ГЕНЕТИКА
Электронное пособие по генетике
Генетика
Генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов.
Наследственностью называется свойство организмов передавать потомкам особенности строения, физиологические свойства и характер индивидуального развития.
Изменчивостью называется способность живых организмов изменять свои признаки.
В своём развитии генетика прошла ряд этапов.
Наследственностью люди интересовались очень давно. С развитием сельского хозяйства сформировалась прикладная наука селекция, которая занималась созданием и формированием новых пород животных и сортов растений. Но объяснить механизмы передачи признаков потомкам селекционеры не могли.
Первый этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на организменном уровне.
Этот этап связан с работами Г. Менделя. В 1865 г. в работе «Опыты над растительными гибридами» он описал результаты своих исследований закономерностей наследования признаков у гороха.
Г. Мендель установил дискретность (делимость) наследственных факторов и разработал гибридологический метод изучения наследственности.
Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и признаки организма развиваются под контролем наследственных факторов, которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга.
В 1909 г. В. Иоганнсен назвал эти факторы генами.
Значение открытий Г. Менделя оценили только после того, как его результаты были подтверждены в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: Х. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Этот год считается годом возникновения науки генетики.
Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена, а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии.
В 1901–1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.
Второй этап развития генетики — изучение закономерностей наследования признаков на хромосомном уровне.
Была установлена взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз).
Изучение строения клетки привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены — это участки хромосом.
В 1910–1911 гг. американский генетик Т. Г. Морган и его сотрудники провели исследования закономерностей наследования на мушках дрозофилах. Они установили, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления.
Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.
Эти открытия позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности.
Третий этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на молекулярном уровне. На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория «один ген — один фермент»: каждый ген контролирует синтез одного фермента, а фермент контролирует одну биохимическую реакцию.
В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон создали модель молекулы ДНК в виде двойной спирали и объяснили способность ДНК к самоудвоению. Стал понятен механизм изменчивости: любые отклонения в структуре гена, однажды возникнув, в дальнейшем воспроизводятся в дочерних нитях ДНК.
Эти положения были подтверждены экспериментами. Уточнилось понятие гена, был расшифрован генетический код и изучен механизм биосинтеза. Были разработаны методы искусственного получения мутаций и с их помощью созданы новые ценные сорта растений и штаммы микроорганизмов.
В последние десятилетия сформировалась генная инженерия — система приёмов, позволяющих синтезировать новый ген или выделить его из одного организма и ввести в генетический аппарат другого организма.
В последнее десятилетие 20 века были расшифрованы геномы многих простых организмов. В начала 21 века (2003 г.) был завершён проект по расшифровке генома человека.
На сегодняшний день существуют базы данных геномов многих организмов. Наличие такой базы данных человека имеет большое значение в предупреждении и исследовании многих заболеваний
Наследственностью называется свойство организмов передавать потомкам особенности строения, физиологические свойства и характер индивидуального развития.
Изменчивостью называется способность живых организмов изменять свои признаки.
В своём развитии генетика прошла ряд этапов.
Наследственностью люди интересовались очень давно. С развитием сельского хозяйства сформировалась прикладная наука селекция, которая занималась созданием и формированием новых пород животных и сортов растений. Но объяснить механизмы передачи признаков потомкам селекционеры не могли.
Первый этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на организменном уровне.
Этот этап связан с работами Г. Менделя. В 1865 г. в работе «Опыты над растительными гибридами» он описал результаты своих исследований закономерностей наследования признаков у гороха.
Г. Мендель установил дискретность (делимость) наследственных факторов и разработал гибридологический метод изучения наследственности.
Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и признаки организма развиваются под контролем наследственных факторов, которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга.
В 1909 г. В. Иоганнсен назвал эти факторы генами.
Значение открытий Г. Менделя оценили только после того, как его результаты были подтверждены в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: Х. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Этот год считается годом возникновения науки генетики.
Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена, а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии.
В 1901–1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.
Второй этап развития генетики — изучение закономерностей наследования признаков на хромосомном уровне.
Была установлена взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз).
Изучение строения клетки привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены — это участки хромосом.
В 1910–1911 гг. американский генетик Т. Г. Морган и его сотрудники провели исследования закономерностей наследования на мушках дрозофилах. Они установили, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления.
Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.
Эти открытия позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности.
Третий этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на молекулярном уровне. На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория «один ген — один фермент»: каждый ген контролирует синтез одного фермента, а фермент контролирует одну биохимическую реакцию.
В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон создали модель молекулы ДНК в виде двойной спирали и объяснили способность ДНК к самоудвоению. Стал понятен механизм изменчивости: любые отклонения в структуре гена, однажды возникнув, в дальнейшем воспроизводятся в дочерних нитях ДНК.
Эти положения были подтверждены экспериментами. Уточнилось понятие гена, был расшифрован генетический код и изучен механизм биосинтеза. Были разработаны методы искусственного получения мутаций и с их помощью созданы новые ценные сорта растений и штаммы микроорганизмов.
В последние десятилетия сформировалась генная инженерия — система приёмов, позволяющих синтезировать новый ген или выделить его из одного организма и ввести в генетический аппарат другого организма.
В последнее десятилетие 20 века были расшифрованы геномы многих простых организмов. В начала 21 века (2003 г.) был завершён проект по расшифровке генома человека.
На сегодняшний день существуют базы данных геномов многих организмов. Наличие такой базы данных человека имеет большое значение в предупреждении и исследовании многих заболеваний
Основатели генетики
Грегор Иоганн Мендель - австрийский биолог и ботаник, монах-августинец, аббат. Основоположник учения о наследственности. Открытие им закономерностей наследования моногенных признаков (эти закономерности известны теперь как Законы Менделя) стало первым шагом на пути к современной генетике.
Биография
Иоганн Мендель родился 20 июля 1822 года в крестьянской семье смешанного немецко-славянского происхождения, в маленьком сельском городке Хейнцендорф на моравско-силезской границе (Австрийская империя, позже Австро-Венгрия, теперь Гинчице (часть села Вражне) у Нового Йичина, Чехия). Дата 22 июля, которая нередко приводится в литературе как дата его рождения, на самом деле является датой его крещения. Помимо Иоганна в семье Антона и Розины Мендель были две дочери (старшая и младшая сестры Иоганна — Вероника и Терезия). Интерес к природе он начал проявлять рано, уже мальчишкой работая садовником. После деревенской школы Мендель в 1840 году окончил шесть классов гимназии в Троппау (сейчас Опава). Затем в 1841 году поступил в философские классы института Ольмюца (в настоящее время Оломоуц, Чехия), и окончил их. Хорошие отношения с духовными лицами — преподавателями университета, а также серьёзные материальные затруднения привели Менделя к решению «занять положение, освобождающее от мучительных забот о пропитании». В 1843 году он постригся в монахи Августинского монастыря Святого Фомы в Брюнне (ныне Брно, Чехия) и взял имя Грегор. С 1844 по 1848 годы учился в Брюннском богословском институте. В 1847 году стал священником. Самостоятельно изучал множество наук, заменял отсутствующих преподавателей греческого языка и математики в одной из школ. Сдавая экзамен на звание преподавателя, получил неудовлетворительные оценки по биологии и геологии. В 1849—1851 годах преподавал в Зноймской гимназии математику, латинский и греческий языки. В период 1851—1853 годов, благодаря настоятелю, обучался естественной истории в Венском университете, в том числе под руководством Франца Унгера — одного из первых цитологов мира.
