big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Проблема гена, физические и химические основы дискретности и непрерывности хромосом. Введение

Основное положение генетики состоит в том, что развитие всякого организма обусловлено взаимодействием внутренних и внешних факторов. Внутренние факторы — это наследственная конституция особи, а внешние — те условия среды, в которых осуществляется развитие.

Теория гена пытается вскрыть природу структуры и функции внутренних наследственных факторов развития. На громадном экспериментальном материале установлено, что наследственные структуры представлены в хромосоме в виде тонкой нити, дифференцированной по длине на множество участков; каждый из Участков обладает специфическим действием. Эти участки хромосом получили наименование генов. Три главных свойства характеризуют гены: а) они оказывают специфическое влияние на клеточную физиологию и на процессы развития особи; б) обладают способностью удваиваться при каждом клеточном делении или удвоении хромосом внутри клетки; в) способностью изменяться (мутировать) под воздействием внутриклеточных факторов и внешних влияний.

В начале XX в. вопрос о мутационном появлении новых наследственных свойств решался неправильно. Как в химии, где теория Дальтона привела на некоторое время к учению о неизменности атомов, так и в генетике в течение некоторого времени широкое распространение получила идея о неизменности генов. Однако последующее экспериментальное изучение вопроса показало, что под влиянием изменений в обмене веществ или под прямым воздействием проникающих факторов гены мутируют, т. е. изменяют свою физико-химическую природу.

Изучение мутаций связано с анализом сущности и причин появления новых наследственных уклонений организмов. Эволюция и изменчивость органических форм базируются на изменениях наследственной системы. Эти наследственные изменения слагают ту природную изменчивость, которая дает материал для естественного отбора в процессах расо- и видообразования и на которой зиждется применение искусственного отбора в процессах эволюции животных и растений, направляемых волей человека. Сущность явлений наследственной изменчивости очень сложна, ибо она связана с процессами физико-химических изменений молекулярных структур внутри клетки. В отличие от рекомбинационной изменчивости, которая возникает в результате скрещивания, изменения химии хромосом и генов, а также изменения организации хромосом и их числа в клетке получили название мутационной изменчивости (мутаций).

Исследования мутационного процесса распадаются на два основных русла. С одной стороны, изучается естественное появление мутаций под влиянием природных внешних и внутренних факторов, а с другой — искусственное вызывание мутаций физическими, химическими и другими внешними воздействиями в целях разработки методов регуляции мутационного процесса и выяснения сущности явлений мутирования.

Главная проблема искусственного получения мутаций — получение направленных наследственных изменений. Примером служат мутации полиплоидии, получаемые направленно при воздействии колхицином и другими факторами, нарушающими расхождение хромосом в митозе и удваивающими число их в клетке. Однако это сравнительно простая закономерность. Другую картину направленной, но уже рекомбинационной изменчивости дают факты трансформации микробов, получаемой при воздействии на них чистыми специфическими дезоксирибонуклеиновыми кислотами.

Для понимания сущности явлений наследственности и изменчивости недостаточно одного знания молекулярной организации наследственной системы, формы ее изменений при мутациях и законов ее передачи по поколениям. Основная характерная особенность молекулярной наследственной системы состоит в том, что ее жизненное состояние определяется обменом веществ внутренней среды клетки с внешней средой. Обмен веществ между хромосомами ядра, цитоплазмой и внешней средой лежит в основе жизнедеятельности клетки и является первоисточником всех процессов развития особи. Изменчивость генов и хромосом, их размножение при делении клеток также покоятся на обмене веществ между ядром, цитоплазмой и внешней средой. Индивидуальное развитие особи представляет собой не только процесс количественного роста; оно протекает на базе появления новых качеств. Гены отнюдь не являются зачатками признаков, которые растут и распределяются при развитии особи. Развитие, идущее на основе единства внутренних и внешних факторов; является целостным процессом, в котором наследственность выступает в качестве внутреннего фактора, детерминирующего возможность определенного типа индивидуального развития, реализующегося в определенную форму только при наличии известных внешних условий.

Все это показывает, что признаки организмов не передаются через материальную наследственную систему в готовом виде. Они в каждом поколении развиваются заново. По наследству передаются только клеточные структуры, которые представляют собой морфофизиологическую молекулярную систему преемственности особого типа обмена веществ.

Следовательно, главное в явлении наследственности заключается в том, что наследственность представляет собой процесс воспроизведения определенных форм обмена веществ между ядром, цитоплазмой клетки и внешней средой в ряде поколений. Из этого следует, насколько важно изучение природы тех веществ, которые входят в состав хромосом, и того пути, которым они определяют разные типы обмена веществ между ядром и цитоплазмой, а также исследование природы преобразований (мутаций) генов.

Количество разных генов в клетках организмов очень велико. Экспериментальные данные позволяют признать, что у дрозофилы количество генов составляет величину в 5—10 тысяч, у человека — 40—80 тысяч и т. д. Однако все гены, характерные для данного вида, имеются в каждой клетке организма. Весь их сложный комплекс необходим для нормальной жизнедеятельности отдельной клетки и организма в целом. В том случае, если под воздействием ионизирующих факторов или других воздействий в клетке разрушается небольшое число генов, а иногда даже один ген, клетка погибает. Работы по биохимической генетике начинают вскрывать, каким образом гены оказывают столь глубокое влияние на жизнь клетки. Эти работы показали, что отдельные гены контролируют различные звенья биосинтезов.

Одна из выдающихся особенностей, характеризующих гены,— это их относительная устойчивость. В этом проявляется само свойство наследственности, иначе не было бы устойчивой дифференцированной жизни. Однако устойчивость генов имеет относительный характер: в естественных условиях протекает спонтанный процесс изменений генов, который является первоисточником нового в эволюции и селекции. В настоящее время установлено, что многие внешние факторы, такие, как ионизирующие излучения, ультрафиолетовый свет, некоторые химические агенты и др., вызывают огромное число мутаций генов.

В результате мутации ген преобразуется и переходит в новое состояние. Разные состояния одного и того же гена, возникающие путем мутаций, получили название разных аллелей данного гена; вся группа таких мутаций одного гена называется серией аллелей.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.