92419 (Неоевгеника – история становления, основные направления, перспективы развития)

Неоевгеника – история становления, основные направления, перспективы развития.

Введение.

Врачебная практика испокон веков основывалась не только на знании определенных биологических, антропологических, физиологических законов, но и на определенных моральных принципах, главный из которых - «Не навреди». Сегодня новые технологии, с одной стороны, неизмеримо расширяют возможности человека, а с другой - ставят нас перед ситуациями, которые выходят за рамки морального опыта человечества. Человеку приходится делать непростой и чрезвычайно ответственный выбор, который определяет судьбу либо его самого, либо его родственников. В связи с этим вопрос о нравственности знания и его применения встал с небывалой остротой.

Факторы становления неоевгеники. История становления генетики.

Различные отвлеченные представления о наследственности и изменчивости высказывались еще античными философами и врачами. В большинстве своем эти представления были ошибочными, но иногда среди них появлялись и гениальные догадки. Так, римский философ и поэт Лукреций Кар, суммируя все воззрения Демокрита и Эпикура, поведал, в своей знаменитой поэме «О природе вещей»:

о «первоначалах» (наследственных задатков), определяющих передачу из поколения в поколение признаков от предков к потомкам, и происходящем при этом случайном комбинировании («жеребьевке») этих признаков, отрицая возможность изменения наследственных признаков под влиянием внешних условий.

Однако научное познание наследственности и изменчивости началось лишь спустя столетия, когда было накоплено множество точных сведений о наследовании различных признаков у растений, животных и человека.

Число таких наблюдений, проведенных преимущественно практиками-растениеводами и животноводами, особенно возросло в период с середины 18 до середины 19 века. Наиболее ценные данные были получены И. Кельрейтером и А. Гертнером (Германия), О. Сажрэ и Ш. Ноденом – «Генетические и конституциональные факторы» (Франция), Т. Найтом (Англия). На основании межвидовых и внутривидовых скрещиваний растений они обнаружили ряд важных факторов, касающихся усиления разнообразия признаков в потомстве гибридов, преобладания у потомков признаков одного из родителей.

Сходные обобщения сделал во Франции П. Люка (1847-1850), собрав обширные сведения о наследовании различных признаков у человека.

Тем не менее, четких представлений о закономерностях наследования и наследственности вплоть до конца 19 века не было.

Делалось немало попыток выяснить, как передаются признаки наследственности из поколения в поколение.

Молекулярно-генетический подход. Современное развитие эволюционной теории Ч. Дарвина.

Появление эволюционных теорий Ж. Б. Ламарка, а затем Ч. Дарвина во второй половине 19 века усилило интерес к проблемам изменчивости и наследственности, т. к. эволюция возможна только на основе возникновения у живых существ изменений и их сохранения у потомков.

Социальный дарвинизм провозгласил закономерности биологической эволюции, принципы естественного отбора в качестве определяющих факторов общественной жизни. Основная идея этого направления сводится к тому, что в основании социальной структуры лежат природные способности человека, а все социологические положения должны находиться в соответствии с естественными законами.

Ч. Дарвину, в главных его работах: «Происхождение видов путём естественного отбора» (1859 г.), «Изменение домашних животных и культурных растений» (1868 г.), «Происхождение человека и половой отбор» (1871 г.), удалось раскрыть такие факты, которые при их обобщении, как оказалось, имеют универсальное значение. Идея эволюции, а также исторический метод были взяты на вооружение всем естествознанием.

Представления о роли изменчивости и отбора в становлении новых форм живого претерпевали изменения с течением времени. В настоящее время различают три типа изменчивости:

Наследственная изменчивость – это изменчивость, обусловленная возникновением новых генотипов (аналог «неопределённой изменчивости» Ч. Дарвина).

Ненаследственная изменчивость – это изменчивость, которая отражает изменения не генотипа, а фенотипа под влиянием условий внешней среды (аналог «определённой изменчивости» Ч. Дарвина).

Онтогенетическая изменчивость – это изменчивость, отражающая изменения в ходе индивидуального развития всего организма (онтогенеза).

Современный эволюционизм – это не только дарвинизм в его изначальном виде, а многогранное комплексное учение, сформировавшееся за годы, прошедшие со времён создания теории Ч. Дарвина. В 1930-1940 годах появилась на свет новая синтетическая теория. Она представляла собой синтез дарвинской концепции естественного отбора с генетикой и экологией.

