généticiens ont eu l’idée de les manipuler, dans un premier temps, en les transférant de cellule en cellule. C'est ainsi qu'est apparue une nouvelle direction de la recherche génétique : le génie génétique.

La base du développement de cette direction a été constituée par des expériences au cours desquelles des méthodes d'obtention de gènes individuels ont été développées. En 1969, dans le laboratoire de J. Beckwith, l'opéron lactose est isolé du chromosome d'E. coli grâce au phénomène de transduction. En 1970, une équipe dirigée par G. Corano a été mise en place pour la première fois synthèse chimique gène. En 1973, une méthode a été développée pour obtenir des fragments d’ADN – des donneurs de gènes – à l’aide d’enzymes de restriction qui coupent la molécule d’ADN. Et enfin, une méthode d'obtention de gènes a été développée, basée sur le phénomène de transcription inverse, découvert en 1975 par D. Baltimore et G. Temin. Pour introduire des gènes étrangers dans les cellules, différents vecteurs – molécules porteuses – qui effectuaient le processus de transfert ont été construits à partir de plasmides, de virus, de bactériophages et de transposons (éléments génétiques mobiles). Le complexe vecteur-gène était appelé molécule recombinante. La première molécule à base d'ADN de phage recombinant a été construite en 1974 (R. Murray et D. Murray). En 1975, des méthodes ont été développées pour cloner des cellules et des phages avec des gènes insérés.

Déjà au début des années 70. Les premiers résultats d'expériences dans le domaine du génie génétique ont été obtenus. Ainsi, une molécule recombinante contenant deux gènes différents de résistance aux antibiotiques (tétracycline et streptomycine) a été introduite dans une cellule d'E. coli, après quoi la cellule a acquis une résistance aux deux médicaments.

L'ensemble des vecteurs et des gènes introduits s'est progressivement élargi et la technologie de transfert a été améliorée. Cela a permis d'utiliser largement les méthodes du génie génétique à des fins industrielles (biotechnologie), principalement dans l'intérêt de la médecine et de l'agriculture. Les bactéries ont été conçues pour produire des substances biologiquement actives. Cela a permis d'établir à l'échelle requise la synthèse de médicaments nécessaires à l'homme comme l'insuline, la somatostatine, l'interféron, le tryptophane, etc. Créé un grand nombre de plantes transgéniques qui ont acquis des propriétés précieuses (résistance aux ravageurs, à la sécheresse, teneur élevée en protéines, etc.) grâce à l'introduction de gènes étrangers dans leur génome.

Dans les années 70 les travaux ont commencé sur le séquençage des génomes de divers objets, des bactériophages aux humains.

Une attention particulière mérite le programme génétique international « Génome humain », dont l'objectif est de déchiffrer complètement le code génétique humain et de cartographier ses chromosomes. À l'avenir, un développement intensif d'un nouveau domaine de la génétique médicale est prévu : la thérapie génique, qui devrait contribuer à réduire le risque de manifestation de gènes nocifs et ainsi limiter au maximum la charge génétique.

Histoire du développement de la génétique en Russie

La formation de la génétique en Russie a eu lieu dans la deuxième décennie du XXe siècle. Le fondateur de la première école nationale de généticiens était Yuri Alexandrovich Filipchenko. En 1916, il commença à donner un cours à l’Université de Saint-Pétersbourg « La doctrine de l’hérédité et de l’évolution », dans lequel il accorda une place centrale aux lois de Mendel et aux recherches de T. Morgan. Il a réalisé une traduction autorisée du livre de Morgan « The Gene Theory ». Intérêts scientifiques de Yu.A. Filipchenko se situe dans le domaine de l'hérédité et de la variabilité des traits qualitatifs et quantitatifs. Il a accordé une attention particulière aux modèles statistiques de variabilité. Yu.A. Filipchenko a écrit un certain nombre d'excellents livres, parmi lesquels le manuel « Génétique », à partir duquel plusieurs générations de biologistes ont étudié dans notre pays.

Au cours de la même période, deux autres écoles scientifiques de génétique ont été créées : l'une à l'Institut de biologie expérimentale (Moscou) sous la direction de Nikolai Konstantinovitch Koltsov, l'autre sous la direction de Nikolai Ivanovich Vavilov a commencé à être créée à Saratov, où il était élu professeur d'université et finalement formé à Leningrad sur la base de l'Institut pansyndical de la culture des plantes (VIR).