Будучи в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации растений и, в частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями.
В 1854 году Мендель получил место преподавателя физики и естественной истории в Высшей реальной школе в Брюнне, не будучи дипломированным специалистом. Ещё две попытки сдать экзамен по биологии в 1856 году окончились провалом, и Мендель оставался по-прежнему монахом, а позже — аббатом Августинского монастыря в Старе Брно.
Герб аббата Грегора Менделя. Описание герба по часовой стрелке: на чёрном поле — крест и плуг, на жёлтом поле — цитата из Апокалипсиса («Я есть Альфа и Омега…»), на красном поле — две руки в пожатии и расположенное над ними пламенеющее от великой любви сердце, на синем поле — цветок.
Вдохновившись изучением изменений признаков растений, с 1856 по 1863 год стал проводить опыты на горохе в экспериментальном монастырском саду и сформулировал законы, объясняющие механизм наследования, известные нам как «Законы Менделя».
В ходе двух заседаний, 8 февраля и 8 марта 1865 года, Мендель доложил результаты своих опытов Брюннскому Обществу естествоиспытателей, которое в конце следующего года опубликовало конспект его доклада в очередном томе «Трудов Общества…» под названием «Опыты над растительными гибридами». Этот том попал в 120 библиотек университетов мира. Мендель заказал 40 отдельных оттисков своей работы, почти все из которых разослал крупным исследователям-ботаникам, но работа не вызвала интереса у современников.
Мендель сделал открытие чрезвычайной важности, и сам сначала был, по-видимому, в этом убеждён. Он предпринял ряд попыток подтвердить это открытие на других биологических видах, и с этой целью провёл серию опытов по скрещиванию разновидностей ястребинки — растения семейства Астровые, затем — по скрещиванию разновидностей пчёл. В обоих случаях его ждало трагическое разочарование: результаты, полученные им на горохе, на других видах не подтверждались. Причина была в том, что механизмы оплодотворения и ястребинки, и пчёл, имели особенности, о которых в то время науке ещё не было известно (размножение при помощи партеногенеза), а методами скрещивания, которыми пользовался Мендель в своих опытах, эти особенности не учитывались. В конце концов, великий учёный сам разуверился в том, что совершил открытие.
В 1868 году Мендель был избран аббатом Старобрненского монастыря и больше биологическими исследованиями не занимался. Труды Менделя были удостоены достаточного внимания только в начале XX века, с развитием представлений о генах (после того, как ряд других учёных, независимо друг от друга, заново открыли уже выведенные Менделем законы наследования).
Биография
Иоганн Мендель родился 20 июля 1822 года в крестьянской семье смешанного немецко-славянского происхождения, в маленьком сельском городке Хейнцендорф на моравско-силезской границе (Австрийская империя, позже Австро-Венгрия, теперь Гинчице (часть села Вражне) у Нового Йичина, Чехия). Дата 22 июля, которая нередко приводится в литературе как дата его рождения, на самом деле является датой его крещения. Помимо Иоганна в семье Антона и Розины Мендель были две дочери (старшая и младшая сестры Иоганна — Вероника и Терезия). Интерес к природе он начал проявлять рано, уже мальчишкой работая садовником. После деревенской школы Мендель в 1840 году окончил шесть классов гимназии в Троппау (сейчас Опава). Затем в 1841 году поступил в философские классы института Ольмюца (в настоящее время Оломоуц, Чехия), и окончил их. Хорошие отношения с духовными лицами — преподавателями университета, а также серьёзные материальные затруднения привели Менделя к решению «занять положение, освобождающее от мучительных забот о пропитании». В 1843 году он постригся в монахи Августинского монастыря Святого Фомы в Брюнне (ныне Брно, Чехия) и взял имя Грегор. С 1844 по 1848 годы учился в Брюннском богословском институте. В 1847 году стал священником. Самостоятельно изучал множество наук, заменял отсутствующих преподавателей греческого языка и математики в одной из школ. Сдавая экзамен на звание преподавателя, получил неудовлетворительные оценки по биологии и геологии. В 1849—1851 годах преподавал в Зноймской гимназии математику, латинский и греческий языки. В период 1851—1853 годов, благодаря настоятелю, обучался естественной истории в Венском университете, в том числе под руководством Франца Унгера — одного из первых цитологов мира.
Будучи в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации растений и, в частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями.
В 1854 году Мендель получил место преподавателя физики и естественной истории в Высшей реальной школе в Брюнне, не будучи дипломированным специалистом. Ещё две попытки сдать экзамен по биологии в 1856 году окончились провалом, и Мендель оставался по-прежнему монахом, а позже — аббатом Августинского монастыря в Старе Брно.
Герб аббата Грегора Менделя. Описание герба по часовой стрелке: на чёрном поле — крест и плуг, на жёлтом поле — цитата из Апокалипсиса («Я есть Альфа и Омега…»), на красном поле — две руки в пожатии и расположенное над ними пламенеющее от великой любви сердце, на синем поле — цветок.
Вдохновившись изучением изменений признаков растений, с 1856 по 1863 год стал проводить опыты на горохе в экспериментальном монастырском саду и сформулировал законы, объясняющие механизм наследования, известные нам как «Законы Менделя».
В ходе двух заседаний, 8 февраля и 8 марта 1865 года, Мендель доложил результаты своих опытов Брюннскому Обществу естествоиспытателей, которое в конце следующего года опубликовало конспект его доклада в очередном томе «Трудов Общества…» под названием «Опыты над растительными гибридами». Этот том попал в 120 библиотек университетов мира. Мендель заказал 40 отдельных оттисков своей работы, почти все из которых разослал крупным исследователям-ботаникам, но работа не вызвала интереса у современников.
Мендель сделал открытие чрезвычайной важности, и сам сначала был, по-видимому, в этом убеждён. Он предпринял ряд попыток подтвердить это открытие на других биологических видах, и с этой целью провёл серию опытов по скрещиванию разновидностей ястребинки — растения семейства Астровые, затем — по скрещиванию разновидностей пчёл. В обоих случаях его ждало трагическое разочарование: результаты, полученные им на горохе, на других видах не подтверждались. Причина была в том, что механизмы оплодотворения и ястребинки, и пчёл, имели особенности, о которых в то время науке ещё не было известно (размножение при помощи партеногенеза), а методами скрещивания, которыми пользовался Мендель в своих опытах, эти особенности не учитывались. В конце концов, великий учёный сам разуверился в том, что совершил открытие.
В 1868 году Мендель был избран аббатом Старобрненского монастыря и больше биологическими исследованиями не занимался. Труды Менделя были удостоены достаточного внимания только в начале XX века, с развитием представлений о генах (после того, как ряд других учёных, независимо друг от друга, заново открыли уже выведенные Менделем законы наследования).
Томас Хант Морган (25 сентября 1866, Лексингтон — 4 декабря 1945, Пасадина) — американский биолог-генетик, один из основоположников генетики, председатель Шестого Международного конгресса по генетике в Итаке, Нью-Йорк (1932). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1933 года «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности»
Биография
Родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне (штат Кентукки). Старший сын дипломата Моргана. С детства питал склонность к естествознанию — обследовал округу, собирая коллекции окаменелостей, насекомых и растений.
В юношеском возрасте два летних сезона провёл в горах родного штата, занимаясь геологическими и биологическими изысканиями в экспедиции Геологической службы США.
