1)Развитие генетики в нашей стране Работы Е А Богданова Н

1)Развитие генетики в нашей стране. Работы Е.А. Богданова, Н.К. Кольцова, Н.И. Вавилова, С.С. Четверикова, Ю.А. Филипченко и др 
Если не считать опытов по гибридизации растений в XVIII в., первые работы по генетике в России были начаты в начале XX в. как на опытных сельскохозяйственных станциях, так и в среде университетских биологов, преимущественно тех, кто занимался экспериментальной ботаникой и зоологией.
Еллий Анатольевич Богданов (1872 – 1931) профессор Московского Сельскохозяйственного института, один из основоположников зоотехнии в России. Внёс значительный вклад в развитие теории и практики кормления сельскохозяйственных животных. Он оставил богатое литературное наследие по кормлению молочного и мясного скота, разработал теорию о прямом и косвенном участии кормовых белков в образовании жира в организме животных. Под его руководством была разработана и принята оценка энергетической ценности кормов и рационов.
Николай Константинович Кольцов (3 (15) июля 1872, Москва — 2 декабря 1940, Ленинград) — русский биолог, основатель русской советской школы экспериментальной биологии, автор основополагающей идеи матричного синтеза хромосом. Показал, главным образом на сперматозоидах десятиногих ракообразных, формообразующее значение клеточных «скелетов» (кольцовский принцип), действие ионных рядов на реакции сократимых и пигментных клеток, физико-химических воздействий на активацию неоплодотворённых яиц к развитию. Первым разработал гипотезу молекулярного строения и матричной репродукции хромосом («наследственные молекулы»), предвосхитившую главнейшие принципиальные положения современной молекулярной биологии и генетики (1928). Первым из русских учёных привнёс физико-химический метод, вошедший в набор основных методов биологических исследований. Организатор первых экспериментальных лабораторий в России. Создатель Института экспериментальной биологии в Москве (лето 1917 года).Один из основателей генетики в России и слияния её достижений с эволюционной теорией. Организатор крупнейшей кафедры экспериментальной биологии в Московском университете (впоследствии она послужила основой для пяти кафедр биофака МГУ). Организатор и глава Русского евгенического общества, задачи которого позднее реализовались в области медицинской генетики. Первое заседание общества состоялось 19—20 ноября 1920 года в ИЭБ. Организатор и участник создания трёх биостанций (Звенигородской, Аниковской и Кропотовской). Организатор и редактор ряда периодических научных изданий. Создал фундамент отечественной школы экспериментальной биологии, которая противостояла лженаучным теориям Т. Лысенко и впоследствии смогла их окончательно преодолеть.
После революции и гражданской войны 1917—1922 гг. началось стремительное организационное развитие науки. К концу 1930-х годов в СССР была создана обширная сеть научно-исследовательских институтов и опытных станций (как в Академии наук СССР, так и во Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени Ленина (ВАСХНИЛ)), а также вузовских кафедр генетики. Признанными лидерами направления были Н. И. Вавилов, Н. К. Кольцов, А. С. Серебровский, С. С. Четвериков и др. В СССР издавали переводы трудов иностранных генетиков, в том числе Т. Х. Моргана, Г. Мёллера, ряд генетиков участвовали в международных программах научного обмена. Американский генетик Г. Мёллер работал в СССР (1934—1937), советские генетики работали за границей. Н. В. Тимофеев-Ресовский — в Германии (с 1925 г.), Ф. Г. Добржанский — в США (с 1927 г.).
