Русские ученые, внесшие вклад в развитие генетики

          Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение   

                                                  высшего образования

                   «Смоленский государственный медицинский университет»

                      Министерства здравоохранения Российской Федерации

                                                   Лечебный факультет 

                                                     Кафедра биологии

                                                     Реферат на тему:

                   «Русские ученные, внесшие вклад в развитие генетики»

                                                                                
  Выполнила: студентка 122 группы

                                                                                  Факультет: лечебное дело

                                                                                
  Дрига Ксения Николаевна

                                                                                
  Преподаватель:

                                                                                  Гриш
анов Д. Ю.

                                             СОДЕРЖАНИЕ

1.   Введение

2.   Вклад Вавилова Н.И.

3.   Вклад Серебровского А.С.

4.   Вклад Кольцова Н.К.

5.   Вклад Четверикова С.С.

6.   Вклад Дубинина Н.П.

7.   Вклад Тимофеева-Рисовского Н.В

8.   Вывод

9.   Литература

                                                           ВВЕДЕНИЕ

По признанию многих современных биологов генетика в последние годы стала сердцевиной всей биологической науки. Лишь в рамках генетики разнообразие жизненных форм и процессов может быть осмыслено как единое целое.

Таким образом, генетика – наука о наследственности и ее реализации в развитии, о закономерностях наследования генетически закрепленных признаков. Наследственность можно определить, как биологический процесс, обуславливающий сходство между родителями и потомством. В понятие наследственности входят четыре группы явлений: организация генетического материала, его экспрессия, воспроизведение (репликация) и передача от одного поколения к другому. Таким образом, генетика объединяет в одно целое эмбриологию и биологию развития, морфологию и физиологию, объединяет в единую науку – биологию.

Другой проблемой генетики является проблемы изменчивости общего для любого конкретного вида генотипа.

Очень велико и практическое значение генетики, т.к. она служит теоретической основой селекции полезных микроорганизмов, культурных растений и домашних животных.

Из генетики выросли такие мощно развивающиеся науки как биотехнология, генная инженерия, молекулярная биология. Трудно переоценить роль генетики в развитии медицины. Основными разделами современной генетики являются: цитогенетика, молекулярная генетика, мутагенез, популяционная, эволюционная и экологическая генетика, физиологическая генетика, генетика индивидуального развития, генетика поведения и др. Разделами частной генетики: генетика микроорганизмов, генетика растений, генетика животных, генетика человека.

                                               ВКЛАД ВАВИЛОВА В.И. 

Николай Вавилов является автором такого же фундаментального закона в биологии, как и периодическая система Дмитрия Менделеева в химии.

В 1920 году Вавиловым был сформулирован закон гомологических рядов — наследственной изменчивости у семейств, близких родов и видов. Данный закон показал одну из самых важных закономерностей эволюции, суть которой состояла в том, что близкие виды и рода имеют наследственные сходные изменения. Пользование этим законом, дает возможность предвидеть наличие соответствующих форм, свойств и признаков одного вида, рода у других.

 Закон Вавилова облегчил селекционерам задачу поиска исходных новых форм для отбора и скрещивания.

Другим величайшим открытием Николая Вавилова является теория иммунитета растений. Без знаний этой теории не обходится сегодня ни один в мире селекционер. Стоит отметить, что ученого очень беспокоила проблема голода в мире. Он считал, что с помощью генетики и селекции можно победить голод, выводя новые сорта культурных растений. С этой целью генетик Николай Вавилов объездил много стран, ища места происхождений культурных растений. В итоге он собрал уникальную коллекцию клубней и семян. Если бы случилось так, что в мире исчезли бы все пищевые растения, то растениеводство можно было бы с легкостью восстановить при помощи коллекции Вавилова. Эта ежедневная ошибка очень вредит телефону Подробнее Также он дал новое определение линнеевскому виду в 1930 году. Генетик охарактеризовал ее как обособленную сложную подвижную морфо-физиологическую систему, связанную с определенным ареалом и средой в своем генезисе. Николай Вавилов обосновал принципы создания материала для проведения селекции и обосновал географические, экологические принципы. Он создал свою школу генетиков растениеводов и селекционеров.

