1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Поэтому необходимоучитывать и принцип биологической специфичности, хорошо знатьбиологию и частную генетику изучаемого объекта.32 фГлава 1. Введение. Генетика и ее место в системе наукТаблица 1.2Характеристика геномов некоторых модельных объектов генетики и человекаЧислохромосомЧисло геновEscherichia coli (бактерия)4,64 х Ю614288Saccharomyces cerevisiae (дрожжи)1,21 х Ю72п = 166339Drosophila melanogaster (насекомое)1,8 х Ю8(NArabidopsis thaliana (растение)1,45 х Ю*С(N 1Homo sapiens (человек)3 ,2 x 1 09ооIIсГРазмер генома(пар нуклеотидов)!Объект1800011°12п=462500025000-30000Значение модельных объектов подчеркивает и тот факт, что первыми были секвенированы именно их геномы: бактерии Esherichiacoli, дрожжей Saccharomyces cerevisiae, плодовой мушки Drosophilamelanogaster, высшего растения Arabidopsis ihaliana и др.
Общая характеристика этих геномов в сравнении с геномом человека Homosapiens представлена в таблице 1.2.1.6. Значение генетики для других наук и практикиХарактерная черта методологии генетики состоит в том, что онаоперирует дискретными индивидуальными единицами наследственной информации — генами.
Этот подход определяет не только местогенетики среди других биологических дисциплин, но в еще большеймере — место генетики в общей системе естественных наук. Благодаря открытиям Г. Менделя биология наряду с физикой и химией сначала XX столетия участвовала в формировании современного атомистического мировоззрения, основателями которого были Демокрит (460-370 г. до н. э.) и Эпикур (341-270 г. до н.
э.).Современная генетика вместе с ее прикладными отраслями является частью общечеловеческой науки, которая в значительной мереисходит из того, что окружающий мир слагается из неких элементарных сущностей. Физика и химия оперируют молекулами, атомами иэлементарными частицами, биология — индивидуумами, клеткамии генами. Положение генетики среди других биологических наукобусловлено предметом ее исследования — наследственность и изменчивость — свойства, универсальные для всех живых существ.Генетика и селекция.
Генетика представляет собой теоретическую основу селекции растений, животных и микроорганизмов.Опираясь на частную генетику различных объектов, селекционерыподбирают исходный материал для создания новых пород животных,сортов растений и штаммов микроорганизмов. При этом они примеГлава I . Введение. Ггнетика и ее место в системе наук^ 33няют различные системы скрещиваний, метод гибридологическогоанализа, индуцирование мутаций и т. д. Так, «зеленая революция»второй половины XX века в значительной степени основывалась наиспользовании карликовых мутантов различных злаков. Низкорослые, короткостебельные формы пшеницы, риса, ячменя и другихзлаков устойчивы к полеганию и удобны для машинной уборки, чтозначительно сокращает потери урожая. Широкое распространениеполучили методы полиплоидизации растений — умножения числаих хромосомных наборов.
Полиплоиды обычно мощнее своих диплоидных сородичей и более урожайны. Человек издавна использует естественные полиплоидные формы пшеницы, им созданы искусственные полиплоиды ржи, сахарной свеклы, земляники, арбузаи других культур. Гетерозис, или гибридная мощность, открытаяИ. Г. Кельрейтером у растений, также находит применение в селекции сельскохозяйственных растений и животных. Так, в растениеводстве широко распространены межлинейные и сортолинейныегибриды кукурузы и сорго. Основываясь на менделевских закономерностях, селекционеры выводят новые породы пушных зверей сразличными окрасками и оттенками меха (норка, лисица, ондатра,кролик и др.).
Методы генетики активно используют в рыбоводстве,птицеводстве. Селекцию на основе генетики количественных признаков применяют для повышения мясной и молочной продуктивности скота, а также для повышения урожайности растений.Большую роль мутационная селекция сыграла в развитии микробиологической промышленности: при создании штаммовпродуцентов белково-витаминных концентратов из дрожжей,продуцентов антибиотиков, витаминов, аминокислот и других биологически активных веществ на основе массового выращиваниянизших грибов и бактерий.Новейшие методы генной инженерии применяют для выведенияштаммов бактерий и дрожжей, синтезирующих гормоны роста животных, интерферон человека, антиген вируса гепатита и других вирусов, необходимые для борьбы с инфекционными заболеваниями.Развивается клеточная и генная инженерия высших растений, позволяющая переносить гены одних видов и родов растений в другие.Например, при использовании культуры соматических клеток генфазеолина (основного запасного белка) бобов перенесен в клеткиподсолнечника.Гибридизация соматических клеток растений позволяет объединять геномы видов, никогда не скрещивающихся в природе.
