Важнейшие открытия в биологии в XX веке
Содержание
Введение
1.
Ч. Дарвин основатель
теории биологической
эволюции
2.
Стволовые
клетки
3.
Прионы
4.
ДНК
5.
Клонирование
Заключение
Список
литературы
Приложение
Введение
В XIX веке
в науке происходили
непрерывные
революционные
перевороты
во всех отраслях
естествознания.
Благодаря
периодической
системе элементов,
открытой гениальным
русским ученым
Д.И. Менделеевым
(1834-1907), была доказана
внутренняя
связь между
всеми известными
видами вещества.
Таким
образом, к рубежу
XIX-XX вв. произошли
крупные изменения
в основах научного
мышления,
механистическое
мировоззрение
исчерпало себя,
что привело
классическую
науку Нового
времени к кризису.
Этому способствовали
помимо названных
выше, открытие
электрона и
радиоактивности.
В результате
разрешения
кризиса произошла
новая научная
революция,
начавшаяся
в физике и охватившая
все основные
отрасли науки,
Она связана,
прежде всего,
с именами Планка
(1858-1947) и А. Эйнштейна
(1879-1955), Открытие
электрона,
радия, превращения
химических
элементов,
создание теории
относительности
и квантовой
теории ознаменовали
прорыв в область
микромира и
больших скоростей.
Успехи физики
оказали влияние
на химию. Квантовая
теория, объяснив
природу химических
связей, открыла
перед наукой
и производством
широкие возможности
химического
преобразования
вещества; началось
проникновение
в механизм
наследственности,
получила развитие
генетика,
сформировалась
хромосомная
теория.
К середине
XX века на одно
из первых мест
в естествознании
выдвинулась
биология, где
совершены такие
фундаментальные
открытия, как
установление
молекулярной
структуры ДНК
Ф. Криком (род.
1916) и Дж. Уотсоном
(род. 1928), открытие
генетического
кода.
Наука
в настоящее
время - это
чрезвычайно
сложное общественное
явление, имеющее
многосторонние
связи с миром.
Ее рассматривают
с четырех сторон
(как и любое
другое общественное
явление - политику,
мораль, право,
искусство,
религию):
1) с
теоретической,
где наука - система
знаний, форма
общественного
сознания;
2) с точки
зрения общественного
разделения
труда, где наука
- форма деятельности,
системой отношений
между учеными
и научными
учреждениями;
3) с точки
зрения социального
института;
4) с точки
зрения практического
применения
выводов науки
со стороны ее
общественной
роли.
В настоящее
время научные
дисциплины
принято подразделять
на три большие
группы: естественные,
общественные
и технические.
Отрасли науки
различаются
по своим предметам
и методам. В то
же время резкой
грани между
ними нет, и ряд
научных дисциплин
занимает
промежуточное
междисциплинарное
положение,
например,
биотехнология,
радиогеология.
Науки
подразделяют
на фундаментальные
и прикладные.
Фундаментальные
науки познанием
законов, управляющих
поведением
и взаимодействием
базисных структур
природы, общества
и мышления. Эти
законы изучаются
в "чистом виде",
поэтому фундаментальные
науки иногда
называют чистыми
науками.
Цель
прикладных
наук - применение
результатов
фундаментальных
наук для решения
не только
познавательных,
но и социально-практических
проблем.
Создание
теоретического
задела для
прикладных
наук обусловливает,
как правило,
опережающее
развитие
фундаментальных
наук по сравнению
с прикладными.
В современном
обществе, в
развитых
индустриальных
странах ведущее
место принадлежит
именно теоретическому,
фундаментальному
знанию, и роль
его все время
повышается.
В цикле "фундаментальные
исследования
- разработки
- внедрение"
- установка на
сокращение
сроков движения.
Цель
работы: изучить
важнейшие
открытия в
биологии в XX
веке.
Задачи
работы:
рассмотреть
Ч. Дарвин основатель
теории биологической
эволюции;
дать
краткую характеристику
стволовых
клеток;
рассмотреть,
что такое прионы;
дать
краткую характеристику
открытию ДНК;
дать
краткую характеристику
клонированию.