                            ВКЛАД СЕРЕБРОВСКОГО А.С.

В 1940 г. Серебровский предложил и обосновал принципиально новый метод борьбы с вредными насекомыми, основанный на использовании хромосомных перестроек (транслокаций).

Серебровский является одним из основателей генетики популяций. Его учение о генофонде и геногеографии заложило оригинальное эволюционно-географическое направление в генетике и селекции. Концепция генофонда, глубоко проникшая в генетику, легла в основу природоохранной политики. Полученные им радиационные мутации послужили толчком для создания гипотезы появления структурных мутаций. Серебровский внес большой вклад в разработку основ селекции и гибридизации, методов генетического анализа. Надо отметить еще одну черту Серебровского — умение популяризовать научные достижения. Его «Биологические прогулки» (М., Наука, 1973), трижды изданные, — шедевр этого жанра.

Серебровским опубликовано около 150 научных трудов, в том числе 7 монографий. Ряд трудов опубликовано за рубежом.

                                 ВКЛАД КОЛЬЦОВА Н.К.

В России стерилизация никогда не применялась, и интерес к евгенике был целиком связан с изучением генетики человека. Выдающийся русский биолог Николай Константинович Кольцов (1872–1940) в Институте экспериментальной биологии, который он основал на средства благотворителей в 1917 году перед тем, как большевики захватили власть в стране (3), открыл отдел евгеники, который по сути был отделом генетики человека.

В 1927 году Кольцов сделал еще одно фундаментальное открытие (признанное в конце ХХ века крупнейшим открытием столетия): обосновал модель строения наследственных молекул. Он пришел к выводу, что каждая хромосома должна нести одну гигантскую по размеру молекулу, содержащую наследственную информацию (каждый ген, считал он, это участок наследственной молекулы), причем форма молекулы должна быть необычной. Она должна состоять из двух нитей, а нити должны быть зеркальными по своему строению (5). В те годы полимерной химии еще не было, представить себе молекулы огромной длины, сопоставимой с длиной хромосом (да еще и двойные), никто не мог. Это казалось какой-то химерой, пустой выдумкой. Двойными наследственные молекулы, объяснял Кольцов, должны быть для того, чтобы при делении ядер клеток каждая половинка уплывала бы в одну из двух дочерних клеток, там достраивала бы себе вторую зеркальную половинку и таким образом сохраняла неизменной всю наследственную запись, существовавшую в прежних поколениях. Она должна была оставаться двойной до следующего деления, а потом половинки опять расходились бы по дочерним генеративным клеткам, и процесс повторялся бы снова и снова. Процесс достраивания второй половинки был действительно открыт в 1958 году, его теперь называют репликацией и активно изучают (автор открытия Артур Корнберг был удостоен в 1959 году Нобелевской премии за открытие ферментов, осуществляющих репликацию).

В 1934 году Кольцов сделал еще одно важное открытие. В тот год Т. Пэйнтер, ученик Томаса Моргана (американского ученого, основоположника хромосомной теории наследственности и Нобелевского лауреата), обнаружил в слюнных железах плодовой мухи дрозофилы необычные — гигантские хромосомы. Кольцов объяснил, как они возникают: наследственные молекулы делятся, но не расходятся по дочерним клеткам, а так и остаются рядом друг с другом. Если такое деление без расхождения новых копий повторится несколько раз кряду, получится необычная, утолщенная хромосома, обнаруженная Пэйнтером. Кольцов назвал такие молекулы политенными, подробно описал их строение и опубликовал статью в американском журнале Science (6). Термин прижился, политенными такие хромосомы называют по сей день.

                                      ВКЛАД ЧЕТВЕРИКОВА С.С.

Четвериков исследовал теорию эволюции и генетику популяций. В студенческие годы анализировал колебания количества представителей популяциях. На основании собственных выводов сделал заключение о «волнах жизни», когда подвергается изменению и генотип популяции. Четвериков доказал, что волны жизни - необходимый эволюционный фактор. Помимо этого, Четвериков доказал, что:

· Единица эволюции не отдельно взятый организм, а представители популяции. Одна мутировавшая особь не даст начало новому виду, требуются массовые изменения. Кроме того, появление нового вида начинается с изменением генотипа популяции и возникновения благоприятной среды для проявления признака. Так же необходима полная изоляция, исключающая стабилизирующее скрещивание.