Николай Иванович Вавилов (13 [25] ноября 1887, Москва, Российская империя — 26 января 1943, Саратов, СССР) — российский и советский учёный-генетик, ботаник, селекционер, географ, академик АН СССР, АН УССР и ВАСХНИЛ. Президент (1929—1935), вице-президент (1935—1940) ВАСХНИЛ, президент Всесоюзного географического общества (1931—1940), основатель (1920) и бессменный до момента ареста директор Всесоюзного института растениеводства (1930—1940), директор Института генетики АН СССР (1930—1940), член Экспедиционной комиссии АН СССР, член коллегии Наркомзема СССР, член президиума Всесоюзной ассоциации востоковедения. В 1926—1935 годах член Центрального исполнительного комитета СССР, в 1927—1929 — член Всероссийского Центрального Исполнительного Комитета, член Императорского Православного Палестинского Общества.Организатор и участник ботанико-агрономических экспедиций, охвативших большинство континентов (кроме Австралии и Антарктиды), в ходе которых выявил древние очаги формообразования культурных растений. Создал учение о мировых центрах происхождения культурных растений. Обосновал учение об иммунитете растений, открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов. Внёс существенный вклад в разработку учения о биологическом виде. Под руководством Вавилова была создана крупнейшая в мире коллекция семян культурных растений. Он заложил основы системы государственных испытаний сортов полевых культур. Сформулировал принципы деятельности главного научного центра страны по аграрным наукам, создал сеть научных учреждений в этой области.
Сергей Сергеевич Четвериков (24 апреля [6 мая] 1880, Москва — 2 июля 1959, Горький) — выдающийся русский и советский биолог, генетик-эволюционист, сделавший первые шаги в направлении синтеза менделевской генетики и эволюционной теории Чарльза Дарвина. Он раньше других учёных организовал экспериментальное изучение наследственных свойств у естественных популяций животных. Эти исследования позволили ему стать основоположником современной эволюционной генетики. В этой области Сергей Четвериков выступает как подлинный новатор, смотревший далеко вперед и определивший на многие десятилетия пути развития мировой биологической науки. Работы Четверикова, особенно его основной труд «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», опубликованный в 1926 году, легли в основу синтетической теории эволюции.
Юрий Александрович Филипченко (1 (13) февраля 1882, с. Злынь — 19 мая 1930, Ленинград) — советский биолог и генетик, известный своей педагогической и научно-организаторской деятельностью. Его научные интересы охватывали: генетику качественных и количественных признаков, включая наследование таланта у человека, евгенику, генетические основы эволюции. Он предложил понятия «микроэволюция» и «макроэволюция». Автор первых советских учебников по генетике и экспериментальной зоологии. Основные труды посвящены наследственности человека, генетическим основам селекции, проблемам эволюции. Юрий Александрович Филипченко создал обширную научную школу, многие представители которой стали известными учеными-генетиками: М. Л. Бельговский, А. А. Прокофьева-Бельговская, Н. С. Бутарин, Ф. Г. Добржанский, А. И. Зуйтин, И. И. Канаев, Ю. Я. Керкис, Н. Н. Колесник, Т. К. Лепин, Я. Я. Лус, Н. Н. Медведев, Ю. М. Оленов, Е. П. Раджабли, Н. Я. Федорова, Р. А. Мазинг, Ю. Л. Горощенко и другие.Одним из первых применил вариационную статистику в биологии.
В 1930-е гг. в рядах генетиков и селекционеров наметился раскол, связанный с энергичной деятельностью Т. Д. Лысенко и И. И. Презента. По инициативе генетиков был проведён ряд дискуссий (наиболее крупные — в 1936 и 1939 г.), направленных на борьбу с подходом Лысенко.
На рубеже 1930—1940-х гг. в ходе так называемого Большого террора большинство сотрудников аппарата ЦК ВКП(б), курировавших генетику, и ряд видных генетиков были арестованы, многие расстреляны или погибли в тюрьмах (в том числе, Н. И. Вавилов). После войны дебаты возобновились с новой силой. Генетики, опираясь на авторитет международного научного сообщества, снова попытались склонить чашу весов в свою сторону, однако с началом холодной войны ситуация значительно изменилась. В 1948 году на августовской сессии ВАСХНИЛ Т. Д. Лысенко, пользуясь поддержкой И. В. Сталина, объявил генетику лженаукой[5]. Лысенко воспользовался некомпетентностью партийного руководства в науке, «пообещав партии» быстрое создание новых высокопродуктивных сортов зерна («ветвистая пшеница») и др. С этого момента начался период гонений на генетику, который получил название лысенковщины и продолжался вплоть до снятия Н. С. Хрущева с поста генерального секретаря ЦК КПСС в 1964 году.