1. Ч. Дарвин
основатель
теории биологической
эволюции
Важным
источником
формирования
естественно-научных
основ психологии
явилось эволюционное
учение Чарльза
Дарвина (1809-1882). В
1859 г. в свет выходит
его книга
"Происхождение
видов путем
естественного
отбора", вероятно,
самая значительная
работа в области
биологии вплоть
до настоящего
времени. В ней
Ч. Дарвин устанавливает
основные факторы
биологической
эволюции -
изменчивость,
наследственность
и отбор.
Согласно
Ч. Дарвину, исходными
факторами
биологической
эволюции являются
индивидуальная,
филогенетическая
изменчивость
и наследование
приобретенных
в онтогенезе
признаков.
Однако явления
изменчивости
и наследственности
еще не объясняют
в полной мере
действительных
причин биологической
эволюции.
Изменчивость
сама по себе
не несет какой-либо
целесообразности,
поскольку
происходящие
изменения могут
быть для организма
как полезными,
так и вредными.
Наследственность,
в свою очередь,
закрепляет
и фиксирует
лишь то, что
доставляет
ей изменчивость.
Поэтому стояла
задача найти
реальную движущую
силу биологического
прогресса.
Такой движущей
силой, по мнению
Дарвина, выступает
механизм отбора
и борьба за
существование.
Принцип естественного
отбора заключается
в том, что из
массы живых
форм, нарождающихся
в геометрической
прогрессии,
сохраняются
только те, которые
оказываются
наиболее
приспособленными
к условиям
жизни. Следовательно,
отбор предполагает
сохранность
и накопление
таких признаков,
которые обеспечивают
организму
выживание и
наилучшее
существование.
Естественный
отбор, или сохранение
полезных организму
признаков,
происходит
в борьбе за
существование.
Она представляет
собой сложные
внутри - и межвидовые
отношения
организмов.
Борьба организмов
за жизнь внутри
вида, межвидовая
борьба и борьба
с неблагоприятными
условиями
природы - вот
факторы, заставляющие
организм приобретать
и удерживать
только такие
признаки, которые
необходимы
для приспособления
к условиям
внешней среды
и сохранения
жизни.1
Выяснив факторы
биологической
эволюции
(изменчивость,
наследственность
и отбор), Ч. Дарвин
должен был
теперь объяснить
причины многообразия
видов растений
и животных. На
основе наблюдений
за животными,
живущими в
естественных
условиях жизни,
а также, опираясь
на опыты по
селекции растений
и животных, Ч.
Дарвин пришел
к выводу, что
для выживания
организму
выгоднее всего
отличаться,
а не быть похожим
на другое существо:
из прогрессивно
размножающихся
живых форм
остаются только
те, которые
более всего
различаются,
а все промежуточные
формы обречены
на гибель и
вымирание.
Таким образом,
ученым впервые
было дано научное
обоснование
эволюции живых
организмов
во времени и
пространстве.
Эволюционное
учение Дарвина
оказало существенное
влияние на
развитие не
только всей
биологической
науки, но и
психологии.
Прежде
всего, теория
Ч. Дарвина внесла
в психологию
генетический
принцип, сыгравший
исключительное
значение в
дальнейшем
ее развитии.
С генетическим
подходом связаны
наиболее важные
открытия, которые
были сделаны
как в психологии,
так и в примыкающих
к ней науках.
Распространение
эволюционистских
представлений
на область
сознания ознаменовало
сближение
психических
и органических
явлений с точки
зрения их реального
биологического
родства. Психология
стала заимствовать
детерминистские
идеи уже не у
механики, а у
эволюционной
биологии, под
влиянием которой
был выдвинут
ряд важных для
психологии
проблем, таких
как адаптация
к среде, филогенетическая
обусловленность
функций, индивидуальные
вариации, роль
наследственности,
преемственность
в развитии
между психикой
животных и
человеческим
сознанием,
соотношение
структуры и
функции и др.
Был
обоснован новый
подход в трактовке
психических
явлений. Теперь
психика животных
и человека
стала выступать
как необходимая
сторона жизнедеятельности
организма,
обеспечивающая
приспособление
его к внешним
условиям среды.
Психические
явления рассматривались
Ч. Дарвином как
орудие приспособления
организма к
среде. Сами
приспособительные
акты, за которыми
стоят психические
явления, не
могут быть
поняты без
того, чтобы не
учитывать роль
внешних физических
воздействий
и внутренних
анатомо-физиологических
условий организма.
