100 великих достижений цивилизации - Станислав Эдуардович Ермаков Страница 83

Постепенно было открыто, что разные витамины нуждаются в разных условиях хранения, поскольку чувствительны к различным внешним факторам.

С момента открытия первых из них большинство витаминов обозначают буквами – такая классификация оказалась наиболее практичной.

После Функа, который выделил в кристаллическом виде первый витамин, получивший название витамин B (то, что это – группа веществ, было установлено значительно позднее), последовали витамин А (каротин), витамин C и многие-многие другие.

Три десятилетия спустя после сделанного открытия к доктору Христиану Эйкману все же пришло заслуженное признание: за исследования возбудителей бери-бери он получил Нобелевскую премию 1929 года по медицине. Кстати, другие ученые, которые открывали те или иные витамины, также стали лауреатами главной научной награды мира.

История развития генетики

Признаться честно, иногда кажется, что нет в мире ничего более запутанного и непонятного, чем генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов, а заодно механизмы эволюции живого. В то же время есть в генетике нечто, таящее удивительную мощь, которая может обернуться великим благом или великим кошмаром. Причем вовсе необязательно, чтобы кошмар этот произошел по злому умыслу сбрендившего ученого… достаточно маленькой случайной ошибки.

Но давайте вначале вспомним, что такое наследственность. Это свойство одного поколения передавать другом признаки строения, физиологические свойства и специфический характер развития. Из вишневой косточки вырастает вишневое дерево, которую трудно спутать с яблоней. Дети похожи на родителей…

Наследственность немыслима без изменчивости – это как бы ее оборотная сторона. Наследственные задатки изменяются под влиянием внешней среды. Изменения эти могут закладываться в генах.

Собственно, наука генетика и возникла благодаря открытию материальных носителей наследственности и механизма изменчивости организмов, которые были названы генами. Само слово «ген» слово в переводе с греческого обозначает «род» и введено в 1909 году датским ботаником Вильгельмом Иогансеном. Парадоксально, но слово «генетика» появилось раньше, за два года до этого, а предложил его английский биолог Уильям Бэйтсон.

Итак, датчанин Иогансен придумал идею гена, хотя никаких данных о материальном существовании чего-то подобного на тот момент еще не было; он так, сказать, действовал на опережение, считая, что «термин совершенно не связан ни с какими гипотезами и имеет преимущество вследствие своей краткости и легкости, с которой его можно комбинировать с другими обозначениями». Мол, просто удобное слово, ничего более.

Ныне мы знаем, что это не вполне так.

Как всякая наука, генетика проходит в своем развитии ряд этапов. Принято начинать историю первого этапа с того момента, как Георг Мендель в 1865 году открыл дискретность (делимости) наследственных факторов и создал гибридологической метод изучения наследственности, установив правила скрещивания организмов и учета признаков у их потомства. Наверное, все помнят картинки с черными и белыми морскими свинками и множеством стрелок, которыми нас так любили мучить на уроках биологии? Вот о них-то и речь.

Отдельные свойства и признаки организмов развиваются под контролем наследственных факторов, которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, не растворяются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга. Вот это явление и называется дискретностью наследственности.

Как часто бывает, открытия Менделя остались недооцененными до начала следующего века, когда сразу три биолога независимо друг от друга переоткрыли их в 1900 году. Это были де Фриз из Голландии, Корренс из Германии и Чермак из Австрии.

Первое десятилетие XX столетия ознаменовалось большими успехами в гибридизации, которые полностью подтвердили менделевские законы наследования признаков и показали их универсальный характер по отношению ко всем организмам, которые размножаются половым путем. В соответствии с тогдашним уровнем развития науки наследование признаков тогда изучали на уровне целостных организмов, таких как горох, кукуруза, мак, кролики, мыши…

В 1901–1903 годах Хуго де Фриз разработал теорию изменчивости на основе мутаций, а уже упомянутый Вильгельм Иоганнсен дал определения понятиям «генотип» и «фенотип».

На следующий уровень понимания наследственности и изменчивости генетика перешла благодаря тому, что ученые перешли к изучению этих явлений на клеточном уровне.

Разные ученые, опять же независимо друг от друга, смогли установить взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз).

Только теперь, к концу первого десятилетия XX века, стало ясно, что гены, которые контролируют те или иные признаки, есть не что иное, как участки хромосом. Так в науке возобладала хромосомная теория наследственности.

Главную роль в обосновании этой теории сыграли исследования группы под руководством американца Томаса Ханта Моргана 1910–1911 годов. Благодаря полученным результатом стало ясно, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке, образуя так называемые группы сцепления, число которых соответствует числу пар гомологичных хромосом. Гены одной группы сцепления могут перекомбинироваться в процессе мейоза благодаря явлению кроссинговера. Оно и лежит в основе одной из форм наследственной комбинативной изменчивости организмов. Кроме того, Моргану удалось установить закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

Томас Морган. 1895 г.

В 1933 году эти исследования были оценены мировым сообществом на высшем возможном уровне: Моргану была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине с формулировкой «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».

Именно его работы в значительной мере предварили и подтолкнули следующий этап развития генетики. Он продолжается, как считают, и по сей день, и связан с развитием молекулярной биологии, а также с широким привлечением методов точных наук: физики, химии, математики, биофизики…

Такое «углубление и расширение» стало естественным процессом, который позволил ученым еще на шаг продвинуться в понимании уже конкретных биохимических превращений, которые лежат в основе проявления внешнего или внутреннего признака организма. Благодаря исследованиям генов грибов, бактерий и вирусов стали понятны взаимоотношения между генами и ферментами, а в конечном счете приблизиться к принципиальному важному открытию – обнаружению молекул ДНК, дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Это случилось в 1953 году, когда биологи Френсис Крик, Джеймс Уотсон и Морис Уилкинс, опираясь на результаты опытов генетиков и биохимиков и на данные рентгеноструктурного анализа, сумели создать структурную модель ДНК в форме двойной спирали. Макромолекула обеспечивает хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов, она содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

Выявленные ими в ходе исследований свойства ДНК позволили понять молекулярный механизм изменчивости. Как оказалось, любые отклонения от исходной структуры гена, ошибки самоудвоения генетического материала ДНК, возникнув однажды, далее точно и устойчиво воспроизводятся в дочерних нитях ДНК.

Все это впоследствии было подтверждено экспериментально, что позволило уточнить понятие гена, приступить к расшифровке генетических кодов