В 1886 году Моргану была присвоена степень бакалавра в Государственном колледже штата Кентукки (преобразован в Кентуккийский университет). В 1887 году он поступил в Университет Джонса Хопкинса (Школа медицины Джонса Хопкинса) и три года спустя получил докторскую степень за исследования в области эмбриологии морских пауков. Освоив сравнительные и описательные методы биологии, Морган пришёл к выводу, что с их помощью невозможно объяснить механизм наследственной передачи признаков.
В 1897 году, изучая способность животных к регенерации (восстановление организмом утраченных частей тела), учёный опубликовал первую работу на эту тему — начало серии статей, впоследствии обобщённых в труде «Регенерация» (1901), — где подчёркнута взаимосвязь между регенерацией и эмбриональным развитием.
В 1904 году Морган был назначен профессором экспериментальной зоологии Колумбийского университета, где продолжил занятия эмбриологией.
В 1900 году были переоткрыты законы наследования признаков Г. Менделя. Это вызвало у Моргана интерес к новой сфере знаний — генетике. Исследуя мушку дрозофилу, обладающей всего четырьмя парами хромосом, высокой скоростью размножения и короткой продолжительностью жизни, учёный вместе со своими учениками К. Бриджесом, А. Стёртевантом и Г. Мёллером сформулировал так называемую хромосомную теорию наследственности. Обнаружив сцепленное наследование признаков, он предположил, что гены в хромосоме располагаются в тесной близости друг к другу, и составил «карты», отражающие эту картину.
В 1933 году Моргану была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».
Умер 4 декабря 1945 года в Пасадене (штат Калифорния) от желудочного кровотечения.
Длительные и трудные исследования явления наследственности и изменчивости видов закончились успехом только после экспериментов Моргана с мухой дрозофилой. Учёный разработал теорию генов как носителей определённых наследственных свойств, он разделил все изученные свойства дрозофильной мухи на четыре группы, которые передаются по наследству и связаны с наличием у дрозофильной мухи четырёх пар хромосом. Учёные предположили, что комбинации из этих хромосом не могут превышать тысячи различных генов. В зависимости от того, какие гены есть у мухи, она будет принадлежать к тому или иному виду. Тысяча экспериментов, проведённых с дрозофилой, позволила морганистам начертить карты, по которым можно определить, где в хромосоме находится тот или иной ген, что дало возможность предположить, в хромосомах всех растений и животных каждый ген находится в точно определённом положении.
Биография
Родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне (штат Кентукки). Старший сын дипломата Моргана. С детства питал склонность к естествознанию — обследовал округу, собирая коллекции окаменелостей, насекомых и растений.
В юношеском возрасте два летних сезона провёл в горах родного штата, занимаясь геологическими и биологическими изысканиями в экспедиции Геологической службы США.
В 1886 году Моргану была присвоена степень бакалавра в Государственном колледже штата Кентукки (преобразован в Кентуккийский университет). В 1887 году он поступил в Университет Джонса Хопкинса (Школа медицины Джонса Хопкинса) и три года спустя получил докторскую степень за исследования в области эмбриологии морских пауков. Освоив сравнительные и описательные методы биологии, Морган пришёл к выводу, что с их помощью невозможно объяснить механизм наследственной передачи признаков.
В 1897 году, изучая способность животных к регенерации (восстановление организмом утраченных частей тела), учёный опубликовал первую работу на эту тему — начало серии статей, впоследствии обобщённых в труде «Регенерация» (1901), — где подчёркнута взаимосвязь между регенерацией и эмбриональным развитием.
В 1904 году Морган был назначен профессором экспериментальной зоологии Колумбийского университета, где продолжил занятия эмбриологией.
В 1900 году были переоткрыты законы наследования признаков Г. Менделя. Это вызвало у Моргана интерес к новой сфере знаний — генетике. Исследуя мушку дрозофилу, обладающей всего четырьмя парами хромосом, высокой скоростью размножения и короткой продолжительностью жизни, учёный вместе со своими учениками К. Бриджесом, А. Стёртевантом и Г. Мёллером сформулировал так называемую хромосомную теорию наследственности. Обнаружив сцепленное наследование признаков, он предположил, что гены в хромосоме располагаются в тесной близости друг к другу, и составил «карты», отражающие эту картину.
В 1933 году Моргану была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».
Умер 4 декабря 1945 года в Пасадене (штат Калифорния) от желудочного кровотечения.
Длительные и трудные исследования явления наследственности и изменчивости видов закончились успехом только после экспериментов Моргана с мухой дрозофилой. Учёный разработал теорию генов как носителей определённых наследственных свойств, он разделил все изученные свойства дрозофильной мухи на четыре группы, которые передаются по наследству и связаны с наличием у дрозофильной мухи четырёх пар хромосом. Учёные предположили, что комбинации из этих хромосом не могут превышать тысячи различных генов. В зависимости от того, какие гены есть у мухи, она будет принадлежать к тому или иному виду. Тысяча экспериментов, проведённых с дрозофилой, позволила морганистам начертить карты, по которым можно определить, где в хромосоме находится тот или иной ген, что дало возможность предположить, в хромосомах всех растений и животных каждый ген находится в точно определённом положении.
Александр Сергеевич Серебровский (6 февраля 1892, Курск — 26 июня 1948, п. Болшево, Московская область) — советский генетик, член-корреспондент АН СССР (1933), академик ВАСХНИЛ (1935).
Биография
Отец, Сергей Митрофанович Серебровский, после окончания Академии художеств в 1890 году, был приглашён на должность архитектора в Курск. Его мать, Юлия Дмитриевна, была уроженкой города Ливны. Серебровские имели пять детей: 4 сыновей и дочь.
С 1930 года и до конца своей жизни — заведующий основанной им кафедрой генетики на биологическом факультете МГУ. В 1931 году он организовал во Всесоюзном институте животноводства сектор генетики и селекции.
Основные работы в области генетики животных, теории гена, генетики популяций. На рубеже 1920—1930-х годов выдвинул ряд важных теоретических положений: сформулировал гипотезу о делимости гена (и возможности измерения его размеров в единицах кроссинговера), ввел понятие генофонда популяции и заложил основы геногеографии. Предложил принципиально новый метод борьбы с насекомыми-вредителями, основанный на массовом выпуске самцов вредных видов с генетическими аномалиями (1940).
Биография
Отец, Сергей Митрофанович Серебровский, после окончания Академии художеств в 1890 году, был приглашён на должность архитектора в Курск. Его мать, Юлия Дмитриевна, была уроженкой города Ливны. Серебровские имели пять детей: 4 сыновей и дочь.
Могила Серебровского на Новодевичьем кладбище Москвы.
Учился в реальном училище Тулы. В 1909 году, окончив училище и досдав некоторые предметы за курс гимназии, Александр Серебровский поступил на естественное отделение физико-математического факультета Московского университета, по окончании которого в 1914 году участвовал в боях Первой мировой войны, затем работал на опытной станции под Тулой (1918—1921), а в 1921 году, по предложению Н. К. Кольцова (во время учёбы начал работать в лаборатории Н. К. Кольцова его учеником) принял руководство отделом генетической станции в Московской области (Аниковская генетическая станция, 1921—1928). С 1921 по 1927 год работал в Институте экспериментальной биологии АН СССР, с 1929 по 1932 год — в Биологическом институте им. К. А. Тимирязева.С 1930 года и до конца своей жизни — заведующий основанной им кафедрой генетики на биологическом факультете МГУ. В 1931 году он организовал во Всесоюзном институте животноводства сектор генетики и селекции.
