遗传学基础。科学发现的历史和本质

遗传学基础。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

人类花了 2500 多年的时间才能够发现遗传模式。 “......由于对生殖器官的解剖学和生理学以及受精甚至发育过程的有限且部分错误的知识，古代自然哲学家和医生无法正确理解遗传现象，”著名的苏联遗传学家 A.E. Gaisinovich. “他们拥有最容易获得的动物研究结构，他们将在动物身上发现的生殖器官的解剖特征转移到人类身上也就不足为奇了......

雄性种子的起源在古代是未知的，这导致产生了关于由身体所有器官分离的粒子形成种子并以微型重复它们的形状和结构的错误观念。事实上，它是第一个遗传理论，直到 XNUMX 世纪才恢复了活力。 C.达尔文在他的泛生假设中......“两种观点发生了争执。第一个，它允许雌性种子的存在及其参与受精。第二个，其中最聪明的代表之一是亚里士多德。他相信未来胚胎的形状仅由雄性种子决定，亚里士多德的表观遗传理论发展和泛生论和预形成论经历了几个世纪的斗争。

“由 W. Harvey 在 XNUMX 世纪复兴，”A.E. Gaisinovich 写道，“然而，根据 XNUMX 至 XNUMX 世纪显微镜学家的观察，大多数生物学家都拒绝了它。直到 XNUMX 世纪下半叶才出现这种学说在承认雄性和雌性种子的存在和泛生原理（P. Maupertuis, J. Buffon）的基础上，试图制定发育和遗传的表观遗传理论。尽管 K.F. Wolf 设法奠定了胚胎学的最初基础，然而，他对受精过程的本质的了解仍然隐藏着，他关于变异和遗传现象的想法是不成熟的和错误的。遗传现象的研究向前迈出了一大步。使用植物进行杂交实验。XNUMX 世纪杂交者的实验最终证实了在古代模糊假设的植物中存在两种性别以及它们平等参与遗传现象（I. Ke Lreiter 和许多其他人）。然而，物种不变性的学说及其在种间杂交过程中的想象证实，并不能可靠地证明个体物种和个体特征通过遗传的独立传递。

这是和尚科学家的一大功德格雷戈尔·孟德尔，理所当然地被认为是遗传科学的创始人。

Gregor Johann Mendel (1822–1884) 出生于西里西亚海森多夫的一个农民家庭。在小学的时候，他就表现出了出色的数学能力，在老师的坚持下，他在附近小镇奥帕瓦的体育馆继续他的教育。然而，家里没有足够的钱让孟德尔继续深造。他们好不容易才勉强凑齐完成了体育馆课程。妹妹特蕾莎出手相救：她将积攒的嫁妆捐出。有了这些资金，孟德尔能够在大学预科课程中学习更多时间。之后，家里的资金就彻底枯竭了。

出路是数学教授弗兰茨提出的。他建议孟德尔进入布尔诺的奥古斯丁修道院。当时的领导者是修道院院长西里尔·纳普 (Cyril Napp)，他是一位视野开阔、鼓励科学的人。 1843 年，孟德尔进入这座修道院，并取名为格雷戈尔（出生时的名字为约翰）。四年后，寺院将二十五岁的僧侣孟德尔送到一所中学任教。然后，从 1851 年到 1853 年，他在维也纳大学学习自然科学，特别是物理学，之后在布尔诺市的一所真正的学校担任物理和自然科学教师。

他历时十四年的教学活动，得到了学校领导和学生的高度评价。根据后者的回忆录，孟德尔是最受欢迎的老师之一。在他生命的最后 XNUMX 年里，孟德尔一直是修道院的住持。

格雷戈尔从小就对自然科学感兴趣。与专业生物学家相比，孟德尔更像是一个业余爱好者，他不断地尝试各种植物和蜜蜂。 1856年，他开始了豌豆杂交和性状遗传分析的经典著作。

孟德尔在一个不到两英亩半的小修道院花园里工作。他播种豌豆八年，培育了两打豌豆品种，花色和种子类型各不相同。他做了一万次实验。

为了研究通过杂交获得的植物种子的形状，为了了解仅一种性状（“光滑 - 皱纹”）的传播模式，他分析了 7324 个豌豆。他用放大镜检查每颗种子，比较它们的形状并做笔记。

孟德尔以如下方式阐述了这一系列实验的目的：“实验的任务是观察每一对不同特征的这些变化，并确定它们在连续几代中传递的规律。因此，实验分为根据常数区分特征的数量分为多个单独的实验。

随着孟德尔的实验，另一个倒计时开始了，其主要特点是孟德尔再次引入了对后代父母个体特征遗传的杂交分析。但也正是因为如此，才让寺院谦虚的老师看到了书房的全貌；由于不可避免的统计变化，必须在不得不忽略十分之一和百分之一之后才能看到它。直到那时，研究人员字面上“标记”的替代特征才向他揭示了一些耸人听闻的东西：不同后代中某些类型的杂交给出了 3:1、1:1 或 1:2:1 的比率。

孟德尔转向前人的研究来证实他脑海中闪过的预感。研究人员认为的权威人士在不同的时间以自己的方式得出了一个普遍的结论：基因可以具有显性（抑制）或隐性（抑制）特性。孟德尔总结道，如果是这样，那么异质基因的组合就会产生他自己的实验中观察到的特征分裂。并且在使用他的统计分析计算出的比率中。这位科学家介绍了字母名称，“检查代数的和谐性”，了解一代豌豆不断发生的变化。他将同一基因的显性状态大写，隐性状态小写。