Существует два основных отличия синтетической теории эволюции от теории Ч. Дарвина. Это, во-первых, признание в качестве элементарной единицы эволюции не организма и даже не вида, а местной популяции и, во-вторых – выделение двух типов эволюции: микроэволюции и макроэволюции.

Микроэволюция обозначает совокупность эволюционных процессов в популяциях сопровождающих изменением генофонда и образованием новых видов она доступна для непосредственного изучения в лабораторных условиях. Изучение микроэволюции возможно посредством наблюдения за изменениями животных и растений в природе.

Макроэволюция (или филогенез) – это эволюционные преобразования, протекающие в течение длительного исторического периода и приводящие к образованию надвидовых таксонов. Изучение макроэволюции в лабораторных условиях невозможно, вследствие её исторической протяжённости. Филогенез требует дополнительных источников исследования. Такие данные предоставляли дополнительные смежные дисциплины: сравнительная морфология, палеонтология и эмбриология.

В настоящее время учёные перешли на изучение эволюционных процессов на молекулярно-гинетическом уровне. Объектами изучения учёных стали белки и нуклеотиды, изъятые как из ныне живущих организмов, так и из геологических слоёв залегания ископаемых. Главной проблемой макроэволюции является расшифровка последовательности филогенеза и наследственных связей между организмами. Эта наука развивается, достижения в этой области знаний непосредственно связаны с прогрессом в области молекулярной биологии и генетики.

І. Открытия, сделанные в области молекулярной биологии и молекулярной генетике.

1. Открытие генетической роли нуклеиновых кислот.

Начало генетике как науке было положено чешским учёным
Г. Менделем, который скрещивал между собой различные сорта гороха и наблюдал за изменениями их окраски, формы, вида и других признаков. Мендель установил, что у получаемых гибридов в первом поколении одни признаки подавляют другие. Каждому из наследуемых признаков Мендель поставил в соответствие материальную частичку живого, передаваемого из поколения в поколение, - элементарную носительницу информации, и назвал её геном. Изучая поведение и характер взаимодействия генов по их проявлению в потомстве, Мендель открыл свои знаменитые законы скрещивания генов и сделал доклад в 1865 на собрании Брюнского общества естествоиспытателей и, напечатанный на следующий год в трудах этого общества. Но в течение почти 35 лет в мире не было, ни одного учёного, который мог бы по достоинству оценить работу учёного и продолжить его исследования. Они были «настолько хорошо забыты наукой», что в 1900 году три исследователя – де Фриз в Голландии, Корренс в Германии и Чермак в Австралии, проводя свои исследования по делению клеток, вторично, не зависимо друг от друга, открыли законы Менделя. Их поразило сходство его результатов с результатами, полученными ими. Но, не смотря на то, что обнаружив позже статью учёного, они уступили приоритет открытия законов наследственности их первооткрывателю – Менделю, датой рождения генетики принято считать 1900 год.

Дальнейшее развитие генетики связано с рядом этапов, каждый из которых характеризовался преобладающими в то время направлениями исследований. Границы между этими этапами в значительной мере условны – этапы тесно связаны друг с другом, и переход от одного этапа к другому становился возможным благодаря открытиям, сделанным в предыдущем.

В начале XX века было установлено, что описанные Менделем генетические факторы находятся в хромосомном клеточном ядре.

Параллельно с генетиками биохимики изучали химический состав ядер живых клеток. Впервые молекулы ДНК были выделены из ядер живых лейкоцитов швейцарским биохимиком Ф. Мишером во второй половине прошлого века. Имя Мишера прославила и увековечила в истории науки его статья, опубликованная в 1871 голу в «Журнале медицинской химии», издававшемся в Берлине. Именно в ней он описал выделение «нуклеина» из клеток гноя – лейкоцитов и лимфоцитов. Название новому веществу Иоганн образовал от латинского «нуклеус», которое означает ядро (орех), поскольку вещество действительно выделялось из клеток ядра.