Такполучены соматические гибриды картофеля и томата, различных2—Инге-Вечтомов34 &Глава I. Введение. Генетика и ее место в системе наукдекоративных растений и др. Перенос генов устойчивости к заболеваниям животных в высшие растения позволил создать живые(съедобные) вакцины для ветеринарии, а в перспективе и для медицины.Генетика и медицина. Развитие генетики человека привело к пониманию того, что наряду с заболеваниями, которые вызывают бактериальные, вирусные и другие инфекции, существует значительноечисло (несколько тысяч) наследственных заболеваний.
Генетическаягетерогенность человеческой популяции включает целый ряд аномалий обмена веществ, нарушений конституции и психических заболеваний, причиной которых являются генные мутации и хромосомныеаберрации. Известный генетик Ф. Г. Добжанский писал: «Если мысохраняем слабых и генетически больных и даем им возможностьпродолжения рода, мы можем опасаться заката генетического. Ноесли мы дадим им умереть или страдать, в то время как можем помочь, мы, несомненно, предвидим закат моральный».Ранняя диагностика некоторых наследственных заболеванийпозволяет вовремя вмешаться в течение болезни и посредствомдиетологических или медикаментозных воздействий предотвратить аномальное развитие и гибель больного.
Так, можно избежать трагических последствий и нормализовать развитие новорожденных, больных галактоземией, не усваивающих молочныйсахар, или больных фенилкетонурией, чувствительных к ароматическим аминокислотам, если исключить из их рациона нежелательные соединения.Ранняя диагностика наследственных заболеваний до рожденияребенка или определение гетерозиготного носительства генных ихромосомных аномалий позволяет избежать нежелательных последствий путем планирования семьи. Большую роль при этом играет медико-генетическое консультирование населения.До последнего времени излечение наследственных заболеванийбыло невозможно. Все разработанные меры лишь устраняют симптомы заболеваний. Развивающаяся техника генной инженерии вводит нас в новую область медицины — генотерапию, благодаря которой можно исправить или заменить аномальные части генетическогоматериала, по крайней мере в соматических клетках больного.Развитие методов секвенирования ДНК позволяет выявлять геныпредрасположенности к инфекционным и полигенным наследственным заболеваниям и тем самым прогнозировать вероятность развития болезни.
Благодаря этому подходу можно планировать профилактические мероприятия для предотвращения заболевания.Глава 1. Введение. Генетика и ее место в системе наук#35Генетика и экология. Хозяйственная деятельность человека часто связана с вмешательством в естественные природные процессы,вследствие чего сокращается площадь лесов, изменяется водныйбаланс, появляются загрязняющие примеси в водоемах, воздухе ипочве. Прогнозирование и предотвращение нежелательных последствий такого вмешательства невозможны без знания как экологииконкретных видов и состояния среды их обитания, так и генетикии, прежде всего, знания генетики популяций, которая оперируетбольшими численностями организмов, обменивающихся генами вестественных условиях.
При этом необходимо предусматривать сохранение оптимальных размеров и условий существования популяций растений, животных и микроорганизмов. Сохранение их генофонда — это сохранение неоценимого природного богатства генов,которые в дальнейшем могут быть использованы человеком в селекционном процессе.Не случайно великий советский генетик Н. И. Вавилов ещев 1926 г. обратил внимание на те области земного шара, которые, согласно его теории, являются центрами происхождения многих культурных растений. Эти области особенно богаты разнообразием генофонда и нуждаются в пристальном внимании экологов и генетиков.Очень важный аспект экологической генетики — изучение мутагенной активности разнообразных физических и химических агентов, используемых человеком. Распространение в нашем обиходемутагенов может повысить концентрацию аномальных генов, увеличить вероятность наследственных заболеваний.
Поэтому каждоеновое воздействие, каждое новое вещество, предназначенное длямедицины, сельского хозяйства или пищевой промышленности,должно проходить испытание на генетическую активность. Этим занимается генетическая токсикология. Для этого создают специальные тест-системы: штаммы микроорганизмов, культуры дрозофилы,линии мышей, культуры клеток животных и человека.
И только убедившись, что исследуемое вещество — не мутаген, можно использовать его для практических целей. Особая важность такой службыгенетической безопасности становится очевидной, если учесть, чтопочти 90 % мутагенов являются канцерогенами.Генетика и другие биологические науки. Методы и принципыгенетики находят применение во всей системе биологических наук.Как можно будет убедиться в дальнейшем, дискретность генов отражает дискретность кодируемых ими макромолекул — белков и рибонуклеиновых кислот.
Именно поэтому генетика наряду с биохимиейстала основой молекулярной биологии.2*36 &Глава I. Введение. Генетика и ее место в системе наукСовременная так называемая синтетическая теория эволюциивобрала в себя значительную часть генетической методологии наоснове развития теории Ч. Дарвина о происхождении видов путеместественного отбора. Тем самым было сформулировано представление об элементарном эволюционном событии— изменении частот аллелей в популяции.Генетика животных, растений, микроорганизмов находит применение в зоологии, ботанике, микробиологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