Лично Т. Д. Лысенко и его сторонники получили контроль над институтами отделения биологии АН СССР, ВАСХНИЛ и вузовскими кафедрами. Были изданы новые учебники для школ и вузов, написанные с позиций «Мичуринской биологии». Генетики вынуждены были оставить научную деятельность или радикально изменить профиль работы. Некоторым удалось продолжить исследования по генетике в рамках программ по изучению радиационной и химической опасности за пределами организаций, подконтрольных Т. Д. Лысенко и его сторонникам.
Сходные с лысенковщиной явления наблюдались и в других науках. Наиболее известные кампании прошли в цитологии (в связи с учением О. Б. Лепешинской о живом веществе), физиологии (борьба К. М. Быкова и его сторонников за «наследие» И. П. Павлова) и микробиологии (теории Г. М. Бошьяна).
После открытия и расшифровки структуры ДНК, физической базы генов (1953 г.), с середины 1960-х г. началось восстановление генетики. Министр просвещения РСФСР В. Н. Столетов инициировал широкую дискуссию между лысенковцами и генетиками, в результате было опубликовано много новых работ по генетике. В 1963 г. на основе этих работ вышел в свет стандартизованный университетский учебник М. Е. Лобашёва Генетика, выдержавший впоследствии несколько изданий. Вскоре появился и новый школьный учебник Общая биология под редакцией Ю. И. Полянского, использовавшийся, наряду с другими, до недавнего времени.
2) Балансовая теория определения пола. Биологическое значение соотношения числа половых Х – хромосом и аутосом.
Tеория, согласно которой пол особи определяется соотношением мужского и женского факторов клетки, т.е. соотношением дифференцированных половых хромосом либо Х-аутосомным соотношением.
В 1922 г. К. Бриджес обнаружил у дрозофилы несколько самок, имевших триплоидный набор хромосом ЗХ + ЗА. Некоторые из этих самок были нормальными и плодовитыми. При скрещивании их с диплоидными самцами XY + 2А в потомстве были обнаружены особи с промежуточными признаками пола — интерсексы. Морфологическое, цитологическое и генетическое обследование этого потомства выявило восемь типов особей с различным соотношением половых хромосом и наборов аутосом: 1) 3Х : 3А, 2) 2Х : 2А, 3) [2Х + + Y] : 2А, 4) 2Х : 3А, 5) [2Х + Y] : 3А, 6) XY : 2А, 7) 3Х : 2А, 8) XY: 3А. Появление этих мух с различными наборами хромосом обусловлено нарушением нормального расхождения хромосом в мейозе у триплоидных самок. Мухи с разным балансом хромосом дали 1) нормальных самцов и самок, 2) промежуточные формы — интерсексов, 3) особей с гипертрофированными признаками мужского пола и 4) особей с гипертрофированными признаками женского пола. Оказалось, что пол особи определяется балансом числа Х-хромосом и числа наборов аутосом. Так, преобладание наборов аутосом (2Х : 3А) привело к образованию интерсексов мужского типа. Диплоид или триплоид с нормальным балансом половых хромосом и аутосом (2Х : 2А или 3Х : 3А) развился в самку. Уменьшение числа Х-хромосом (X : 2А) привело к развитию мужского пола. Далее оказалось, что если число наборов аутосом увеличивается до трех при наличии одной Х-хромосомы (X : 3А), то развивается «сверхсамец» — организм с гипертрофированными признаками самца, который, однако, оказывается стерильным. Напротив, увеличение числа Х-хромосом при диплоидном числе аутосом (ЗХ : 2А) ведет к развитию «сверхсамки» с ненормально развитыми яичниками и другими нарушениями признаков пола. На основании опытов К. Бриджес пришел к выводу, что не присутствие двух Х-хромосом определяет женский пол и не XY — мужской, а соотношение числа половых хромосом и числа наборов Аутосом. Гены женской тенденции у дрозофилы сосредоточены главным образом в Х-хромосомах, гены мужской — в аутосомах. это видно из того, что все особи с балансом хромосом (или половым индексом) X : А = 1 представляют собой самок, отношение X : 2А = 0,5 дает самцов; баланс хромосом с отношением от 1 до 0,5 определяет промежуточное развитие пола, т. е. интерсексуальность, отношение трех Х-хромосом