Дарвин с помощью дивергентной теории объяснил механизм происхождения видов. Согласно этой теории индивидуумы, принадлежащие к одному виду, отличаются друг от друга по определенным показателям. В результате различения этих показателей индивидуумы получают возможность ещё более приспособиться к различным условиям жизни. В такой ситуации внутри одного и того же вида долгое время идет отдаление друг от друга и после тысячи поколений у одного и того же вида рождаются разные виды. Например, все виды, принадлежащие к ряду синицы, появились за счет дивергенции одного и того же вида. Эта теория показывает, что виды появляются путем дивергенции друг от друга, то есть путем удаления друг от друга в различных направлениях и за счет влияния естественного отбора. Различные породы, принадлежащие к одному и тому же виду домашних животных, и различные сорта культурных растений появляются за счет искусственного отбора и происходящих дивергентным путем изменений.
Дарвин привнес в биологию исторический принцип. Согласно эволюционному учению мир живых существ появился как акт создания за один миг, начиная от молекулярного уровня до человека, этот процесс так описывали креационисты. Каждое живое существо и его показатели, все идущие в нем физиологические процессы были созданы в течении длительных исторических периодов путем естественного отбора под влиянием материальных факторов. За каждым существом стоит период его эволюции, длинная история, измеряющаяся миллионами лет. Движущий же силой этой эволюции органического мира является естественный отбор.
Эволюционное учение сформировались как одно обобщающее учение, появившееся за счет развития всех биологических дисциплин. В свою очередь это учение стало толчком для более быстрого развития таких дисциплин, как ботаника, зоология, сравнительная анатомия, эмбриология.
Генетика и закономерности механизма наследственности
Генетика – биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов, о способах управления ими. Генетика научная основа селекции, то есть разработки практических методов выведения необходимых человеку новых видов животных, растений и микроорганизмов.
Мы постараемся дать краткое резюме зарождение развития генетики. Основу генетики формирует закон наследственности, открытый австрийским биологом Грегором Менделином (1833-1884).
Наследственность – способность родителей передавать последующему поколению свои приметы и свойства. Еще во второй половине XVIII века немецкий ботаник И.Кельрейтер (1733-1806) проводил опыты по гибридизации растений. В XIX веке подобные исследования, которые приобрели важное значение в животноводстве и растеноводстве, начали увеличиваться. О.Самре и Ш.Ноден во Франции, А.Гертнер в Германии, Т.Найт в Англии получили очень ценные сведения из проводимых по межвидовому и внутривидовому скрещиванию исследований. В этот период во Франции П.Люк собрал ценные сведения о различных показателях человеческой наследственности. Однако Г.Мендель достиг большего результат в опытах изучение сортов гороха: он открыл основной закон наследственности. Мендель прививая гладкий и морщинистый виды гороха, на первом этапе получил урожай только морщинистого гороха, на втором же этапе одна четвертая часть урожая была морщинистым горохом. Он объяснил причину этого так: от каждого родителя в клетку зародыша входят два наследственных семени и они одинаково проявляют в гибриде один показатель – гладкость. Мендель победившие показатели назвал доминантными, оставшиеся скрытыми показатели – рецессивными. В следующем поколении соотношение показателем было 3:1. Таким образом Мендель открыл закон распада показателей гибридизации и за счет этого открытия в последствии появилась теория генов и хромосом.
Август Вейсман (1834-1914) показал, что в связи с тем, что половые клетки обусловлены со стороны самого организма они не подвергаются влиянию факторов, которые могут изменить семена организма. Отметим, что несмотря на то, что проверка опытов Вейсмана создала определенные трудности, сторонники академика Лиценкова в советской биологии категорически отказались называть генетику целиком вейсманизм – морганизмом. В условиях, когда идеология победила в науке, многие представители генетики, в том числе известный советский ученый академик Н.И. Вавилов, были подвергнуты репрессии.
Томас Морган (1866-1945) создал хромосомную теорию наследственности. Согласно этой теории численность каждого биологического вида должна содержать определенное количество хромосом.
В 1927 году Г.Миллер определил, что генотип может меняться под влиянием рентгеновского излучения. Индукциированные мутации и позднее названная генной инженерией наука взяли свое начало от открытия Миллера.
Дж. Бидл и Э. Татул в 1941 году определили генетические основы процессов биосинтеза.