Основные работы в области генетики животных, теории гена, генетики популяций. На рубеже 1920—1930-х годов выдвинул ряд важных теоретических положений: сформулировал гипотезу о делимости гена (и возможности измерения его размеров в единицах кроссинговера), ввел понятие генофонда популяции и заложил основы геногеографии. Предложил принципиально новый метод борьбы с насекомыми-вредителями, основанный на массовом выпуске самцов вредных видов с генетическими аномалиями (1940).
Николай Иванович Вавилов (25 ноября 1887, Москва, Российская империя — 26 января 1943, Саратов, СССР) — русский и советский учёный-генетик, ботаник, селекционер, химик, географ, общественный и государственный деятель.
Биография
Николай Иванович Вавилов родился 13 (25) ноября 1887 года на Средней Пресне в Москве.
Отец Иван Ильич Вавилов (1863—1928) — купец второй гильдии и общественный деятель, был родом из крестьянской семьи Волоколамского уезда. До революции был директором мануфактурной компании «Удалов и Вавилов». Мать Александра Михайловна Вавилова (1868—1938), урождённая Постникова, — дочь художника-резчика, работавшего в Прохоровской мануфактуре.
Всего в семье было семеро детей, однако трое из них умерли в детстве. Младший брат Сергей Вавилов (1891—1951) — физик, участвовал в Первой мировой войне; академик Академии наук СССР (1932), основатель научной школы физической оптики в СССР; возглавлял Академию наук СССР в 1945—1951 годах; умер от инфаркта. Старшая сестра Александра (1886—1940) — врач, организовала санитарно-гигиенические сети в Москве. Младшая сестра Лидия (1891—1914) — микробиолог, умерла от чёрной оспы, которой заразилась во время экспедиции.
С раннего детства Николай Вавилов был предрасположен к естественным наукам. В числе его детских увлечений были наблюдения за животным и растительным миром. У отца была большая библиотека, в которой были редкие книги, географические карты, гербарии. Это сыграло немалую роль в формировании личности Вавилова
Николай Вавилов был женат дважды. Первая жена (с 1912 по 1926 год) — Екатерина Николаевна Сахарова-Вавилова (1886—1964). В этом браке в 1918 году родился первый сын Николая Вавилова — Олег (1918—1946), который впоследствии окончил физический факультет МГУ, защитил кандидатскую диссертацию, но вскоре после этого погиб при альпинистском восхождении на Кавказе.
В 1917 году в Саратове Николай Иванович познакомился со студенткой Еленой Барулиной, которая участвовала во многих инициативах своего учителя. Так, Елена Барулина принимала участие в экспедиции Вавилова по юго-востоку России, которая была организована в августе 1920 года. Сразу же после экспедиции Николай Вавилов принялся за книгу «Полевые культуры Юго-Востока», для которой Барулина написала статью «Дыни Юго-Востока». В этом же году, задолго до развода с первой женой, произошло объяснение Елены Ивановны с Николаем Ивановичем. В итоге весной 1926 года Вавилов брак с первой женой расторг и зарегистрировал брак с Еленой Барулиной. Елена Ивановна Барулина-Вавилова была биологом, доктором сельскохозяйственных наук.
В этом браке родился (1928) второй сын Николая Вавилова, Юрий — физик-ядерщик, доктор физико-математических наук, впоследствии много сделавший для поиска и публикации сведений об отце.
По окончании института в 1911 году Вавилов был оставлен для подготовки к профессорскому званию на кафедре частного земледелия, которую возглавлял Д. Н. Прянишников. Был прикомандирован к Селекционной станции института, которой руководил селекционер Д. Л. Рудзинский, где начал исследование иммунитета культурных растений к паразитическим грибам; одновременно преподавал в институте и на Голицынских высших женских сельскохозяйственных курсах.
С целью более широкого ознакомления с систематикой и географией культурных злаков и их болезней в течение 1911—1912 годов Николай Вавилов прошёл стажировку в Санкт-Петербурге, в Бюро прикладной ботаники (руководитель Р. Э. Регель), а также в бюро по микологии и фитопатологии (руководитель А. А. Ячевский).
В 1913 году Вавилов был направлен за границу для завершения образования. Во Франции в фирме Вильморенов он знакомился с новейшими достижениями селекции в семеноводстве, в Йене (Германия) работал в лаборатории Эрнста Геккеля, а в Мертоне (Англия) — до 1914 года в генетической лаборатории Института садоводства имени Джона Иннеса под руководством одного из крупнейших генетиков того времени профессора Уильяма Бейтсона, где продолжил исследование иммунитета хлебных злаков, и в лаборатории генетики Кембриджского университета у профессора Реджиналда Паннета (англ. Reginald Punnett).
В 1915 году Николай Вавилов начал заниматься изучением иммунитета растений. Первые опыты он проводил в питомниках, развёрнутых совместно с профессором С. И. Жегаловым
Из-за дефекта зрения (в детстве он повредил глаз) Вавилов был освобождён от военной службы, но в 1916 году его привлекли в качестве консультанта по вопросу массового заболевания солдат русской армии в Персии. Он выяснил причину заболевания, указав на то, что в местную муку попадают частицы семян плевела опьяняющего (Lolium temulentum), а с ним гриб Stromatinia temulenta, который вырабатывает алкалоид темулин — вещество, способное вызвать серьёзное отравление с возможным летальным исходом. Решением проблемы стал запрет на употребление местных продуктов, провизию стали завозить из России, в результате чего болезнь была остановлена.
Вавилов же, получив у военного руководства разрешение на проведение экспедиции, отправился вглубь Ирана, где занимался исследованием и сбором образцов злаков. Во время экспедиции он, в частности, взял образцы персидской пшеницы. Посеяв её позднее в Англии, Вавилов пытался различными способами заразить её мучнистой росой (вплоть до применения азотного удобрения, способствующего развитию болезни), но все попытки оказались безуспешными. Учёный пришёл к выводу, что иммунитет растений зависит от условий среды, в которой изначально формировался данный вид. Во время иранской экспедиции у Вавилова зародились мысли о закономерности наследственной изменчивости. Вавилов проследил изменения видов ржи и пшеницы от Ирана до Памира. Он заметил характерные сходные изменения у видов обоих родов, что натолкнуло его на мысль о существовании закономерности в изменчивости родственных видов. Находясь на Памире, Вавилов сделал вывод, что горные «изоляторы» вроде Памира служат очагами зарождения культурных растений.
В 1917 году Вавилов был избран помощником заведующего Отделом (бывшим Бюро) прикладной ботаники Р. Э. Регеля.
В том же году Вавилов был приглашён возглавить кафедру генетики, селекции и частного земледелия саратовских Высших сельскохозяйственных курсов и в июле переехал в Саратов. В этом городе в 1917—1921 годах Вавилов был профессором агрономического факультета Саратовского университета. Наряду с чтением лекций он развернул экспериментальное изучение иммунитета различных сельскохозяйственных растений, в первую очередь хлебных злаков. Им было исследовано 650 сортов пшеницы и 350 сортов овса, а также другие, незлаковые, культуры; проведён гибридологический анализ иммунных и поражаемых сортов, выявлены их анатомические и физиологические особенности. Вавилов начал обобщать данные, накопленные во время экспедиций и исследований. Результатом этих изысканий стала монография «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям», изданная в 1919 году.
Биография
Николай Иванович Вавилов родился 13 (25) ноября 1887 года на Средней Пресне в Москве.