· Возникшие изменения накапливаются и хранятся внутри популяции в виде гетерозигот, играя роль резерва. Эти наследственные изменения и доминантного, и рецессивного характера. При естественном отборе оставляются индивидуумы с нужными мутациями. Так происходит эволюция видов.

Четвериков экспериментально изучал хранящиеся мутации генофонда популяций. Таким образом появилась новая научная отрасль - эволюционная генетика.

Учёный Четвериков установил:

·   Возникшие мутации внутри популяции накапливаются и сохраняются.

·   Для видообразования и эволюции необходимы генетические процессы: мутация, свободное скрещивание и изоляция.

·   Макроэволюция невозможна без микроэволюции.

·   Выполняя лабораторные опыты и, заметив, что мутационные процессы не отличаются от природных условий, сделал выводы, которые создали популяционную генетику:

·   Новые мутации, понижающие жизнеспособности организмов, в популяциях возникают непрерывно. Положительные изменения возникают редко.

·   Появившиеся мутации чаще рецессивны. Постепенно индивиды вида становятся гетерозиготными. Чем старее вид, тем признак неустойчивее.

·   В природных популяциях преобладает закон панмиксии, свободного скрещивания, что ведёт к полиморфизму, а при естественном отборе проявляется мономорфизм.

С. С. Четвериков объединил эволюционную теорию Дарвина с генетическими законами наследования признаков, таким образом, обосновав «синтетическую теорию эволюции».

·    

                                         ВКЛАД ДУБИНИН Н.П.

Николай Петрович Дубинин – выдающийся российский советский ученый в области генетики, основатель научной школы, доктор биологических наук, профессор.

Многие работы Дубинина и его коллег стали классическими. В частности, в 1930-х годах Дубининым с сотрудниками были проведены первые в стране широкомасштабные исследования генофондов природных популяций дрозофил. В этих работах были впервые описаны аберрантный полиморфизм природных популяций, наличие в популяциях генетического груза – мутаций, снижающих в гомозиготном состоянии жизнеспособность их носителей, в том числе летальных мутаций. Дубининым совместно с Д.Д.Ромашовым была разработана теория генетико-автоматических процессов (дрейфа генов), одного из важнейших фундаментальных понятий в генетике популяций. Вместе с А.С.Серебровским были открыты сложное строение гена и комплементация. Ему совместно с Б.Н.Сидоровым принадлежит открытие эффекта положения гена, получившего в мировой науке название «эффект Дубинина». С исследований эффекта положения гена начинала свою научную деятельность одна из учениц Дубинина – цитогенетик В.В.Хвостова.

Результаты работы по изучению механизмов радиационного и химического мутагенеза позволили Дубинину разработать и обосновать теорию этапности, реализации потенциальных изменений при образовании мутаций. Он уделял большое внимание проблеме мутагенов среды – биологическим и генетическим последствиям загрязнения окружающей среды и использованию индуцированного мутагенеза для практических целей, в частности в селекции сельскохозяйственных растений; участвовал в организации и руководстве уникального радиологического учреждения на Урале – опытной научно-исследовательской станции химкомбината «Маяк».

Многие его исследования вошли в золотой фонд классических работ по генетике. Дубинин – крупнейший ученый в области общей и молекулярной генетики, исследования строения гена и структурных мутаций, проблем мутагенеза и мутагенов среды, популяционной и эволюционной генетики. Он стоял у истоков формирования отечественной экологической, радиационной и космической генетики. Его привлекали история науки, философские проблемы генетики, социальные и биологические аспекты человека. Некоторые суждения и взгляды Дубинина вызывали неоднозначный отклик, а иногда и бурю откликов в прессе, в дискуссиях и публикациях, в научном сообществе.

Дубинин – автор более тысячи статей и 48 книг и брошюр. Он автор учебников для вузов: «Генетика и биометрия», «Общая генетика», «Генетика», пособий для учителей и учебников для школ. Автор книги воспоминаний «Вечное движение».

                    ВКЛАД ТИМОФЕЕВА-РИСОВСКОГО Н.В.