Джеймс Вотсон и Френсис Крик (1953) предложили модель молекулярной структуры дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и механизм репликации. То, что дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) являются, носителями наследственной информации было выяснено в 40-х годах нашего века.
В период после открытия законов генетики Г.Менделем развитие этой науки прошло 5 этапов:
Первый этап охватывает период с 1900-го года до 192 года. В этот период после применения законов Менделя к отдельным объектам, была еще раз доказана их правдивость. В 1906 году англичанин В. Бетсон ввел в науку термин «генетика», в 1909 году датчанин В.Норенсон ввел в науку также понятия как «генотип, фенотип, ген». В этот период также привлекают внимание работы Г-де Фриза, Г.Лотцина, К.Тимирязева. Они пытались объяснить дарвинизм на основе материалов генетики.
Второй этап: охватывает период с 1912 года до 1925 года. В этот период была создана хромосомная теория наследственности Т.Морганом и его последователями – А.Стертенвонт, К.Бридглес и Г.Меллер. Эта теория, превратившаяся в важное событие в развитии биологии, стала мощным толчком в развитии не только генетики, но и ситологии, эмбриологии, молекулярной биологии. Среди проведенных нв этом этапе работ важную роль сыграли работа Нельсона Эле, относящаяся к изучению количественных показателей законов наследственности, работа Н.Вавилова, относящаяся к открытию закона гомологических рядов, работа И.В.Мигулина, относящаяся к междувидовой гибридизации, и другие работы.
Третий этап: охватывает период с 1925-го по 1940-ой год. На этом этапе было открыто явление мутации – изменений, происходящих в организме внезапно и скачкообразно. В этой области особенно ценны исследования г-де Фриза и Вейсмана. В последующие годы за счет исследований Г.Меллера, В.В.Сахарова, Э. Лобачева были обнаружены физический рентгеновское излучение (a - лучи и другие), и химические мутагены, создающие сильные мутации в живых организмах. В этот период изучение генетических процессов в эволюции было связана исследованием С.С.Четвернова, Р.Фишера, С.Файта.
Четвертый этап: охватывает период с 1940-го по 1955-ый год. На этом этапе с помощью проведенных экспериментов по физиологическим и биологическим показателям была изучена генетика вирусов и микроорганизмов. Американские генетики Д.Бидл и Э.Тетум выдвинули формулу «один ген – один белок». О.Эвери обнаружил генетическую трансформацию в бактериях. После длительных и упорных поисков английский физик Ф.Крик и американский химик Д.Уотсон в 1953 году представили модель вещества ДНК.
Пятый этап: начался с середины 1950-х годов и продолжается до настоящего периода. Генетические исследования на этом этапе уже проводились на молекулярном уровне. В 1969-ом году в США Г.Хорона впервые смог синтезировать ген. После этого фундаментального открытия, заложившего основу генной инженерии, в медицине стали интенсивно применяться генетические исследования, расширяющие границы.
В связи с историй развития генетики из вышесказанного четко видно, что несмотря на то, что формирование и зарождение этой науки связано с XIX веком, в основном её развитие происходило в ХХ веке. В ХХ веке генетика превратилась в исключительную область науки биологии не случайно стала стремительно развиваться, это развитие в основном было обусловлено следующими причинами:
1) Научной важностью собранных генетических материалов о существовании живых организмов. Как мы уже отмечали выше, согласно тому, что гены являются носителями наследственной информации, их существование является важным свойством всех живых существ.
2) Изменчивостью стал основным фактором эволюции, развития и разнообразия живого мира.
3) Открытием законов подчинения механизма наследственности в конце XIX века. Эти открытия сделали возможной целенаправленную селекцию растений и животных.
Центральное понятие генетики – понятие «ген». Ген – элементарная единица, характеризующая наследственностью и целым рядом других характерных показателей. Ген по своему уровню внутриклеточная молекулярная структура, по составу дезоксирибонуклеиновые кислоты, играющие основную роль в азот и в фосфоре. Гены, как правило расположены в ядре клетки и число их в больших организмах исчисляется миллиардами. Согласно выполняемой функции гены являются «центром мозга» клетки и поэтому всего организма.
В ХХ веке основными направлениями исследований факторов, действующих в области генетики, были следующие:
1) Изучение хранителей генетической информации в каждом виде живых существ, материальных структур, считающихся единицей наследственности – молекул нуклеиновых кислот.
2) Исследование механизма и закономерностей передачи из поколения в поколение генетической информации.