Тем самым была
предложена
новая схема
детерминистских
отношений между
организмом
и средой. До
Дарвина среда
понималась
лишь как стимул,
который (по
типу соударения
механических
тел) производит
в телесной
организации
эффект, соответствующий
ее изначально
заданному
неизменному
устройству.
Теперь же среда
оказывалась
силой, способной
не только вызывать,
но и видоизменять
жизнедеятельность.
Еще
один важный
вклад Дарвина
в психологию
состоял в том,
что наряду с
преемственностью
у животных в
строении их
тела, он открыл
такую же преемственность
в их психической
организации.
Тем самым была
обоснована
связь психики
животных и
человека. Этим
вопросам Ч.
Дарвин посвятил
две специальные
работы: "Выражение
эмоций у человека
и животных"
(1872) и "Происхождение
человека и
половой отбор"
(1871). В названных
трудах он показал
наличие общих
генетических
корней в психических
способностях
человека и
животных.
Проницательная
наблюдательность
позволила
заявить Ч. Дарвину,
что чувства
и впечатления,
различные
эмоции и способности
- такие, как любовь,
память, внимание,
любопытство,
подражание,
рассудок и
т.д., которыми
гордится человек,
- могут быть
найдены в зачатке,
а иногда даже
в хорошо развитом
состоянии у
низших животных.
Тем самым были
заложены основы
сравнительной
психологии
как отрасли
психологического
знания. 2
Выдвинутые
Дарвином положения
об изменчивости
и наследственности
признаков
вскоре были
перенесены
и на область
психических
свойств человека.
Через десять
лет после выхода
книги Ч. Дарвина
"Происхождение
видов", его
двоюродный
брат Ф. Гальтон
попытался
показать в
книге "Наследственность
таланта", что
вариации психических
способностей
определяются
наследственностью.
Для доказательства
своего основного
тезиса Ф. Гальтоном
привлекались
экспериментальные,
статистические
и другие методы
в изучении
индивидуально-психологических
различий между
людьми.
Ч. Дарвин,
как подлинный
естествоиспытатель,
отстаивал
объективный
подход к изучению
психических
явлений. Все
его труды
основывались
только на объективных
наблюдениях
и эксперименте.
Взгляд на психику
как на орудие
приспособления
организма к
среде естественным
образом предполагал
включение в
область рассмотрения
факты приспособительного
поведения
животных и
человека, доступные
внешнему наблюдению
и контролю.
Именно это
позволило Ч.
Дарвину во всей
своей исследовательской
деятельности
широко применять
эксперимент
и объективное
наблюдение
при изучении
поведения
животных и
человека. 3
Таким
образом, под
влиянием Дарвина
изменился сам
стиль психологического
мышления. Важнейшим
результатом
происшедшего
сдвига явилось
внедрение
объективного,
генетического
и статистического
методов в
психологические
исследования,
а также возникновение
категории
поведения.
2. Стволовые
клетки
Открытие
стволовых
клеток человека
стало одним
из трех самых
значительных
открытий в
биологии, сделанных
в XX веке. Два других
- установление
структуры
молекулы ДНК
и расшифровка
генома человека.
Однако именно
стволовые
клетки стали
предметом для
многочисленных
спекуляций
по поводу возможности
их применения
в практической
медицине уже
сегодня. Многочисленные
косметологические
клиники предлагают
своим клиентам
новую процедуру
омоложения
с использованием
стволовых
клеток самих
же клиентов.
Более того, в
рекламных
объявлениях
приводят примеры
успешно проведенных
процедур на
именитых пациентах.
Между
тем специалисты
в области
биотехнологии
утверждают,
что им известно
всего несколько
отработанных
технологий
клинического
применения
стволовых
клеток человека,
выделяемых
из костного
мозга и периферической
крови для лечения
ограниченного
числа заболеваний.
В биологию
термин "стволовая
клетка" ввел
русский ученый
Александр
Максимов в 1908
году в Берлине
на съезде
гематологического
общества. Следующей
значительной
вехой в исследовании
этого научного
вопроса стало
открытие российскими
специалистами
Александром
Фриденштейном
и Иосифом Чертковым
в 60-70-е годы прошлого
века стволовых
клеток крови.
И по большому
счету именно
им принадлежит
авторство в
создании учения
о стволовых
клетках.
Однако
интенсивное
развитие этой
науки началось
с 1998 года, когда
американские
ученые Д. Томпсон
и Д. Герхард
выделили
эмбриональные
стволовые
клетки.