N.K. Koltsov dirigeait le grand Institut de recherche en biologie expérimentale à Moscou. Il fut le premier à exprimer l'idée de l'organisation macromoléculaire des porteurs de l'hérédité (chromosomes) et de leur auto-duplication comme mécanisme de transmission de l'information génétique. Idées N.K. Koltsov a été fourni Forte influence sur célèbre les scientifiques de ça période, non seulement des biologistes, mais aussi des physiciens, dont les études sur la structure des gènes ont conduit au développement de la génétique moléculaire. Depuis école scientifique N.K. Koltsov comprenait des généticiens aussi éminents qu'A.S. Serebrovsky, B.L. Astaurov, N.P. Dubinin, N.V. Timofeev-Resovsky, V.V. Sakharov et autres.

Généticien et éleveur exceptionnel N.I. Vavilov a acquis une large reconnaissance pour ses travaux sur l'étude de l'agriculture mondiale et des ressources végétales. Il est l'auteur de la doctrine des centres d'origine et de diversité des plantes cultivées et de la doctrine de l'immunité, ainsi que de la loi des séries homologues dans la variabilité héréditaire. De plus, il crée une collection mondiale de plantes agricoles et techniques, dont la célèbre collection de variétés de blé. N.I. Vavilov jouissait d'une grande autorité non seulement parmi les scientifiques nationaux mais aussi parmi les scientifiques étrangers. Créé par lui à Leningrad Institut de toute l'Union des scientifiques en production végétale (VIR) du monde entier sont venus travailler. Reconnaissance des mérites de N.I. Vavilov a été élu président du Congrès international de génétique, qui a eu lieu en 1937 à Édimbourg. Cependant, les circonstances n'ont pas permis à N.I. Vavilov pour assister à ce congrès.

Les recherches du professeur de l'Université de Moscou Alexander Sergeevich Serebrovsky et de ses jeunes collègues N.P. Dubinina, B.N. Sidorova, I.I. Agol et autres. En 1929, ils ont découvert le phénomène d'allélisme par étapes chez la drosophile, ce qui est devenu le premier pas vers l'abandon de l'idée de l'indivisibilité des gènes, qui s'était établie parmi les généticiens. Une théorie centrale de la structure des gènes a été formulée, selon laquelle un gène est constitué de sous-unités plus petites - des centres qui peuvent muter indépendamment les uns des autres. Ces études ont servi d'impulsion au développement de travaux sur l'étude de la structure et de la fonction du gène, qui ont abouti au développement du concept moderne de l'organisation interne complexe du gène. Plus tard (en 1966) pour une série de travaux dans le domaine de la théorie des mutations, N.P. Dubinin a reçu le prix Lénine.

Au début des années 40. XXe siècle En URSS, la génétique était à son apogée. Outre ceux évoqués ci-dessus, il convient de noter les travaux de B.L. Astaurov sur la régulation du genre ver à soie méthodes génétiques; études cytogénétiques Levitsky, œuvres d'A.A. Sapegina, K.K. (2004). Meister, A.R. Zhebraka, N.V. Tsitsin sur la génétique et la sélection végétale ; M.F. Ivanov sur la génétique et l'élevage ; V.V. Sakharova, M.E. Lobasheva, S.M. Gershenzona, I.A. Rapport sur la mutagenèse chimique ; S.G. Levit et S.N. Davidenkov sur la génétique humaine et les travaux de nombreux autres scientifiques talentueux.

Cependant, la situation politique de confrontation avec le monde capitaliste qui s'est développée en URSS au début de la Seconde Guerre mondiale a conduit à la persécution des scientifiques travaillant dans le domaine de la génétique, déclarée science bourgeoise idéaliste, et ses adeptes ont été déclarés agents. de l’impérialisme mondial. La répression s'est abattue sur la tête de nombreux scientifiques célèbres, dont N.I. Vavilova, M.E. Lobasheva, G.D. Karpechenko, S.M. Gershenzon et bien d’autres. La génétique a reculé de plusieurs décennies. T.D. a joué un rôle important dans l’effondrement de la science génétique. Lyssenko. Étant un simple agronome, il ne pouvait pas s'élever au niveau de la génétique classique avec ses idées abstraites sur le gène et niait donc simplement les lois de Mendel, la théorie chromosomique de l'hérédité de Morgan et la doctrine des mutations. Lyssenko a dissimulé son incohérence scientifique par de généreuses promesses d'un essor rapide de l'agriculture en utilisant les méthodes qu'il préconisait pour modifier les plantes sous l'influence des conditions de croissance, ce qui a valu le soutien personnel d'I.V. Staline. Comme bouclier, Lyssenko a utilisé les œuvres de l'éminent éleveur I.V. Michurina. Contrairement à la science mondiale, notre génétique a commencé à être appelée celle de Michurin. Un tel « honneur » a valu à Michurin la réputation d’adhérer aux idées de Lyssenko, qui n’a pas quitté le scientifique même après l’effondrement des activités de ce dernier. En fait, I.V. Michurin était un sélectionneur pratique exceptionnel, un fruiticulteur, qui n'a jamais rien eu à voir avec le développement fondements théoriques science génétique.