к двум наборам аутосом 3Х : 2А = 1,5 ЬвДет к развитию сверхсамок. Напротив, увеличение количества наборов аутосом на одну Х-хромосому X + Y : 3А = 0,33 опредеяет развитие сверхсамцов. Эти формы часто в литературе называют «суперсексами». Для доказательства того, что пол определяется балансом генов, были проведены дополнительные остроумные опыты. Исходя из того, что особи, имеющие половой индекс (2Х : 3А = 0,67), развиваются как интерсексы, методом хромосомных перестроек (дупликаций) стали получать особи, имеющие, кроме двух Х-хромосом, дополнительные участки Х-хромосомы различной длины. По мере прибавления таких участков интерсексы становились все более похожими на самок. Таким образом, пришли к выводу, что пол определяется не только половыми хромосомами, но и общим генным балансом, определяемым соотношением половых хромосом и аутосом. Выше мы указывали, что в потомстве триплоидных самок появляются интерсексы и особи женского и мужского полов. Если действительно пол определяется балансом генов «самковости» и «самцовости», то в потомстве триплоидных самок можно вести селекцию и изучать действие условий развития на проявление интерсексуальности. Такого рода исследования были проведены. Потомство триплоидных самок воспитывалось в условиях высокой и пониженной температур. В обоих случаях появлялись интерсексы, но при высокой температуре — преимущественно с половыми признаками самки, а при пониженной — с признаками самца. Следовательно, характер взаимодействия двух противоположных типов генов может зависеть от влияния внешних условий. Поскольку разные триплоидные самки дают интерсексов с различной половой тенденцией, можно было произвести отбор самок в двух противоположных направлениях: на способность давать интерсексов либо женского, либо мужского типов. При этом соотношение хромосом у триплоидных самок этих двух линий сохранялось прежнее, а именно 3Х : 3А. Таким образом, отбором удается подобрать соответствующие генотипы с преобладанием генов женского или мужского направлений действия. Возникновение интерсексов по типу дрозофилы иногда называют триплоидной интерсексуальностью. Как мы видели, у дрозофилы при нормальном наборе аутосом Х0 определяет мужской тип, а XXY —женский. У человека же нарушения такого типа вызывают фенотипические изменения дола в противоположном направлении. Так, в случае XXY формируется фенотип мужского пола, а Х0 — фенотип женского пола. У человека в отличие от дрозофилы и других животных Y-хромосома играет большую роль в определении пола. При отсутствии Y-хромосомы и любом числе Х-хромосом особь фенотипически определяется как женская. Наличие Y-хромосомы определяет развитие мужского пола. Нерасхождение половых хромосом и нарушение генного баланса у человека вызывают различные заболевания. Балансовая теория определения пола оказалась приложимой и к высшим растениям. Балансовая теория определения пола дает возможность объяснить не только интерсексуальность, но главным образом бисексуальную потенцию организмов и дифференцирование пола. Сама же интерсексуальность является лишь следствием генетически обусловленной бисексуальной природы организма.
3) Учение Ч. Дарвина о наследственности, изменчивости и отборе как факторах эволюции.
Чарльз Дарвин в своем основном труде “Происхождение видов путем естественного отбора” (1859) обобщил эмпирический материал современной ему биологии и селекционной практики, на основе результатов собственных наблюдений во время путешествий, кругосветного плавания на корабле “Бигль”, раскрыл основные факторы эволюции органического мира. В книге “Изменение домашних животных и культурных растений” (т.1-2, 1868) он изложил дополнительный фактический материал к основному труду, а в книге “Происхождение человека и половой отбор” (1871) выдвинул гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка. В основе теории Дарвина – свойство организмов повторять в череде поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом – свойство наследственности.