А. Коссель обратился к нуклеину Мишера и, начиная с 1855 года, за шесть лет выделил и определил структуру четырёх оснований кислой фракции Мишера. Он обнаружил, что в состав нуклеиновых кислот входят пуриновые и пиримидиновые основания, а также простейшие углеводы. Химиков уже не удивлял тот факт, что в биополимерах кислое и щелочное «уживаются» бок обок. Гуанин Коссель назвал «сарцином», поскольку его много в «саркосе» - мясо по-гречески. Аденин он нашёл в большом количестве в желтке яиц. Сахар тимусной кислоты, в отличии от рибозы, содержащий на одну молекулу кислорода меньше стали называть «безкислородным», или дезоксирибозой. Так родились известные теперь всему миру – ДНК и РНК. Коссель выделил также из хроматина различных тканей белок со щелочной реакцией – «гистон». Из гистона он выделил аминокислоты гистидин, тирозин и лизин. Так, прямо в лаборатории, рождалась научная терминология современной биологии. Косселя по праву считают создателем физиологической химии. Коссель за исследование нарушения нуклеино-кислотного обмена и отложения оснований ДНК и РНК в суставах при подагре был награждён Нобелевской премией.

А далее в дело вступил Фебус Теодор Левин, учёный от бога, которого считают американским биохимиком, на самом деле, он уроженец России. В начале 1900 года в лаборатории П. Левина в США был расшифрован углеводный компонент этих нуклеиновых кислот.

Был определён порядок расположения частей нуклеотида – мономера нуклеиновых кислот, а также места присоединения основания и фосфора к сахарному кольцу. Левен и немец Фёльген опубликовали цепочную схему строения нуклеиновых кислот, историческая правда заключается в том, что цепь была одна. Фёльген сделал в 1914 году самое большое открытие, но оно оказалось не востребованным из-за начавшейся войны.

Сугубо химическая реакция Фёльгена с использованием анилинового красителя фуксина из каменноугольной смолы приводила к тому, что тимусная кислота (ДНК) давала характерное тёмно-розовое окрашивание, в то время как дрожжевая (РНК) – нет. Если бы тогда коллеги обратили на это удивительное открытие внимание, природа гена могла быть открыта на три десятилетия раньше.

В установлении роли ДНК в клетках также было несколько этапов. Особенно усиленно разработкой этого вопроса занимались американские учёные О. Эвери, К. Мак-Леоду и М. Мак-Карти. В 1944 году им удалось установить, что свободная молекула ДНК обладает трансформирующей активностью, т.е. способностью переносить свойства одного организма к другому. Это было революционное открытие, родившее новую науку, изучавшую вопросы наследственности на молекулярном уровне. Центральное место в этой науке отводилось исследованию роли ДНК. ДНК, являясь «хранительницей» материальной основы генетической информации контролирует биосинтез белка в клетках и отвечает за изменчивость клеток. Именно молекула ДНК отвечает за передачу наследственной информации от одной клетки к другой.

2. Открытие молекулярных механизмов генетической репродукции и биосинтеза белка.

Рождение новой науки – молекулярной генетики связывают с опытами двух американцев Дж. Билда и Э. Тэйтума. В 1941 году они установили прямую связь между состоянием генов (ДНК) и синтезом ферментов (белков). Появилась знаменитая фраза: «Один ген – один белок».

Позже было выяснено, что основной функцией генов является кодирование синтеза белка. В 1952 году Дж. Билд, Э. Тэйтум и Дж. Ледерберг были удостоены Нобелевской премии за эти исследования.

А в 1962 году Нобелевская премия была присуждена Ф. Крику и Дж. Уотсону за установление молекулярного строения ДНК.

На повестку дня был вынесен новый вопрос, каким образом записана генетическая программа и как она реализуется в клетке.

Согласно модели Уотсона – Крика генетическую информацию ДНК несёт последовательность расположения четырёх оснований: А, Т, Г, Ц. Необходимо было выяснить, как всего четыре основания могут кодировать порядок расположения в молекулах белка целых двадцати аминокислот.

Решил эту, казалось бы, неразрешимую задачу русский по происхождению американский физик-теоретик Г. Гамов. Он предложил для кодирования одной аминокислоты использовать сочетание из трёх нуклеотидов ДНК. Эта элементарная частица наследственного материала, кодирующая одну аминокислоту, получила название «кодон».
В 1961 году гипотеза Г. Гамова была подтверждена американским экспериментальным исследователем Ф. Криком и др.