Итак,
что же это за
клетки? Стволовые
клетки - это
популяция так
называемых
клеток-предшественников,
обладающих
высоким пролиферативным
(способностью
делиться) потенциалом
и способностью
к дифференцировке
- развитию в
зрелые, образующие
ткани и органы
клетки. Проще
говоря, стволовые
клетки - это та
основа, из которой
развивается
весь организм.
Так, зародыш
целиком состоит
из стволовых
клеток, которые
начинают постепенно
дифференцироваться
в клетки будущих
органов и тканей.
Таким
образом, во
взрослом организме
стволовых
клеток гораздо
меньше, чем в
новорожденном.
А так как они
способны
преобразовываться
в клетки любых
органов и тканей,
во взрослом
организме они
выполняют
регенеративную
функцию. То
есть в случае
повреждения
какого-нибудь
органа стволовые
клетки направляются
к очагу бедствия
и превращаются
в клетки больного
органа, способствуя
его восстановлению.
Именно это
свойство стволовых
клеток легло
в основу разработки
методов их
применения
в терапевтических
целях.
Стволовые
клетки делятся
на эмбриональные
и соматические.
Эмбриональные
выделяют
соответственно
из эмбриона
на ранней стадии
его развития.
Соматические
стволовые
клетки - это
клетки взрослого
организма,
которые присутствуют
в основном в
костном мозге,
а также в периферической
крови (крови,
циркулирующей
в организме)
и в небольших
количествах
во всех органах
и тканях. 4
Понятно,
что лечение
с использованием
стволовых
клеток в первую
очередь сводится
к их трансплантации.
А значит, нужно
определить
основной источник
стволовых
клеток и способ
их получения.
Основные
источники
клеток-предшественников
- фетальный
материал (абортный),
пуповинная
кровь, а также
костный мозг
и периферическая
кровь. Использование
фетального
материала -
один из самых
сложных путей,
прежде всего
по этическим
соображениям.
Другое дело
кровь пуповинная
- это едва ли
не самый богатый
источник стволовых
клеток. Однако
их последующая
пересадка
пациентам
сопряжена со
множеством
проблем, главная
из которых -
совместимость
донора и реципиента.
В настоящее
время этот
метод официально
применяют
только для
лечения весьма
ограниченного
числа болезней.
Речь идет о
трансплантации
гемопоэтических
(кроветворных)
стволовых
клеток в терапии
онкогематологических
и гематологических
заболеваний.
Другими словами,
злокачественных
и доброкачественных
заболеваний
крови.
Сейчас
одним из основных
показаний к
применению
стволовых
клеток служит
состояние
больного после
лучевой или
химиотерапии.
3. Прионы
Одно
из величайших
открытий генетиков
оказалось
малозамеченным
мировой прессой.
Завершена
титаническая
работа ведущих
ученых мира
по расшифровке
генома человека
- теперь нам
известно химическое
строение всех
наших генов.
Но сенсации
почему-то не
произошло.
Оказалось, что
в генах записана
далеко не вся
информация,
необходимая
для нормального
роста и развития
человеческого
организма. Хотя
расшифровано
около 100 000 генов,
реально "работает"
в организме
человека только
одна треть.
Почему это
происходит,
пока неизвестно,
но зато хорошо
известно, что
химическая
структура генов
кодирует, в
основном, химическое
строение белков,
из которых
построен наш
организм. Но
где записана
информация
о пространственной
организации
нашего тела,
характере и
способностях
человека, наука
пока не знает.
Ученые еще раз
убедились в
том, что эмпирическое,
материальное
познание человеком
Премудрости
Божией есть
процесс бесконечный.
Второе
крупнейшее
открытие биологии
XX века - прионы.
Обнаруживший
их американский
биохимик Стэнли
Прузинер в 1997
году был заслуженно
удостоен Нобелевской
премии. Дело
в том, что белковые
молекулы в
живых организмах
имеют три уровня
пространственной
структуры. Два
первых - это
первичная и
вторичная
спираль, напоминающие
двойную спираль
электролампы.
Третичная же
структура - это
сложнейшая,
внешне напоминающая
клубок, объемная
пространственная
конфигурация
этой двухуровневой
спирали. От
третичной
структуры
напрямую зависят
важнейшие
функции, которые
выполняет белок
в живой клетке
и организме
в целом.