组合行相乘。 (A + 2Aa + a) x (B-2Bb + b)，孟德尔找到所有可能的组合类型。

“因此，该系列由 9 个成员组成，其中 4 个成员各出现一次，并且在两个字符中都是恒定的；形式 AB、ab 与原始物种相似，另外两个代表除它们之外唯一可能的恒定组合组合字符 A , a, B, b 之间。四个成员各出现两次，一个特征恒定，另一个特征混合。一个成员出现 4 次，两个特征混合......这个系列无疑是一个组合系列其中逐个术语的两行发展为符号 A 和 a、B 和 b。

因此，孟德尔得出以下结论：“结合了几个显着不同性状的杂种后代是一个组合系列的成员，其中每对不同性状的发育行是相连的。这同时证明了一个每对不同性状的杂交组合独立于两个原始植物中的其他差异”，因此“在相关植物组的各种形式中出现的恒定性状可以根据组合规则进入所有可能的化合物”。

总结一下，科学家的工作结果是这样的：

1) 第一代的所有杂种植物都是相同的并且表现出亲本之一的性状；

2）在第二代杂种中，植物同时具有显性性状和隐性性状的比例为3：1；

3）后代中的两个角色在第二代中独立表现。

4）有必要区分性状及其遗传倾向（表现出显性性状的植物可能潜在地具有隐性性状的气质）；

5）雄性和雌性配子的关联是随机的，与这些配子携带的字符的倾向有关。

1865 年 1863 月和 1866 月，布尔诺市博物学家协会的省级科学界会议上的两份报告中，其普通会员之一格雷戈尔·孟德尔 (Gregor Mendel) 报告了他于 XNUMX 年完成的多年研究成果。尽管他的报道受到圈内成员的冷遇，他还是决定出版他的作品。 XNUMX 年，她在一个名为“植物杂交实验”的协会的著作中看到了曙光。

同时代的人不了解孟德尔，也不欣赏他的工作。在他们看来，过于简单、朴实无华的方案，在人类心目中是不可动摇的进化金字塔的基础，毫无困难和嘎吱作响，复杂的现象可以融入其中。此外，孟德尔的概念也存在漏洞。所以，至少，在他的对手看来是这样。研究人员本人也是如此，因为他无法消除他们的疑虑。他失败的“罪魁祸首”之一是鹰派。

慕尼黑大学教授、植物学家卡尔·冯·内格里在阅读了孟德尔的著作后，建议作者检查一下他在鹰身上发现的定律。这种小植物是内格利最喜欢的主题。孟德尔同意了。他花费了大量的精力进行新的实验。山茱萸是一种非常不方便人工杂交的植物，因为它非常小。我不得不努力提高视力，但情况变得越来越糟。正如他所相信的那样，从鹰身上获得的后代并不遵守对每个人来说都是正确的法律。就在生物学家证实鹰有一种不同的、非有性繁殖的事实几年后，孟德尔的主要反对者内格里教授的反对意见就被从议程中删除了。但唉，孟德尔和内格里本人都已经死了。

非常形象地说，苏联最伟大的遗传学家 B.L. 阿斯塔罗夫：“孟德尔古典作品的命运是反常的，与戏剧并不陌生。虽然他发现、清楚地表明并在很大程度上理解了非常普遍的遗传规律，但当时的生物学还没有成熟到认识到它们的基本性质。孟德尔本人以惊人的洞察力预见到了在豌豆上发现的植物的普遍意义，并获得了一些证据证明它们适用于其他一些植物（三种豆类、两种 levkoy、玉米和夜美人）。然而，他坚持不懈而乏味的尝试将发现的模式应用于众多品种和种类的鹰的杂交并没有证明希望并遭受了彻底的惨败“第一个对象（豌豆）的选择是多么幸福，就像第二个对象不成功一样。只是很久以后，已经在在我们这个世纪，很明显，鹰的特征遗传的特殊模式是一个例外，它只证实了这一规则。在孟德尔的时代，没有人能成熟，他进行的鹰草品种的杂交实际上并没有发生，因为这种植物通过所谓的“apogamy”以原始方式繁殖而无需授粉和受精。艰苦而艰苦的实验以失败告终，导致几乎完全丧失视力，孟德尔肩负的重任以及晚年迫使他停止了他最喜欢的研究。

荣耀和荣誉将在孟德尔死后降临。他将在不解开鹰的秘密的情况下离开生活，鹰的秘密并不“符合”第一代杂交种的均匀性规律和他衍生的后代的符号分裂。这位伟大的探险家过早地向科学界报告了他的发现。后者还没有为此做好准备。直到 1900 年，在重新发现了孟德尔定律之后，世界才惊叹于研究人员实验的逻辑之美和计算的优雅准确性。尽管该基因仍然是一个假设的遗传单位，但对其重要性的怀疑最终消失了。

孟德尔主义在生物学中的革命性作用越来越明显。到 XNUMX 年代初，遗传学和孟德尔的基本定律已成为现代达尔文主义公认的基础。孟德尔主义成为培育高产栽培植物新品种、高产牲畜品种、有用微生物种类的理论基础，也推动了医学遗传学的发展。

著名物理学家欧文·薛定er 认为孟德尔定律的应用无异于将量子原理引入生物学

作者：萨明 D.K.

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