Отец Иван Ильич Вавилов (1863—1928) — купец второй гильдии и общественный деятель, был родом из крестьянской семьи Волоколамского уезда. До революции был директором мануфактурной компании «Удалов и Вавилов». Мать Александра Михайловна Вавилова (1868—1938), урождённая Постникова, — дочь художника-резчика, работавшего в Прохоровской мануфактуре.
Всего в семье было семеро детей, однако трое из них умерли в детстве. Младший брат Сергей Вавилов (1891—1951) — физик, участвовал в Первой мировой войне; академик Академии наук СССР (1932), основатель научной школы физической оптики в СССР; возглавлял Академию наук СССР в 1945—1951 годах; умер от инфаркта. Старшая сестра Александра (1886—1940) — врач, организовала санитарно-гигиенические сети в Москве. Младшая сестра Лидия (1891—1914) — микробиолог, умерла от чёрной оспы, которой заразилась во время экспедиции.
С раннего детства Николай Вавилов был предрасположен к естественным наукам. В числе его детских увлечений были наблюдения за животным и растительным миром. У отца была большая библиотека, в которой были редкие книги, географические карты, гербарии. Это сыграло немалую роль в формировании личности Вавилова
Мемориальная доска на стене Московского коммерческого училища
По воле отца Николай поступил в Московское коммерческое училище. По окончании училища он хотел поступать в Императорский Московский университет, но, не желая терять год на подготовку к экзаменам по латинскому языку, знание которого было в то время обязательным для поступления в университет, в 1906 году поступил в Московский сельскохозяйственный институт на агрономический факультет. Занимался он у таких учёных, как Н. Н. Худяков и Д. Н. Прянишников. В 1908 году он участвовал в студенческой экспедиции по Северному Кавказу и Закавказью, а летом 1910 года прошёл агрономическую практику на Полтавской опытной станции, получив, по собственному признанию, «импульс для всей дальнейшей работы». На заседаниях институтского кружка любителей естествознания Вавилов выступал с докладами «Генеалогия растительного царства», «Дарвинизм и экспериментальная морфология». За время обучения в институте склонность Вавилова к исследовательской деятельности проявлялась неоднократно, итогом обучения стала дипломная работа о голых слизнях, повреждающих поля и огороды в Московской губернии. Она была удостоена премии Московского политехнического музея. Окончил институт в 1911 году.Николай Вавилов был женат дважды. Первая жена (с 1912 по 1926 год) — Екатерина Николаевна Сахарова-Вавилова (1886—1964). В этом браке в 1918 году родился первый сын Николая Вавилова — Олег (1918—1946), который впоследствии окончил физический факультет МГУ, защитил кандидатскую диссертацию, но вскоре после этого погиб при альпинистском восхождении на Кавказе.
В 1917 году в Саратове Николай Иванович познакомился со студенткой Еленой Барулиной, которая участвовала во многих инициативах своего учителя. Так, Елена Барулина принимала участие в экспедиции Вавилова по юго-востоку России, которая была организована в августе 1920 года. Сразу же после экспедиции Николай Вавилов принялся за книгу «Полевые культуры Юго-Востока», для которой Барулина написала статью «Дыни Юго-Востока». В этом же году, задолго до развода с первой женой, произошло объяснение Елены Ивановны с Николаем Ивановичем. В итоге весной 1926 года Вавилов брак с первой женой расторг и зарегистрировал брак с Еленой Барулиной. Елена Ивановна Барулина-Вавилова была биологом, доктором сельскохозяйственных наук.
В этом браке родился (1928) второй сын Николая Вавилова, Юрий — физик-ядерщик, доктор физико-математических наук, впоследствии много сделавший для поиска и публикации сведений об отце.
По окончании института в 1911 году Вавилов был оставлен для подготовки к профессорскому званию на кафедре частного земледелия, которую возглавлял Д. Н. Прянишников. Был прикомандирован к Селекционной станции института, которой руководил селекционер Д. Л. Рудзинский, где начал исследование иммунитета культурных растений к паразитическим грибам; одновременно преподавал в институте и на Голицынских высших женских сельскохозяйственных курсах.
С целью более широкого ознакомления с систематикой и географией культурных злаков и их болезней в течение 1911—1912 годов Николай Вавилов прошёл стажировку в Санкт-Петербурге, в Бюро прикладной ботаники (руководитель Р. Э. Регель), а также в бюро по микологии и фитопатологии (руководитель А. А. Ячевский).
В 1913 году Вавилов был направлен за границу для завершения образования. Во Франции в фирме Вильморенов он знакомился с новейшими достижениями селекции в семеноводстве, в Йене (Германия) работал в лаборатории Эрнста Геккеля, а в Мертоне (Англия) — до 1914 года в генетической лаборатории Института садоводства имени Джона Иннеса под руководством одного из крупнейших генетиков того времени профессора Уильяма Бейтсона, где продолжил исследование иммунитета хлебных злаков, и в лаборатории генетики Кембриджского университета у профессора Реджиналда Паннета (англ. Reginald Punnett).
В 1915 году Николай Вавилов начал заниматься изучением иммунитета растений. Первые опыты он проводил в питомниках, развёрнутых совместно с профессором С. И. Жегаловым
Братья Николай (слева) и Сергей Вавиловы с матерью, Александрой Михайловной, 1915 год
В 1915 году Вавилов сдал магистерские экзамены, но магистерской диссертации не защищал. В 1918 году Вавилов готовил в качестве магистерской диссертации монографию «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям», однако защищена она не была, поскольку в октябре 1918 года была отменена система учёных степеней. Изданная в 1919 году монография содержала критический анализ мировой литературы и результаты собственных исследований.Из-за дефекта зрения (в детстве он повредил глаз) Вавилов был освобождён от военной службы, но в 1916 году его привлекли в качестве консультанта по вопросу массового заболевания солдат русской армии в Персии. Он выяснил причину заболевания, указав на то, что в местную муку попадают частицы семян плевела опьяняющего (Lolium temulentum), а с ним гриб Stromatinia temulenta, который вырабатывает алкалоид темулин — вещество, способное вызвать серьёзное отравление с возможным летальным исходом. Решением проблемы стал запрет на употребление местных продуктов, провизию стали завозить из России, в результате чего болезнь была остановлена.
Вавилов же, получив у военного руководства разрешение на проведение экспедиции, отправился вглубь Ирана, где занимался исследованием и сбором образцов злаков. Во время экспедиции он, в частности, взял образцы персидской пшеницы. Посеяв её позднее в Англии, Вавилов пытался различными способами заразить её мучнистой росой (вплоть до применения азотного удобрения, способствующего развитию болезни), но все попытки оказались безуспешными. Учёный пришёл к выводу, что иммунитет растений зависит от условий среды, в которой изначально формировался данный вид. Во время иранской экспедиции у Вавилова зародились мысли о закономерности наследственной изменчивости. Вавилов проследил изменения видов ржи и пшеницы от Ирана до Памира. Он заметил характерные сходные изменения у видов обоих родов, что натолкнуло его на мысль о существовании закономерности в изменчивости родственных видов. Находясь на Памире, Вавилов сделал вывод, что горные «изоляторы» вроде Памира служат очагами зарождения культурных растений.
В 1917 году Вавилов был избран помощником заведующего Отделом (бывшим Бюро) прикладной ботаники Р. Э. Регеля.