Наследственность вместе с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы. Одно из основных понятий своей теории эволюции – понятие “борьба за существование” – Дарвин употреблял для обозначения отношений между организмами, а также отношений между организмами и абиотическими условиями, приводящих к гибели менее приспособленных и выживанию более приспособленных особей.
Понятие “борьба за существование” отражает те факты, что каждый вид производит больше особей, чем их доживает до взрослого состояния, и что каждая особь в течение своей жизнедеятельности вступает во множество отношений с биотическими и абиотическими факторами среды.
Дарвин выделил две основные формы изменчивости:
Определенную изменчивость – способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву).
Неопределенную изменчивость, характер которой не соответствует изменениям внешних условий. В современной терминологии неопределенная изменчивость называется мутацией.
Мутация – неопределенная изменчивость в отличие от изменчивости определенной носит наследственный характер. По Дарвину, незначительные изменения в первом поколении усиливаются в последующих поколениях. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играет именно неопределенная изменчивость. Она связана обычно с вредными и нейтральными мутациями, но возможны и такие мутации, которые оказываются перспективными.
Неизбежным результатом борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов, по Дарвину, является процесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных – естественный отбор.
Механизм естественного отбора в природе действует аналогично селекционерам, то есть складывает незначительные и неопределенные индивидуальные различия и формирует из них у организмов необходимые приспособления, а также межвидовые различия. Этот механизм выбраковывает ненужные формы и образовывает новые виды.
Тезис о естественном отборе наряду с принципами борьбы за существование, наследственности и изменчивости – основа дарвиновской теории эволюции.
Во времена Дарвина наследственность представляли как некое общее свойство организма, присущее ему как целому. В связи с этим шотландский исследователь Флеминг Дженкинс вошел в историю биологии, выдвинув возражения против теории Дарвина. Он считал, что новые полезные признаки некоторых особей данного вида должны быстро исчезнуть при скрещивании с другими, более многочисленными особями. Возражения Дженкинса сам Дарвин считал очень серьезными, окрестив их “кошмаром Дженкинса”. Эти возражения были опровергнуты, только когда стало ясно, что аппарат наследственности сформирован отдельными структурными и функциональными единицами – генами.
Согласно Ч. Дарвину и А. Уоллесу, механизмом, с помощью которого из предсуществовавших видов возникают новые виды, служит естественный отбор. Эта гипотеза основана на трёх наблюдениях и двух выводах:
Наблюдение 1. Особи, входящие в состав популяции, обладают большим репродуктивным потенциалом. Дарвин и Уоллес зафиксировали этот факт во многом благодаря работе Т. Мальтуса “Трактат о народонаселении”. В ней Т. Мальтус привлёк внимание к репродуктивному потенциалу человека и отметил, что численность народонаселения возрастает по экспоненте.
Наблюдение 2. Число особей в каждой данной популяции примерно постоянно. Численность всех популяций ограничивается или контролируется различными факторами среды, такими как пищевые ресурсы, пространство и свет. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда ещё может выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается некое равновесие. Численность колеблется около этого равновесного уровня.
Вывод 1. Многим особям не удаётся выжить и оставить потомство. В популяции происходит “борьба за существование”. Непрерывная конкуренция между индивидуумами за факторы среды в пределах одного вида или между представителями разных видов приводит к тому, что некоторые организмы не смогут выжить или оставить потомство.
Наблюдение 3. Во всех популяциях существует изменчивость. Огромный фактический материал, собранный во время путешествий Дарвином и Уоллесом убедили их в значимости внутривидовой изменчивости. Но они не смогли выявить источники всех этих форм изменчивости. Это позже сделает Г. Мендель.