В середине 30-х годов была сформулирована теория, описывающая кинетические зависимости ни активирующего и мутагенного эффекта ионизирующих излучений - так называемая "теория мишени". Важнейшие эксперименты, ставшие основой этой теории, были проведены в период 1931 - 1937 гг. несколькими исследователями, среди которых был и Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский, ставший одним из основателей количественной биофизики ионизирующих излучений.

Тимофеев-Ресовский развивал идеи Н. Кольцова, предполагавшего, что молекулярные наследственные структуры образуются посредством матричного синтеза. Он вел исследования по биофизическому анализу мутационного процесса, впоследствии приведшие к формированию молекулярной биологии как новой синтетической дисциплины. Тимофеев-Ресовский показал, что мутационные изменения затрагивают относительно ограниченную группу атомов в хромосоме. Это открытие впервые переводило мутационный процесс на молекулярный уровень понимания.

Также Николай Владимирович считается одним из основоположников радиобиологии. Ему удалось установить, как влияет доза излучения на интенсивность мутационного процесса. Он обнаружил явление радиостимуляции малыми дозами и провел анализ первичных пусковых механизмов возникновения мутаций под влиянием излучений.

Этот исследователь первым указал на то, что помимо прямых последствий воздействия ионизирующего излучения (т. е. злокачественных новообразований, ожогов, лучевой болезни) существует серьезная опасность возникновения вредных мутаций и накопления их в популяциях.

Одной из важнейших составных частей количественной теории мутационного процесса стали исследования русского ученого по вероятностям возникновения прямых и обратных мутаций.

В 1934 году Тимофеев-Ресовский провел ряд блестящих экспериментов, впервые показавших, что сочетание нескольких рецессивных мутаций, каждая из которых порознь снижает жизнеспособность, может привести к повышению жизнеспособности особей -- носителей этих комбинаций. Данные исследования позволили в полной мере понять эволюционное значение явлений рецессивности и доминантности.

Совместно с М. Дельбрюком (впоследствии лауреатом Нобелевской премии) Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский провел работы по моделированию структуры генов. В тот же период в соавторстве с физиком Р. Ромпе он открыл и описал «принцип усилителя» в биологии, ставший одним из общих важнейших принципов современной теоретической биологии. Согласно этому принципу, единичное изменение способно изменить свойства целой особи и привести в действие силы, на несколько порядков большие по затрачиваемой энергии.

                                                 ВЫВОД

Генетика до сих пор остается наукой, хранящей в себе множество тайн. Заглядывая в будущее, можно с уверенностью сказать о поистине фантастических перспективах преобразования живых организмов на основе знаний закономерности наследственности.

Генетика в основе своей - наука о наследственности. Она имеет дело с явлениями наследственности, которые были объяснены Менделем и его ближайшими последователями. Очень важной проблемой является изучение законов, по которым наследуются болезни и различные дефекты у человека. В некоторых случаях элементарные знания в области генетики помогают людям разобраться, имеют ли они дело с наследуемыми дефектами. Знание основ генетики даёт уверенность людям, страдающим недугами, не передающимися по наследству, что их дети не будут испытывать аналогичных страданий. Развитие генетики для изучения проблем человека связана с ее общими научными успехами и с тем, что эти успехи начинают занимать большое место в идущей научно-технической революции. Развитие генетики имеет важное значение для познания явлений жизни и в том числе для медицины. Генетика - это фундамент медицины. Задача состоит в том, чтобы генетическая программа каждого человека была бы полноценной и высокоактивной во всех клетках человека. Важнейшей является и проблема генетической информации людей. Генетическая информация людей - это самое драгоценное естественное достояние страны, которое нужно беречь несравнимо в большей степени, чем нефть, руды, газ, каменный уголь и другие ресурсы. В России разрабатывается система генетической службы, которая позволит следить за процессами, идущими в наследственности людей, прогнозировать эти процессы.

                                                ЛИТЕРАТУРА

·   http://www.rbcu.ru/

·   https://www.krugosvet.ru/enc/istoriya/kolcov-nikolay-konstantinovich

·   https://studopedia.ru/19_383026_genetika-cheloveka-i-nasledstvennie-zabolevaniya.html