Історія розвитку генетики

ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ГЕНЕТИКИ

Перші відомості про успадкування ознак одержано із пов$сякденних спостережень і медичної практики. Багато цінних спостережень за успадкуванням ознак у людей і тварин міститься в працях учених, філософів і письменників давніх і середніх віків. Прості типи успадкування ознак у людини описано задовго до виникнення генетики як науки (до 1900 р.).

Уже в 1750 р. французький лікар П.Мопертюї оп$исав характер успадкування багатопалості (полідактилії). Проведений ним аналіз успадкування цієї ознаки багато в чому передував відкриттю Г.Менделя. У 1814 р. Дж. Адамс опублікував працю, в якій розрізняв не спадкові й спадкові $захворювання. Перші, писав він, відповідають рецесивному типу успадкування, а другі – домінантному. У випадках спадкових сімейних захворювань батьки часто перебувають у близьких родинних стосунках. Спадкові захворювання не обов’язково виникають відразу після народження дитини, вони можуть виявлятися й пізніше. Однакові за своїми клінічними ознаками хвороби можуть мати різну $генетичну основу.

Підвищену частоту спадкових сімейних захворювань в ізольованих популяціях можна пояснити інб$ридингом (близько родинними шлюбами). Так, ще за давніх часів були правильно сформовані основні положення медичної генетики.

За період 1803-1820 рр. кілька лікарів описали тип успадкування гемофілії. Швейцарський лікар-офтальмолог Й.Горнер у 1876 р. описав тип успадкування дальтонізму (колірної сліпоти).

Генетика людини як наука виникла завдяки працям англійського вченого Ф.Гальтона (1822-1911),. Він разом з Г.Менделем є одним із засновників генетики як науки. Ф.Гальтон вивчав успадкування розумових зд$ібностей, обдарованості, таланту людини. Він вважав, що можна покращити людський рід спеціальними генетичними заходами Ф.Гальтон створив особливий напрям генетики – євгеніку, призначення якої – вдосконалити людину і людський рід. Є$вгеніка в перші роки захопила монополію у вивченні генетики людини, хоча інколи її прихильники необережними рекомендаціями дискредитували цю науку. Ф.Гальтон вважав, що немає природн$ої рівності людей: є вищі і нижчі раси. До нижчої ради, за його словами, відносяться негри, їхній рівень розвитку на два щаблі нижчий рівня європейця. Самі ж сучасні європейці на два щабля нижчі від рівня стародавніх афінян. Ця нерівність, за Ф.Гальтоном, пов’язана не з соціальними причинами, а біологічними. Ф.Гальтон також запр$опонував спосіб ідентифікації людини за відбитками пальців, тобто він є засновником дактилоскопії і дерматогліфіки. Його метод вперше був використаний англійською поліцією для розпізнавання злочинців та їхніх жертв.

Ф.Гельтон в основному $займався вивченням успвдеування кількісних ознак людини, які обумовлені багатьма генами, тобто полігенні. Представники школи Ф.Гельтона встановили, наприклад, що інтелект, зріст і маса людини визначаються багатьма генами.

Менделісти початку ХХ ст.. (У.Бетсон, В.Іогансен та ін.) вивчали якісні ознаки, які визначаються окремими (дискретними) генами і стверджували, що ці гени визначають хара$ктер спадковості людини.

Ці напрями досліджень стали сумісними в 1918 р. коли Р.Фішер довів, що одні ознаки людини визначаються якісн$о, тобто окремими генами, а другі – кількісно. За Р.Фішером, кілька пар генів, кожна з яких успадковується за законами Г.Менделя, при сумісній дії можуть привести до результатів, які виявляються під час біометричного вивчення кількісних ознак.

У 1900 р. К.Ланштейнер відкрив групу крові системи АВО і тим самим заклав початок вивченню поліморфних (різноманітних) ознак людини. Це була перша дискретна ознака, яка тепер розглядається як приклад$ спадкового поліморфізму. У 1913 р. було описано поліморфізм відносно виявлення здібності відчувати смак розчину фенілтіосечовини. Потім було виявлено й інші приклади спадкового поліморфізму, особливо за допомогою електрофорезу білків.