La science domestique n’a finalement été débarrassée du « lysenkoïsme » qu’au milieu des années 60. De nombreux scientifiques qui ont souffert de la répression sont sortis de la clandestinité, ceux qui ont réussi à survivre, parmi lesquels N.V. Timofeev-Resovsky, M.E. Lobachov, V.V. Sakharov et autres. Les traditions qu'ils ont préservées et le grand potentiel inhérent à leurs étudiants ont contribué à des progrès rapides, même si le retard par rapport au niveau mondial s'est bien sûr fait sentir. Néanmoins, une nouvelle génération de généticiens nationaux naissait, qui devaient amener cette science à son niveau antérieur. Et encore une fois, les rangs des scientifiques de renommée mondiale ont été reconstitués Noms russes: UN. Belozersky, V.A. Engelhardt, S.I. Alikhanyan, R.B. Khesina, A.S. Spirina, S.V. Chestakova, S.G. Inge-Vechtomova, Yu.P. Altukhov et bien d'autres.

Cependant, de nouveaux bouleversements sociaux provoqués par la perestroïka, qui ont conduit à l'exode du personnel scientifique à l'étranger, ont empêché une fois de plus notre science d'acquérir le statut approprié. Nous ne pouvons qu’espérer que la jeune génération, s’appuyant sur les fondations posées par les sommités précédentes, saura remplir cette noble mission.

La génétique concerne les sciences biologiques. Son nom vient du mot latin geneo (donner naissance) ou genre (genre), indiquant qu'il étudie l'hérédité des organismes.

L'hérédité est généralement comprise comme la capacité des parents à transmettre leurs caractéristiques et les caractéristiques de leurs parents à la génération suivante. L'hérédité est inextricablement liée à la variabilité et, par conséquent, la génétique étudie ces deux propriétés de l'organisme, c'est-à-dire la science de l'hérédité et de la variabilité.

La génétique en tant que science est encore très jeune, elle existe depuis 1900, lorsque trois scientifiques de différents pays, Hugo de Vries (1848 - 1935) en Hollande, Karl Correns (1864 - 1933) en Allemagne et Erich Cermak (1871 -1962) En Autriche, des schémas de division chez la progéniture d'hybrides intraspécifiques d'onagre, de pavot, de datura et de pois ont été découverts.

Il s’est avéré que les trois botanistes qui ont découvert les modèles de ségrégation chez la progéniture d’hybrides intraspécifiques ont simplement « redécouvert » les modèles d’hérédité découverts en 1865. Gregor Johann Mendel (1822 - 1884) , rapporté par lui en février et mars et publié dans les « Actes » de la Société des naturalistes de la ville de Brunn (Brno, Autriche-Hongrie, République tchèque actuelle) en 1866 dans l'article « Expériences sur des hybrides de plantes”.

En tant que science indépendante, la génétique a émergé de la biologie en 1907 à la suggestion d'un scientifique. William Batson (1861 - 1926) . Il a également proposé le nom de la nouvelle science. Au fil des années, la génétique a fait d’incroyables progrès.

Habituellement, l’histoire de la génétique est divisée en étapes de génétique classique et moléculaire. Cependant, selon Nikolaï Petrovitch Dubinine (1907 - 1988) , trois étapes peuvent être distinguées dans le développement de la génétique,

Première étape C'est l'ère de la génétique classique, qui a duré de 1900 à 1930. (en raison des succès de nos scientifiques en génétique classique, cette période est parfois appelée « russe »). C'était l'époque de la création de la théorie des gènes et de la théorie chromosomique de l'hérédité, du développement de la doctrine du phénotype et du génotype, de l'interaction des gènes, des principes génétiques de sélection individuelle en sélection, de la doctrine de la mobilisation des ressources génétiques de la planète. à des fins de sélection était justifiée.