В том же году Вавилов был приглашён возглавить кафедру генетики, селекции и частного земледелия саратовских Высших сельскохозяйственных курсов и в июле переехал в Саратов. В этом городе в 1917—1921 годах Вавилов был профессором агрономического факультета Саратовского университета. Наряду с чтением лекций он развернул экспериментальное изучение иммунитета различных сельскохозяйственных растений, в первую очередь хлебных злаков. Им было исследовано 650 сортов пшеницы и 350 сортов овса, а также другие, незлаковые, культуры; проведён гибридологический анализ иммунных и поражаемых сортов, выявлены их анатомические и физиологические особенности. Вавилов начал обобщать данные, накопленные во время экспедиций и исследований. Результатом этих изысканий стала монография «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям», изданная в 1919 году.
Фрэнсис Крик (Francis Harry Compton Crick, 8 июня 1916, Нортгемптон, Англия, Великобритания — 28 июля 2004, Сан-Диего, Калифорния, США) — британский молекулярный биолог, биофизик и нейробиолог. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года — совместно с Джеймсом Д. Уотсоном и Морисом Х. Ф. Уилкинсом с формулировкой «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах».
Биография
Отцом Фрэнсиса Крика был Гарри Крик (Harry Crick, 1887—1948), матерью — Энни Элизабет Крик (Annie Elizabeth Crick, девичья фамилия Уилкинс; 1879—1955). Фрэнсис Крик родился и воспитывался в Уэстон-Фэвелле (Weston Favell), затем в небольшой деревне около английского города Нортгемптона, где у его отца и дяди была обувная фабрика. Его дедушка, Уолтер Дробридж Крик (Walter Drawbridge Crick; 1857—1903), был биологом, геологом и палеонтологом. Он написал обзоры об одноклеточных раковинных организмах — фораминиферах и о двух видах гастропод. У него также было несколько совместных публикаций с Чарльзом Дарвином.Ещё в раннем возрасте Фрэнсис заинтересовался естественными науками, он любил читать научно-популярную литературу. В детстве родители часто ходили с Фрэнсисом в церковь. В двенадцать лет он отказался посещать церковь и молиться. Свой поступок он объяснил тем, что только развитие науки поможет найти ответы на все вопросы, а религиозная вера — нет.
Фрэнсис Крик
Его дядя, Уолтер Крик (Walter Crick), жил в небольшом доме на южной стороне Абингтон-авеню (Abington Avenue). Рядом с домом был небольшой сарай, где Уолтер учил Крика выдувать стекло, проводить химические эксперименты и делать фотоснимки. В восемь или девять лет Фрэнсис начал учиться в Нортгемптонской средней школе для мальчиков на Биллинг-роуд (Billing Road). Школа находилась приблизительно на расстоянии 1,25 мили от дома. Дорога проходила через Саут-Парк-авеню и через парк Абингтон, но Крик чаще всего добирался до школы на автобусе или на велосипеде. Его учительница — миссис Холдинг была учителем с большим энтузиазмом и проводила очень интересные уроки. Образование в старших классах, к сожалению, никак не поддерживало интерес к науке. После 14 лет он продолжил обучение в школе Милл-Хилл (Mill Hill School) в Лондоне (со стипендией), где он изучил математику, физику и химию со своим лучшим другом Джоном Шилстоном (John Shilston). 7 июня 1933 года он получил премию Уолтера Нокса (Walter Knox Prize) по химии. Он отметил, что его вдохновляет качество обучения в Милл-Хилле.В 21 год Крик получил ученую степень бакалавра в области физики в Университетском колледже Лондона. Тем не менее, Крик не получил место в Кембриджском колледже, возможно, из-за плохого знания латыни. Крик позже стал аспирантом и почетным членом колледжа Гонвилла и Киза (Gonville and Caius College) и работал в Кавендишской лаборатории и в Совете по медицинским исследованиям в Кембридже. Он был также почетным членом Колледжа Черчилл (Churchill College) и Университетского колледжа Лондона.
Для получения степени доктора наук Крик начал научно-исследовательскую работу по определению вязкости воды при высоких температурах (как он позже писал «самая неинтересная научная проблема») в лаборатории физика Эдварда Невил да Коста Андраде (Edward Neville da Costa Andrade) в Университетском колледже в Лондоне, но из-за начала Второй мировой войны (в частности во время Битвы за Британию бомба попала в крышу лаборатории и разрушила его экспериментальную установку) Крику пришлось временно забыть о возможной карьере физика. Однако на втором курсе аспирантуры его наградили почетной научной премией Кэри Фостер (Carey Foster Research Prize).
Во время Второй мировой войны он работал в научно-исследовательской лаборатории ВМС (в которой также работали и другие известные ученые, в том числе Дэвид Бэйтс (David Bates), Роберт Бойд (Robert Boyd), Джордж Дикон (George Deacon), Джон Ганн (John Gunn), Гарри Мэсси и Невилл Мотт. Крик занимался разработкой магнитных и акустических мин и участвовал в проектировании новых типов мин, остающихся невидимыми для немецких кораблей-тральщиков (корабли специального назначения для обнаружения и удаления препятствий в виде мин).
Крик интересовался двумя основными нерешенными проблемами в биологии: как молекулы позволяют осуществить переход от неживого к живому, и каким образом мозг осуществляет мышление. Он понимал, что его положения в научном обществе недостаточно для проведения серьезных исследований во второй области, поэтому он приступил к решению первой проблемы. Крика также воодушевляли открытия Лайнуса Полинга и Эрвина Шредингера. Из учебников по биологии Крик уяснил, что ковалентные связи в биологических молекулах должны обеспечивать структурную стабильность, необходимую для сохранения генетической информации в клетках. Оставалось обратиться к экспериментальной биологии, чтобы понять, в каких именно молекулах заключается генетическая информация. По мнению Крика, теория Чарльза Дарвина об эволюции путём естественного отбора и открытие основ наследственности Грегором Менделем раскрыли тайну жизни. Крик считал, что уже скоро можно будет синтезировать жизнь в пробирке. Тем не менее, некоторые его коллеги (например, исследователь Эстер Ледерберг) считали взгляды Крика утопическими.
Также учёные предполагали, что некоторые макромолекулы, такие как белок, вероятно, могут быть генетическими молекулами. Также было хорошо известно, что белки — структурные и функциональные макромолекулы, некоторые из которых осуществляют ферментативные реакции в клетках. В 1940-е годы было показано, что другая молекула, ДНК, содержится в хромосомах и может отвечать за передачу наследственной информации. В 1944 году в эксперименте Эвери-Маклеода-Маккарти, Освальд Эвери с коллегами показали, что наследственные фенотипические различия у бактерий могут быть вызваны различающимися молекулами ДНК.
Однако другие ученые считали, что ДНК — это не более чем каркас для закрепления более интересных белковых молекул. Крик оказался в нужном месте в нужном настроении и в нужное время (1949 год) и присоединился к проекту Макса Перутца в Кембриджском университете, где он занялся рентгеноструктурным анализом белков. Рентгеноструктурный анализ теоретически предоставлял возможность выявить молекулярную структуру больших молекул, таких как белки и ДНК, но были и серьезные технические проблемы, которые мешали использовать метод для исследования сложных молекул.
Джеймс Дьюи Уотсон (англ. James Dewey Watson; род. 6 апреля 1928 года в Чикаго, Иллинойс, США) — американский биолог. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года — совместно с Фрэнсисом Криком и Морисом Х. Ф. Уилкинсом за открытие структуры молекулы ДНК.