Лікар А.Гар род (1902) розробляв проблему порушення обміну речовин у л$юдини при захворюванні алкаптонурією. Алкаптонуря – спадкове захворювання. яке зумовлене неповноцінністю ферменту оксидази гомогентизинової кислоти. Гомогентизинова кислота устворюється в процесі обміну амінокислоти фенілаланін$у. Нагромаджена у великій кількості гомогентизинова кислота виділяється з сечею. Така сеча на повітрі, а також під впливом лугу чорніє. Чорні плями на пелюшках дитини можуть служити ознакою алкаптонурії. Гомогентизинова кислота зв’язується з $колагеном хряща і сполучною тканиною. Хрящова тканина вушних раковин чорніє. Це явище називається охронозом. У хворих подагричний більш в суглобах тощо. Вивчаючи алкаптонурію та інші хвороби, А.Гар род сформував знамените положення про спадкові дефекти обміну речовин, тобто заклав основи біохімічної генетики.

Дж. Бідл і Е.Тейтем, вивчаючи біосинтез тіаміну, встановили, що за синтез кожного фермен$ту відповідає певний ген. Вони виклали гіпотезу “один ген – однин фермент” (ген – структурна одиниця, яка відповідає за синтез одного ферменту) і вказали, що основу їхньої гіпотези було закладено працями А.Гаррода.

Подальший розвиток досліджень А.Га$ррода, Дж. Бідла і Е.Тейтема привели до з’ясування механізму дії гена, формування уяви про генетичний блок і молекулярні спадкові хвороби. Було встановлено, що в основі молекулярних спадкових хвороб лежить генетична блокада: відсутність синтезу одного ферменту або якого-небудь іншого білка, без якого не розвивається озна$ка внаслідок порушення ланцюга біохімічних реакцій. З’ясувалось, що розвиток ознаки відбувається внаслідок багатоступінчастого ланцюга реакцій. Якщо порушується одна ланка цього ланцюга, ознака не розвивається.

А а В А х (Х)

$

С Д

На схемі зліва показано нормальний процес синтезу білка. Генетична інформація з молекули ДНК передається на РНК, у рибосомах клітини проходить синтез білка ферменту, необхідного для перетворення речовини А в речовину В. Праворуч на схемі бачимо, що внаслідок мутації гена змінюється структура$ і функція молекули ДНК. Порушується процес передачі інформації і білок Х перестає виконувати функцію ферменту. Речовина А не перетворюється в речовину В, утворюється токсична речовина С, яка порушує будову і функцію клітин тканини організму $Д.

А.Гар род, Дж. Бідл і Е.Тейтем розкрили механізм генетичної блокади, що спостерігається під час порушення обміну амінокислоти фенілаланіну, яка через ряд етапів перетворюється в тирозин. Далі тирозин перетворюється в меланін або в гомогентизинову кислоту. Кожна стадія перетворення контролюється генетично, шляхом утворення відповідного ферменту.

Порушення синтезу ферменту, який$ каталізує ту чи іншу стадію перетворення фенілаланіну, як фенілкетонурія, алкаптонурія, а також альбінізм. Наприклад, у перетворенні фенілаланіну в тирозин бере участь фермент фенілаланангідроксилаза, який утворюється під дією певного гена. Коли ж цей ген дефектний, то утворення ферменту фенілаланінгідроксилази порушується, наступає обрив перетворення фенілаланіну в тирозин, вин$икає блокада цієї біохімічної реакції. Фенілаланін у великій кількості перетворюється в фенілпіровиноградну кислоту, яка вп$ливає токсично на головний мозок людини. Внаслідок цього розвивається захворювання фенілкетонурія. Таким чином, праці А.Гаррода через 50 років сприяли виникненню вчення про молекулярні захворювання, які складають важливу групу спадкових захворювань.

$

З вивченням генетики людини пов’язане виникнення ще одного розділу генетики – популяційної генетики. У 1908 р. Д. Харді, математик із Кемрбідського університету, і В.Вайнберг, лікар із Штутгарда, незалежно один від одного заклали основи популяційної генетики і сформулювали закон, який носить їхнє ім’я. Закон Харді – Вайнберга було відкрито під час вивчення розподілу різних ознак у популяції людини. Ще Г. Мендель встановив, що в орг$анізмі одна із пари контрастних ознак може переважати (домінувати) над другою (рецесивною). На перших етапах розвитку менделізму деякі вчені вважали, що частота домінантної ознаки в популяції повинна зростати і витискати рецестивну ознаку. Виникло запитання: “Чому ж не всі люди короткопалі, якщо короткопалість є домінантною ознакою?” Харді і Вайнберг проаналі$зували частоту поширення домінантних і рецесивних ознак і встановили, що при відсутності фа$кторів, які порушують рівновагу, частота генів і ознак, які вони контролюють, залишається незмінною із покоління в покоління.