Seconde phase- 1930-1953 - étape du néoclassicisme en génétique. La possibilité de modifications artificielles des gènes et des chromosomes a été découverte - mutagenèse expérimentale ; découvert que le gène - il s'agit d'un système complexe qui peut être divisé en parties ; les principes de la génétique des populations et de la génétique évolutive sont justifiés ; la génétique biochimique a été créée, étudiant les processus de biosynthèse dans les cellules et les organismes ; des preuves ont été obtenues selon lesquelles les molécules d'ADN servent de base à l'information génétique ; les principes de la génétique médicale et radiologique sont justifiés. Une énorme quantité de données factuelles a été obtenue, approfondissant les principes de la génétique classique tout en révisant simultanément un certain nombre de dispositions anciennes.

Troisième étape- de 1953 à nos jours - l'ère de la génétique synthétique, lorsque la structure et la signification génétique de la molécule d'acide désoxyribonucléique (ADN) ont été révélées. À cette époque, le développement de la théorie des gènes et de la mutation, de la génétique biochimique et évolutive, de la génétique humaine et d'autres branches de la génétique avait atteint de nouveaux jalons et, combiné à la génétique moléculaire, fournissait une approche synthétique du problème de l'hérédité.

Pour comprendre le développement de la génétique, il est nécessaire de faire un bref rappel historique, de s'attarder sur les vues des premiers hybrideurs de plantes, qui ont joué un rôle important dans l'histoire de l'étude des phénomènes d'hérédité.

Les tentatives de l'humanité pour comprendre les phénomènes de l'hérédité remontent à l'Antiquité. Ces phénomènes s’observent principalement chez l’homme et les animaux domestiques. Même alors, il était clair que la participation de la graine mâle est nécessaire à la conception et à la génération d'une personne. C'est pourquoi les idées sur les phénomènes de développement et d'hérédité étaient associées à l'une ou l'autre solution à la question de l'origine de cette graine. Alkémoi (VI - début du Ve siècle avant JC), médecin et philosophe naturel, croyait que la graine venait du cerveau ; Démocrite (470 -380 avant JC) croyaient que la graine provenait de toutes les parties du corps et croyaient également Hippocrate (Ve siècle avant JC). Diogène (Ve siècle avant JC) croyait que la graine était formée à partir de l'écorce. Aristote (384 - 322 av. J.-C.) croyaient que le sperme était formé à partir du sang. Il était conscient des croisements entre différentes espèces. Titus Lucrèce Carus (vers 98-55 av. J.-C.) dans son poème « De la nature des choses » affirmait que « les enfants dépendent toujours de la double semence » : « Car souvent les pères dans leur vie propre corps ils cachent de nombreux premiers principes dans un mélange diversifié, de génération en génération, de pères en pères successifs par héritage. C'est ainsi que Vénus engendre des enfants par tirage au sort, et elle fait revivre les ancêtres, les cheveux, la voix, le visage chez leurs descendants.

A.E. Gaisinovitch indique une certaine anticipation de Lucrèce sur la notion de facteurs héréditaires (« premiers principes »), qui déterminent la transmission aux descendants des caractéristiques individuelles caractéristiques des ancêtres, et leur combinaison indépendante (« tirage au sort ») basée sur le pur hasard. Ainsi, Lucrèce, pour ainsi dire, anticipait les schémas établis par G. Mendel.

L'évolution des idées sur le sexe et la reproduction chez les plantes s'est déroulée de manière complètement différente. Il a été établi que non seulement les anciens Grecs et Romains connaissaient l'existence des sexes chez les plantes ( Hérodote, Théophraste, Pline ), mais encore plus tôt (plus de 2000 avant JC), les Babyloniens et les Assyriens procédaient à la pollinisation artificielle des palmiers dattiers. Aristote croyait que « chez les plantes, le sexe féminin n'est pas séparé du mâle », il connaissait l'existence de plantes dioïques. Théophraste , étudiant Aristote (372 - 287 av. J.-C.), possédait une connaissance approfondie des plantes, décrivait la structure des fleurs femelles et le processus de pollinisation de nombreuses plantes.