Открытие
С. Прузинера
заставило
ученых говорить
о новом типе
наследственности
- прионной, белковой
наследственности,
т.е. передача
информации
может происходить
не только через
химическую
структуру
генов. В настоящее
время существование
такой наследственности
доказано как
отечественными,
так и зарубежными
учеными. Для
нас особенно
важно, что здесь
наблюдается
передача от
белка к белку
структурной,
трехмерной
информации,
в которой может
кодироваться
пространственная
организация
живых организмов
(строение нашего
тела, индивидуальные
анатомические
особенности
разных людей,
народов и рас).
Гораздо
более древнее
открытие человечества
- телегония.
Впервые с этим
явлением столкнулись
животноводы-селекционеры.
Они быстро
убедились, что
для сохранения
породы самое
главное - уберечь
породистых
животных от
случайного
скрещивания,
поскольку даже
если зачатия
при этом и не
произошло,
такая самка
в будущем чистой
породы уже
никогда не
даст. То есть
каким-то образом
происходит
передача
наследственной
информации,
которая включается
в наследственный
аппарат самки,
и ее последующее
потомство
формируется
уже на основе
этой испорченной
"чужаком"
наследственности.
5
Яркий
пример - проведенные
еще в первой
половине XX века
опыты по скрещиванию
породистых
лошадей с более
выносливыми
копытными
животными -
зебрами. Когда
после ряда
неудачных
скрещиваний
с зебрами-самцами
кобыл вновь
перевели на
конезаводы,
то у них от
породистых
жеребцов стали
рождаться
жеребята с
окрасом, повторяющим
вертикальные
полосы зебры,
чего у нормальных
лошадей никогда
не наблюдалось.
И второй
пример, совсем
свежий. 1957 год,
Москва. Всемирный
фестиваль
молодежи и
студентов. Этот
праздник - "апофеоз
свободы и любви"
- закончился
для некоторых
наших любительниц
"африканских
страстей"
рождением
чернокожих
детей, а для
тех, кто ухитрился,
так сказать,
обойтись "без
последствий",
такие "последствия"
наступили у
их сыновей и
дочек. Да-да,
именно у их
белых детей,
рожденных в
законном браке
от белых мужей,
вдруг стали
рождаться
черные дети!
Значит, не так
уж глупы были
наши предки,
хранившие честь
своих дочерей
и говорившие:
"Честной дом
- дороже жисти!".
Да и молодцам
беспутная жизнь
впрок явно не
идет. Такие
люди редко
могут похвастаться
здоровьем и
долголетием.
Механизм
этого загадочного
явления был
необъясним
с точки зрения
классической
генетики XX века,
но теперь, зная
о существовании
прионной
наследственности,
можно по-новому
взглянуть на
эту проблему.
Как не воскликнуть
вослед гению
русской науки
Михаилу Васильевичу
Ломоносову:
"Сама природа
благовествует
нам Евангелие
Божие!"
Сохранение
целомудрия
- прочный фундамент
семейного
счастья и долголетия.
Милостивый
Господь всё
премудро устроил
для нашего
блага, заложив
в организм
человека мощнейшие
физиологические
и психологические
механизмы
создания
благословленного
Им союза мужа
и жены - прочной
и здоровой
"плоти единой".
От нас требуется
только хранить
целомудрие
и исполнять
заповеди, данные
Господом нашим
Иисусом Христом
и Его апостолами.
4. ДНК
После
публикации
Дж. Уотсоном
и Ф. Криком в
1953 году модели
дезоксирибонуклеиновой
кислоты (ДНК)
прошло более
50 лет. Это открытие
определило
развитие биологии
второй половины
XX века. Вопрос
о том, что и как
записано в ДНК,
ускорил расшифровку
генетического
кода. Осознание
того, что гены
- это ДНК, универсальный
носитель генетической
информации,
привело к появлению
генной инженерии.
Сегодня уже
студенты
университетов
расшифровывают
чередование
нуклеотидов
в ДНК, соединяют
гены разных
организмов,
переносят их
между видами,
родами и значительно
более удаленными
таксонами. На
базе генной
инженерии
возникла
биотехнология,
которую известный
фантаст С. Лем
определил как
использование
закономерностей
биогенеза в
производстве.