Вывод 2. В “борьбе за существование” те особи, признаки которых наилучшим образом приспособлены к условиям жизни, обладают “репродуктивным преимуществом” и производят больше потомства, чем менее приспособленные особи. Решающий фактор, определяющий выживание, – это приспособленность к среде. Любое, самое незначительное физическое, физиологическое или поведенческое изменение, дающее одному организму преимущество перед другим, будет действовать как “селективное преимущество”. Благоприятные изменения будут передаваться следующим поколениям, а неблагоприятные отметаются отбором, так как они невыгодны организму. Вывод 2 содержит гипотезу о естественном отборе, который может служить механизмом эволюции.
Теория эволюции, предложенная Дарвином и Уоллесом, была расширена и разработана в свете современных данных генетики, палеонтологии, молекулярной биологии, экологии и этологии и получила название неодарвинизма. Его можно определить как теорию органической эволюции путём естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Чтобы признать эту теорию достоверной необходимо:
Установить факт изменения форм жизни во времени (эволюция в прошлом).
Выявить механизм, производящий эволюционные изменения (естественный отбор генов)
Продемонстрировать эволюцию, происходящую в настоящее время (эволюция в действии).
Свидетельствами эволюции, происходившей в прошлом, служат ископаемые остатки организмов и стратиграфия. Данные о механизме эволюции получают путём экспериментальных исследований и наблюдений, касающихся естественного отбора наследуемых признаков и механизма наследования, демонстрируемого классической генетикой. Сведения о действии этих процессов в наше время даёт изучение популяций современных организмов, результаты искусственного отбора и генной инженерии.
Пока не существует твёрдо установленных законов эволюции. Мы обладаем лишь хорошо подкреплёнными фактическими данными из области палеонтологии, географии распространения видов, системы классификации К. Линнея, селекции растений и животных, сравнительной анатомии, сравнительной эмбриологии, сравнительной биохимии гипотезами, которые в совокупности составляют достаточно обоснованную теорию.
4)У морских свинок черная окраска шерсти ( ген “А”) доминирует над белой ( ген “а”) . При спаривании черного самца с черной самкой в нескольких пометах получено 20 потомков, из которых 6 белых, а остальные черные. Определите генотип каждого родителя. Составьте схему скрещивания и выясните соотношение генотипов полученного потомства. Составьте схемы скрещиваний, с помощью которых можно было бы выяснить генотипы черных особей.
ген признак
А Черная окраска
а Белая окраска

Известно, что расщепление 3:1 наблюдается при скрещивании двух гетерозиготных особей. На основании этого можно предположить, что родительские особи имели генотипы Аа и имели черную окраску.
P Aa
X Aa

черная
черный
гаметы А а
А а
F 1 AA 2 Aa
1aa

14 черных 6 белых
Генотипы черных особей можно было бы выяснить в анализирующем скрещивании, то есть скрещивании с гомозиготной по рецессиву особью.
P Aa
X Aa

черная
белый
гаметы А а
а
F 1 Aa
1aa

черный 6 белый
5)У крупного рогатого скота гидроцефалия (водянка головного мозга) приводит к смерти телят на 2-3 день жизни. Заболевание обусловлено действием аутосомного рецесивного гена. На одной из ферм из 600 родившихся телят 3 погибли от гидроцефалии. Пользуясь формулой Харди- Вайнберга,определите количество телят- носителей гена данного заболевания.
По формуле харди вайнберга производится расчет генетического состава популяции. Частота встречаемости особей равна =3/600=0.005, q=0.005=0.07, по формуле p+q=1, высчитываем частоту аллеля А=1-0,07=0,03. Подставляю значения p и q в формулу харди-вайнберга, легко установить частоту гетерозигот в популяции по этому гену.
2pq(Aa)=2*0.03*0.07=0.42=42%, количество телят гетерозигот=600*0,42=252

На странице представлен фрагмент работы. Его можно использовать, как базу для подготовки.

Заказать полное решение

Часть выполненной работы