Биография
Джеймс Д. Уотсон родился в Чикаго 6 апреля 1928 года. Он был единственным сыном в семье Джин Митчел и Джеймса Д. Уотсона, бизнесмена, английского эмигранта. Его дедушка по материнской линии Лахлин Митчелл был портным из Глазго, Шотландия, а его бабушка Лиззи Глисон была ребёнком ирландских родителей из округа Типперари. Воспитанный католиком, его отец позднее называл себя «беглецом из католической религии». Уотсон сказал: «Самое удачное, что когда-либо случалось со мной, было то, что мой отец не верил в Бога».
Уотсон вырос в южной части Чикаго, где посещал государственные школы, в том числе гимназию Горации Манн (Horace Mann Grammar School) и Высшую Школу Саус Шор (South Shore High School).
В детстве отец Джеймса каждую пятницу водил его в библиотеку. Джеймс приносил оттуда две-три книги и прочитывал их в течение недели. Он очень любил русскую литературу, особенно романы Тургенева. Джеймс с детства отвергал религиозное мировоззрение.
Также, благодаря отцу, Джеймс был зачарован наблюдениями за жизнью птиц. В возрасте 12 лет Уотсон участвовал в популярной радиовикторине Quiz Kids для интеллектуальных молодых людей. Благодаря либеральной политике президента Чикагского университета Роберта Хатчинса он поступил в университет в возрасте 15 лет. Прочитав книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?», Уотсон изменил свои профессиональные интересы с изучения орнитологии на изучение генетики. В 1947 году получил степень бакалавра зоологии в Чикагском университете.
В своей автобиографии «Избегайте занудства» Уотсон описал Чикагский университет как «замечательное академическое учреждение, в котором ему прививали способность критически мыслить и не страдать от дураков, которые мешали поиску истины».
В 1947—1951 годах учился в магистратуре и аспирантуре Индианского университета в Блумингтоне. Под руководством итальянского учёного-рентгенолога Сальвадора Лурии написал диссертацию о воздействии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов и стал в 1950 году доктором философии.
В 1951 году поступил в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где изучал структуру белков. Там познакомился с физиком Фрэнсисом Криком, который интересовался биологией.
Биография
Джеймс Д. Уотсон родился в Чикаго 6 апреля 1928 года. Он был единственным сыном в семье Джин Митчел и Джеймса Д. Уотсона, бизнесмена, английского эмигранта. Его дедушка по материнской линии Лахлин Митчелл был портным из Глазго, Шотландия, а его бабушка Лиззи Глисон была ребёнком ирландских родителей из округа Типперари. Воспитанный католиком, его отец позднее называл себя «беглецом из католической религии». Уотсон сказал: «Самое удачное, что когда-либо случалось со мной, было то, что мой отец не верил в Бога».
Уотсон вырос в южной части Чикаго, где посещал государственные школы, в том числе гимназию Горации Манн (Horace Mann Grammar School) и Высшую Школу Саус Шор (South Shore High School).
В детстве отец Джеймса каждую пятницу водил его в библиотеку. Джеймс приносил оттуда две-три книги и прочитывал их в течение недели. Он очень любил русскую литературу, особенно романы Тургенева. Джеймс с детства отвергал религиозное мировоззрение.
Также, благодаря отцу, Джеймс был зачарован наблюдениями за жизнью птиц. В возрасте 12 лет Уотсон участвовал в популярной радиовикторине Quiz Kids для интеллектуальных молодых людей. Благодаря либеральной политике президента Чикагского университета Роберта Хатчинса он поступил в университет в возрасте 15 лет. Прочитав книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?», Уотсон изменил свои профессиональные интересы с изучения орнитологии на изучение генетики. В 1947 году получил степень бакалавра зоологии в Чикагском университете.
В своей автобиографии «Избегайте занудства» Уотсон описал Чикагский университет как «замечательное академическое учреждение, в котором ему прививали способность критически мыслить и не страдать от дураков, которые мешали поиску истины».
В 1947—1951 годах учился в магистратуре и аспирантуре Индианского университета в Блумингтоне. Под руководством итальянского учёного-рентгенолога Сальвадора Лурии написал диссертацию о воздействии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов и стал в 1950 году доктором философии.
В 1951 году поступил в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где изучал структуру белков. Там познакомился с физиком Фрэнсисом Криком, который интересовался биологией.
Законы Менделя
I закон Менделя. Закон единообразия гибридов первого поколения
При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.
Скрещивали растения гороха с желтыми (доминантный признак) и зелеными (рецессивный признак) семенами. Образование гамет сопровождается мейозом. Каждое растение образует один сорт гамет. Из каждой гомологичной пары хромосом в гаметы отходят по одной хромосоме с одним из аллельных генов (А или а). После оплодотворения парность гомологичных хромосом восстанавливается, образуются гибриды. Все растения будут иметь семена только желтого цвета (фенотип), гетерозиготны по генотипу Аа. Это происходит при полном доминировании.
Гибрид Аа имеет один ген А от одного родителя, а второй ген - а - от другого родителя.
При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.
Скрещивали растения гороха с желтыми (доминантный признак) и зелеными (рецессивный признак) семенами. Образование гамет сопровождается мейозом. Каждое растение образует один сорт гамет. Из каждой гомологичной пары хромосом в гаметы отходят по одной хромосоме с одним из аллельных генов (А или а). После оплодотворения парность гомологичных хромосом восстанавливается, образуются гибриды. Все растения будут иметь семена только желтого цвета (фенотип), гетерозиготны по генотипу Аа. Это происходит при полном доминировании.
Гибрид Аа имеет один ген А от одного родителя, а второй ген - а - от другого родителя.
Гаплоидные гаметы (G), в отличие от диплоидных организмов, обводят кружочком.
В результате скрещивания получаются гибриды первого поколения, обозначаемые F1.
Для записи скрещиваний применяют специальную таблицу, предложенную английским генетиком Пеннетом и называемую решеткой Пеннета.
По горизонтали выписывают гаметы отцовской особи, по вертикали - материнской. В местах пересечений записывают генотип
В результате скрещивания получаются гибриды первого поколения, обозначаемые F1.
Для записи скрещиваний применяют специальную таблицу, предложенную английским генетиком Пеннетом и называемую решеткой Пеннета.
По горизонтали выписывают гаметы отцовской особи, по вертикали - материнской. В местах пересечений записывают генотип
Рисунок 2.
Рис. 2. Наследование при моногибридном скрещивании.
I - скрещивание двух сортов гороха с желтыми и зелеными семенами (Р);
II - цитологические основы I и II законов Менделя.
F1 - гетерозиготы (Аа), F2 - расщепление по генотипу 1 АА : 2 Аа : 1 аа.
пы потомков. В таблице число клеток зависит от числа типов гамет, образуемых скрещиваемыми особями.
I - скрещивание двух сортов гороха с желтыми и зелеными семенами (Р);
II - цитологические основы I и II законов Менделя.
F1 - гетерозиготы (Аа), F2 - расщепление по генотипу 1 АА : 2 Аа : 1 аа.
пы потомков. В таблице число клеток зависит от числа типов гамет, образуемых скрещиваемыми особями.
II закон Менделя. Закон расщепления гибридов первого поколения
При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными признаками и происходит расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 (три доминантных фенотипа и один рецессивный) и 1:2:1 по генотипу (см. рис. 3). Такое расщепление возможно при полном доминировании.
При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными признаками и происходит расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 (три доминантных фенотипа и один рецессивный) и 1:2:1 по генотипу (см. рис. 3). Такое расщепление возможно при полном доминировании.