Вспомним,
что говорил
о природе генов
В.Л. Иоганнсен,
человек, который
в 1909 году дал само
имя гена: "Свойства
организмов
обусловливаются
особыми, при
известных
обстоятельствах
отделимыми
друг от друга
и в силу этого
до известной
степени самостоятельными
единицами или
элементами
в половых клетках,
которые мы
называем генами.
С тех
пор ситуация
существенно
изменилась.
Мы убедились,
что, кроме атомов
и молекул, в
клетке ничего
нет. И подчиняется
она тем же физическим
закономерностям,
что и неживые
объекты, в чем
смогли убедиться
физики, устремившиеся
в биологию в
40-х годах именно
в поисках каких-то
принципиально
новых, неизвестных
физике законов
природы. Все
реакции клеточного
метаболизма
осуществляются
под контролем
биокатализаторов
- ферментов,
структура
которых записана
в ДНК генов.
Передается
эта запись в
цепи переноса
информации
ДНК РНК БЕЛОК.
Сначала
информация,
записанная
в виде чередования
дезоксирибонуклеотидов
на одной из
двух комплементарных
цепей в ДНК
гена, переписывается
на одноцепочечную
молекулу
информационной
рибонуклеиновой
кислоты – иРНК
(она же мРНК от
англ. messenger - переносчик).
Это процесс
транскрипции.
На следующем
этапе по матрице
иРНК строится
последовательность
аминокислотных
остатков полипептида.
Тем самым создается
первичная
структура
будущей молекулы
белка. Это процесс
трансляции.
Первичная
структура
определяет
способ складывания
молекулы белка
и тем самым
определяет
ее ферментативную
или какую-либо
иную, например
структурную
или регуляторную,
функцию.
Эти
представления
зародились
в начале 40-х годов,
когда Дж. Бидл
и Э. Тейтум выдвинули
свой знаменитый
лозунг "Один
ген - один фермент"
[4]. Он, подобно
политическим
лозунгам, разделил
научное сообщество
на сторонников
и противников
высказанной
гипотезы о
равенстве числа
генов и числа
ферментов в
клетке. Аргументами
в возникшей
дискуссии
служили факты,
полученные
при разработке
так называемых
систем ген-фермент,
в которых изучали
мутации генов,
определяли
их расположение
внутри генов
и учитывали
изменения
ферментов,
кодируемых
этими генами:
замены аминокислотных
остатков в их
полипептидных
цепях, их влияние
на ферментативную
активность
и т.д. Теперь
мы знаем, что
один фермент
может быть
закодирован
в нескольких
генах, если он
состоит из
разных субъединиц,
то есть из разных
полипептидных
цепей. Знаем,
что есть гены,
которые вообще
не кодируют
полипептидов.
Это гены, кодирующие
транспортные
РНК (тРНК) или
рибосомные
РНК (рРНК), участвующие
в синтезе белка.
В своей
первоначальной
форме принцип
"Один ген - один
фермент" представляет
скорее исторический
интерес, однако
заслуживает
памятника,
поскольку он
стимулировал
создание целой
научной области
- сравнительной
молекулярной
биологии гена,
в которой гены
- единицы наследственной
информации
фигурируют
как самостоятельные
предметы
исследования.
Кроме
того, разработка
многочисленных
систем ген-фермент
помогла сформулировать
вопрос: что и
как записано
в генетическом
коде?
На этот
вопрос в общей
форме ответил
Ф. Крик со своими
коллегами в
1961 году. Оказалось,
что код триплетен
- каждая кодирующая
единица-кодон
состоит из трех
нуклеотидов.
В каждом гене
триплеты считываются
с фиксированной
точки, в одном
направлении
и без запятых,
то есть кодоны
ничем не отделены
друг от друга.
Последовательность
кодонов определяет
последовательность
аминокислотных
остатков в
полипептидах.
Таким
образом, вследствие
специфической
организации
генетического
кода кодонам-нонсенсам
отводится
особая роль
- терминаторов
трансляции.
Поэтому, возникая
мутационным
путем, они, как
и мутации типа
сдвиг рамки
считывания,
проявляются
значительно
чаще и четче,
чем мутации-миссенсы,
изменяющие
смысл кодонов.