Même si les connaissances des auteurs anciens sur le sexe des plantes étaient maigres et contradictoires, ils anticipaient à bien des égards la science des temps modernes. Les Arabes ont emprunté leurs connaissances. Pour la science européenne, ces connaissances se sont perdues jusqu'au XVIIe siècle. Et la pratique était bien en avance sur la théorie, qui a été pendant de nombreux siècles sous une certaine influence des enseignements religieux et philosophiques, qui dans certains cas empêchaient la reconnaissance même de la vérité évidente.

En 1694 Rudolf Jacob Camerarius (1665 - 1721) découvrent les organes mâles et femelles des plantes et la nécessité de la pollinisation pour produire des fruits. Il réalise immédiatement l'importance de sa découverte concernant la possibilité de produire artificiellement des hybrides. Il a écrit:

« Ce qui est nouveau ici, c'est la question difficile : une plante femelle peut-elle être fécondée par une plante mâle d'une autre espèce, par exemple le chanvre femelle par du houblon mâle, etc. ; L’embryon apprendra-t-il en même temps et dans quelle mesure est-il modifié ?.

Encore plus tôt, au XVIe siècle en Amérique, l'attention des Européens était attirée par la « céréale indienne » - le maïs. Déjà les premières observations montraient que les épis contiennent des grains de différentes couleurs : bleu, jaune, rouge, blanc. Ce phénomène étonnant était considéré comme un jeu incompréhensible de la nature.

Au premier stade de développement de la doctrine de l'hybridation, l'attention des scientifiques et des praticiens-obtenteurs s'est portée sur le problème des sexes chez les plantes ;

l'hybridation était envisagée précisément du point de vue de la preuve de leur existence, de la participation des sexes mâle et femelle à la fécondation et de la transmission des deux caractères à la progéniture.

Thomas Fairchild, marchand et jardinier anglais, créa en 1717 la première plante artificielle hybride entre Dianthus caryophyllus(oeillet rouge) et D. barbatus(William-parfumé). L'hybride ressemblait à une plante de transition entre ses parents. Cette première « mule végétale » fit grande impression sur ses contemporains et devint largement connue.

Les expériences ont fait une impression particulière sur les contemporains

I. G. Gledich(1714 - 1786), directeur du Jardin botanique de Berlin, qui pollinisa le palmier femelle en 1749 avec le pollen d'un palmier mâle envoyé de Leipzig. Les graines résultantes ont été semées en 1750 et ont germé, c'est-à-dire que la présence de sexes dans les plantes a été prouvée.

En 1721, un éminent botaniste Philippe Miller (1691 - 1771) ont observé une hybridation spontanée de variétés de choux.

Botaniste américain J. Bartram (1701 - 1774) en 1739 a mené des expériences de croisement de plusieurs espèces du même genre Lichens et j'ai obtenu d'étranges couleurs mélangées de fleurs.

Extrêmement important avait des questions sur la reproduction sexuée des plantes pour Carla Linné (1707-1778). Sa taxonomie des classes de plantes était basée sur une classification basée sur les organes fruitiers. Pour Linnaeus, le principal critère des caractéristiques d'une espèce était leur constance héréditaire lors de la reproduction sexuée.

En 1760 Joseph Gottlieb Koelreuther (1733 -1806) commença ses expériences d'hybridation. À cette époque, la présence de sexes dans les plantes était déjà établie, la possibilité de pollinisation artificielle et d'hybridation était prouvée et leurs techniques de base étaient développées. I. Kelreuter considère les hybrides comme un croisement entre les formes parentales. Il fut le premier à établir le phénomène d'hétérosis, appliqué au croisement analytique, mais ne parvint pas à pénétrer profondément dans l'essence des phénomènes qu'il observait.

De nombreuses expériences et études sur les hybrides ont posé une question aux naturalistes sur l'espèce : des hybrides peuvent-ils naître entre espèces et le nombre d'espèces est-il constant ?

Thomas Andrew Knight(1759 - 1838) était engagé dans l'hybridation arbres fruitiers, a observé la dominance des traits dans la couleur des pois. Comme Koelreuther, il a noté le puissant développement des hybrides de première génération et a établi les principes de la pollinisation, que Darwin a appelé plus tard la loi désormais connue sous le nom de « Loi de Chevalier-Darwin”:

« La nature s’efforce de permettre des rapports sexuels entre plantes voisines de la même espèce. »

Travailler avec des bulbes Guillaume Herbert (1778 - 1847), doyen de la cathédrale de Manchester, concluait en 1822 qu'il n'y avait pas toujours autant d'espèces qu'aujourd'hui ; donc non seulement les variétés, mais aussi les espèces originaires de temps différent au fil des siècles à partir de quelques genres originaux sous l'influence du climat, du sol et des métissages.