Рисунок 3
Гипотеза «чистоты» гамет
Закон расщепления можно объяснить гипотезой «чистоты» гамет.
Явление несмешивания аллелей альтернативных признаков в гаметах гетерозиготного организма (гибрида) Мендель назвал гипотезой «чистоты» гамет. За каждый признак отвечают два аллельных гена (Аа). При образовании гибридов аллельные гены не смешиваются, а остаются в неизмененном виде.
Гибриды Аа в результате мейоза образуют два типа гамет. В каждую гамету идет одна из пары гомологичных хромосом с аллельным геном А или аллельным геном а. Гаметы чисты от другого аллельного гена. При оплодотворении восстанавливается гомологичность хромосом и аллельность генов, проявляется рецессивный признак (зеленый цвет горошин), ген которого в гибридном организме не проявлял своего действия. Признаки развиваются в результате взаимодействия генов.
Закон расщепления можно объяснить гипотезой «чистоты» гамет.
Явление несмешивания аллелей альтернативных признаков в гаметах гетерозиготного организма (гибрида) Мендель назвал гипотезой «чистоты» гамет. За каждый признак отвечают два аллельных гена (Аа). При образовании гибридов аллельные гены не смешиваются, а остаются в неизмененном виде.
Гибриды Аа в результате мейоза образуют два типа гамет. В каждую гамету идет одна из пары гомологичных хромосом с аллельным геном А или аллельным геном а. Гаметы чисты от другого аллельного гена. При оплодотворении восстанавливается гомологичность хромосом и аллельность генов, проявляется рецессивный признак (зеленый цвет горошин), ген которого в гибридном организме не проявлял своего действия. Признаки развиваются в результате взаимодействия генов.
Неполное доминирование
При неполном доминировании гетерозиготные особи имеют собственный фенотип, и признак носит промежуточный характер.
При скрещивании растений ночной красавицы с красными и белыми цветками в первом поколении появляются особи с розовой окраской. При скрещивании гибридов первого поколения (розовые цветки) расщепление в потомстве по генотипу и фенотипу совпадает (рис. 4).
При неполном доминировании гетерозиготные особи имеют собственный фенотип, и признак носит промежуточный характер.
При скрещивании растений ночной красавицы с красными и белыми цветками в первом поколении появляются особи с розовой окраской. При скрещивании гибридов первого поколения (розовые цветки) расщепление в потомстве по генотипу и фенотипу совпадает (рис. 4).
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунки 4 и 5. Наследование при неполном доминировании у растения ночной красавицы.
Свойством неполного доминирования обладает ген, вызывающий серповидноклеточную анемию у человека.
Свойством неполного доминирования обладает ген, вызывающий серповидноклеточную анемию у человека.
Анализирующее скрещивание
Рецессивный признак (зеленый горох) проявляется только в гомозиготном состоянии. Гомозиготные (желтый горох) и гетерозиготные (желтый горох) особи с доминантными признаками по фенотипу не отличаются друг от друга, но имеют разные генотипы. Их генотипы можно установить, скрестив с особями с известным генотипом. Такой особью может быть зеленый горох, имеющий гомозиготный рецессивный признак. Это скрещивание называют анализирующимися. Если в результате скрещивания все потомство будет единообразным, то исследуемая особь гомозиготна.
Если произойдет расщепление, то особь гетерозиготна. Потомство гетерозиготной особи дает расщепление в соотношении 1:1.
Рецессивный признак (зеленый горох) проявляется только в гомозиготном состоянии. Гомозиготные (желтый горох) и гетерозиготные (желтый горох) особи с доминантными признаками по фенотипу не отличаются друг от друга, но имеют разные генотипы. Их генотипы можно установить, скрестив с особями с известным генотипом. Такой особью может быть зеленый горох, имеющий гомозиготный рецессивный признак. Это скрещивание называют анализирующимися. Если в результате скрещивания все потомство будет единообразным, то исследуемая особь гомозиготна.
Если произойдет расщепление, то особь гетерозиготна. Потомство гетерозиготной особи дает расщепление в соотношении 1:1.
III закон Менделя. Закон независимого комбинирования признаков (рис 7). Организмы отличаются друг от друга по нескольким признакам.
Скрещивание особей, отличающихся по двум признакам, называют дигибридным, а по многим - полигибридным.
При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум парам альтернативных признаков, во втором поколении происходит независимое комбинирование признаков.
В результате дигибридного скрещивания все первое поколение единообразно. Во втором поколении происходит расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1.
Например, если скрестить горох с желтыми семенами и гладкой поверхностью (доминантный признак) с горохом с зелеными семенами и морщинистой поверхностью (рецессивный признак), то все первое поколение будет единообразным (желтые и гладкие семена).
Скрещивание особей, отличающихся по двум признакам, называют дигибридным, а по многим - полигибридным.
При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум парам альтернативных признаков, во втором поколении происходит независимое комбинирование признаков.
В результате дигибридного скрещивания все первое поколение единообразно. Во втором поколении происходит расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1.
Например, если скрестить горох с желтыми семенами и гладкой поверхностью (доминантный признак) с горохом с зелеными семенами и морщинистой поверхностью (рецессивный признак), то все первое поколение будет единообразным (желтые и гладкие семена).
Рисунок 7
При скрещивании гибридов между собой во втором поколении появились особи с признаками, которых не было у исходных форм (желтые морщинистые и зеленые гладкие семена). Эти признаки наследуются независимо друг от друга.
Дигетерозиготная особь образовывала 4 типа гамет
Для удобства подсчета особей, получившихся во втором поколении после скрещивания гибридов, пользуются решеткой Пеннета.
Для удобства подсчета особей, получившихся во втором поколении после скрещивания гибридов, пользуются решеткой Пеннета.
Рисунок 8
Рис. 8. Независимое распределение признаков при дигибридном скрещивании. А, В, а, b - доминантные и рецессивные аллели, контролирующие развитие двух признаков. G - половые клетки родителей; F1 - гибриды первого поколения; F2 - гибриды второго поколения.
В результате мейоза в каждую гамету отойдет по одному из аллельных генов из гомологичной пары хромосом.
Образуется 4 типа гамет. Расщепление после скрещивания в соотношении 9:3:3:1 (9 особей с двумя доминантными признаками, 1 особь с двумя рецессивными признаками, 3 особи с одним доминантным, а другим рецессивным признаками, 3 особи с доминантным и рецессивным признаками).
Появление особей с доминантными и рецессивными признаками возможно потому, что гены, отвечающие за цвет и форму горошин, находятся в различных негомологичных хромосомах.
Каждая пара аллельных генов распределяется независимо от другой пары, и поэтому гены могут комбинироваться независимо.
Гетерозиготная особь по «n» парам признаков образует "2 в степени n" типов гамет.
В результате мейоза в каждую гамету отойдет по одному из аллельных генов из гомологичной пары хромосом.
Образуется 4 типа гамет. Расщепление после скрещивания в соотношении 9:3:3:1 (9 особей с двумя доминантными признаками, 1 особь с двумя рецессивными признаками, 3 особи с одним доминантным, а другим рецессивным признаками, 3 особи с доминантным и рецессивным признаками).
Появление особей с доминантными и рецессивными признаками возможно потому, что гены, отвечающие за цвет и форму горошин, находятся в различных негомологичных хромосомах.
Каждая пара аллельных генов распределяется независимо от другой пары, и поэтому гены могут комбинироваться независимо.
Гетерозиготная особь по «n» парам признаков образует "2 в степени n" типов гамет.
Решение задач