У 20-х і 30-х рр.. такі дослідники, як Р.Фішер і Дж. Холдейн в Англії, С.Райт у США, Г.Дольдберг у Швеції, Л.Хогбен і Ф$.Берштейн у Німеччині, внесли великий вклад у теорію генетики і еволюції, в розробку статистичних методів вивчення генетики людини. Ці вчені описали методи аналізу закономірності успадкування, розщеплення, щеплення ознак і визначення частоти мутацій.

Вивчення проблем антропогенетики в колишньому СРСР розгорнулися ще в 20-ті роки. В Інституті експериментальної біології Народного комісаріату охорони здоров’я РРФСР дослідженн$я питань генетики людини велись під керівництвом М.К.Кольцова. Вивчались успадкування нормальних ознак людини (груп крові, кольору очей і волосся), різних аномалій (наприклад, глухоти) роль спадковості в розвитку ендемічного зоба. Вперше було розпочато вивчення близнят (В.В.Кунак і співав.). Великий внесок у розробку проблем загальної генетики і генетики$ людини в ті роки внесли вчені М.К. Кольцов, О.С. Серебровський, Ю.О. Філіпченко. Вони вивчали передачу за спадковістю деяких духовних якостей людини, будову хромосом і генів, питання євгеніки. В Петрограді Ю.О. Філіпченко заснував Бюро по євгеніці при Академії наук. Було організовано “Руське євгенічн$е товариство”, головою якого був обраний М.К. Кольцов. У праці цього то$вариства брали участь багато відомих біологів і медиків країни, у тому числі і народний комісар охорони здоров’я РРРФСР М.О. Семашко. Був заснований і “Руський євгенічний журнал”.

(А.Г.Андрес, М,с, Навашин, Г.К. Хрущов, П.І. Живаго та ін.), близилися до відкриття ролі хромосомних аберацій у розвитку спадкових хвороб. А.Г. Андрес опублікував книгу “Каріологія людини”.

У 1935-1937 рр. співробітники Медико-генетичного інс$титуту досліджували велику кількість одно- і двояйцевих близнят м. Москви, а також вивчали нащадків шлюбу між родичами. Медико-генетичний інститут на той час був науковим центром, навколо якого групувались закордонні генетики-антифашисти (Г.Меллер, Л.Хогбен, Дж. Холдейн та ін.).

На жаль, Медико-генетичний інститут у 1937 р. було закрито. Великий спеціаліст з генетики людини Л.С. Пенроз у 1966 р. писав, що якби $генетичні лабораторії інституту продовжували працювати, то більшість із відкриттів з каріотипу людини, зроблених протягом останніх десяти років, могли б з’явитись на двадцять років раніше.

С.М.Давиденков, який починав свою діяльність в Україні, створив школу нейрогенетиків. На особливу увагу $заслуговують його праці “Еволюційно-генетичні проблеми в невропатологі”, а так$ож “Клінічні лекції з нервових захворювань”, “Спадкові захворювання нервової системи”.

У 1956 р. Д. Тійо і А.Леван встановили, що кількість хромосом у соматичних клітинах – 46, після чого були виявлені зміни хромосом при різних захворюванням. І. Лежен у 1959 р. відкрив заяву 21-шу хромосому при хворо$бі Дауна, а П.Якобс і Й.Стренг у тому самому році відкрили заяву Х-хромосому при синдромі Клайнфельтера і відсутність однієї із статевих Х-хромосом при синдромі Шерешевського – Тернера. У 1969 р. Т.Каспрсон запропонував диференціальне фарбування хромосом, що дало змогу розрізняти кожну з хромосом окремо і виявляти зміни їх (відрив час$тини хромосоми, переміщення однієї частини хромосоми на іншу тощо).

Великий внесок у вивчення загальної генетики людини зробили М.П.Дубинін, Д.Д.Ромашов, А.А.Малиновський, В.П.Ефроїмсон, М.П.Бочков, І.Р. Бариляк, М.А. Пілінська та інші генетики.

В Україні питанням медичної генетики займались такі відомі вчен$і, як Т.І. Юдін, Б.М. Банківський. Т.І. Юдін деякий час працював у Харкові, а потім переїхав у Москву. Він займався питаннями євгеніки, але його погляди були помірними. Т.І. Юдін пропагував зберігати генетичні задатки людини і не допускати їх пошкодження Видатний український невропатолог академік Б.М. Банківський займався питанням лікування хворих на спадкову м’язову дистрофію і спадковими захворюваннями нервов$ої системи. Вчені України вивчали й інші важливі аспекти медичної генетики.

Post Comment