En 1852, il commença ses recherches sur l'hybridation Charles Nodin (1815-1899). Il partage la doctrine de la variabilité des espèces, explique le phénomène de dominance, estimant que les hybrides reçoivent des caractéristiques de leur père et de leur mère, mais en quantités différentes. S.Nodenétait très près de comprendre les modèles d’héritabilité, mais nombre de ses découvertes étaient de nature semi-intuitive. Son principal mérite S.Noden croyait qu’avec ses œuvres il ouvrait de nouvelles voies pour définir une espèce et ses limites : « Il n’y a pas de différence qualitative entre les espèces, les races et les variétés. »

Les lois fondamentales de l'hérédité ont été découvertes Gregor Johann Mendel (1822 - 1884), moine du monastère des Augustins de ville autrichienne Brunne (aujourd'hui Brno, République tchèque). Il est né dans une famille paysanne de Heinzendorf et a fait ses études primaires à l'école locale. En 1840, il est diplômé du gymnase et en 1842 de l'école philosophique d'Olmütz. En 1843, G. Mendel entre dans l'ancien monastère augustinien du Vieux-Bruns, où il est initié comme novice sous le nom de Gregor. Sa passion pour la science le pousse à travailler dur pour entrer à l'Université de Vienne. Avec la permission de Mgr G. Mendel, il entra bénévolement à l'université, où pendant quatre semestres (1851 - 1853), il étudia les mathématiques expérimentales, la physique, les mathématiques supérieures, la chimie, la zoologie, la botanique, la physiologie, la phytopathologie et l'entomologie. De retour au monastère, G. Mendel devient en 1854 professeur de physique et d'histoire naturelle dans une véritable école de Brunn. Parallèlement, il se voit confier la gestion des collections d’histoire naturelle de l’école. Le 30 mars 1868, G. Mendel est élu prélat du monastère.

G. Mendel entreprend d'étudier la question du nombre de grains de pollen impliqués dans la fécondation. Et, après avoir pollinisé avec un seul grain de pollen de Mirabilis jalapa, G. Mendel a reçu 18 graines bien développées et d'elles le même nombre de plantes, dont la plupart se sont développées aussi magnifiquement que les plantes issues de l'autopollinisation. Puis il passe à des expériences avec des pois.

Vers 1854, G. Mendel commença à expérimenter les pois (Pisum sativum). En 1856, il mène les premières expériences de croisement de différentes variétés de pois afin de découvrir comment sont héritées les caractéristiques individuelles de cet organisme. Des expériences ont été menées jusqu'en 1863. En 1865, les résultats des expériences furent rapportés lors de deux réunions, les 8 février et 8 mars. De brefs résumés des rapports de G. Mendel ont été publiés à Brünn dans le journal « News » les 9 février et 10 mars 1865. À la fin de 1866, par décision des membres de la Société, l'ouvrage fut publié dans les « Actes » de la Société à Brunn (Brno) et s'intitulait « Expériences sur les hybrides de plantes ». Pour ses expériences, G. Mendel a soumis 34 variétés de pois à un test de deux ans, recevant de chacune d'elles deux générations de plantes. Parmi celles-ci, il a sélectionné 22 variétés de pois qui présentaient des différences alternatives dans 7 caractéristiques : la forme des graines (lisse et ridée), la couleur de leur endosperme (jaune ou vert), leur peau (blanche ou brune), la forme de les fèves (convexes ou interceptées), leur couleur à l'état immature (jaune ou vert), la disposition des fleurs (axillaires ou apicales), la hauteur de la plante (haute ou naine).

Il est devenu convaincu qu'il s'agissait de formes héréditairement pures, car chez un certain nombre de descendants, elles ne présentaient aucun écart par rapport aux caractéristiques standards de la variété. Après avoir croisé des plantes qui différaient par un trait, croisant la progéniture résultante, il a formulé deux lois de l'hérédité. Une troisième loi a été ajoutée à ces lois après croisement de plantes qui différaient par deux caractéristiques.