6
Нонсенсы
и сдвиги считывания
часто встречаются
в так называемых
псевдогенах,
которые были
открыты в начале
80-х годов в результате
изучения нуклеотидных
последовательностей
в геномах высших
эукариот. Псевдогены
очень похожи
на обычные
гены, но их
проявление
надежно "заперто"
четко проявляющимися
мутациями:
сдвигами считывания
и нонсенсами.
Псевдогены
представляют
собой резерв
эволюционного
процесса. Их
фрагменты
используются
при возникновении
новых генов.
5. Клонирование
Подобно
тому, как в конце
XIX века открытия
физики рентгеновских
лучей и радиоактивности
стимулировали
развитие
естествознания
следующего
века, так и
достижения
молекулярной
биологии конца
XX века определит,
по-видимому,
дальнейшие
пути развития
человечества.
На чем основано
это убеждение
автора?
Клонирование
- это не экзотика.
Клон (от греч.
klon - ветвь, побег,
отпрыск), ряд
следующих друг
за другом поколений
наследственно
однородных
организмом
(или отдельных
клеток в культурах),
образующихся
в результате
бесполого или
вегетативного
размножения
от одного общего
предка. Примером
клона могут
быть все сорта
плодовых растений
- груш, яблонь
и др., полученные
в результате
размножения
черенками,
отводками,
прививками,
а также целые
растения, выращенные
из одной клетки.
Однако в результате
происходящих
в пределах
клона мутаций
генотипическая
однородность
его относительна.
У вегетативно
размножаемых
культурных
растений (например,
картофеля)
часто сорта
представляют
собой отдельные
клоны. Таким
образом, Вы все
в процессе
клонирования
уже участвовали
(при посадке
картофеля).
Кроме того,
первый "клонировщик"
- Господь Бог.
Вспомните ребро
Адама, и что из
этого получилось?
7
Клонирование
животных,
искусственное
получение
генетически
идентичных
организмов
с помощью
экспериментальных
манипуляций
с яйцеклетками
(ооцитами) и
ядрами соматических
клеток животных
in vitro (в стекле, т.
е в пробирке)
и in vivo (на живом
организме),
подобно тому,
как в природе
появляются
однояйцовые
близнецы.
Клонирование
животных достигается
в результате
переноса ядра
из дифференцированной
клетки в неоплодотворенную
яйцеклетку,
у которой удалено
собственное
ядро, с последующей
пересадкой
реконструированной
яйцеклетки
в яйцевод приемной
матери. 8
В конечном
виде проблема
клонирования
животных была
решена группой
Яна Вильмута
(Wilmut) в 1997, когда родилась
овца по имени
Долли - первое
животное, полученное
из ядра взрослой
соматической
клетки. В дальнейшем
были проведены
успешные эксперименты
по клонированию
различных
млекопитающих
с использованием
ядер, взятых
из взрослых
соматических
клеток животных
(мышь, коза, свинья,
корова).
Появление
технологии
клонирования
животных вызвало
не только большой
научный интерес,
но и привлекло
внимание крупных
компаний и
финансового
бизнеса во
многих странах.
В целом
технология
клонирования
животных еще
находится в
стадии развития.
У большого
числа полученных
таким образом
организмов
наблюдаются
различные
патологии,
приводящие
к внутриутробной
гибели или
гибели сразу
после рождения.
Доля удачных
опытов составляет
0,3-0,5%.
Клонирование
- большая этическая
проблема. В
большом числе
стран использование
данной технологии
применительно
к человеку
официально
запрещено и
преследуется
по закону (США,
Франция, Германия,
Япония), причем
во Франции,
например, за
эксперименты
по клонированию
человека
предусмотрено
тюремное заключение
сроком до 20 лет.
Интеллект
человека клонировать
нельзя. Опять
возникает
проблема тела
и "души живой".
Клонирование
должно способствовать
изучению проблем
развития и
старения организмов,
лечения рака.
В медицине
представляется
перспективной
клеточная
терапия на базе
использования
клонированных
клеток. Такие
клетки должны
компенсировать
недостаток
и дефект собственных
клеток организма
и, главное, не
будут отторгаться
при трансплантации.
Технология
клонирования
животных позволит,
по-видимому,
осуществлять
и широкомасштабную
ксенотрансплантацию
органов, т.е.
замену отдельных
органов человека
на соответствующие
клонированные
органы. 9
Заключение
Один
из старинных
девизов гласит:
“знание есть
сила” Наука
делает человека
могущественным
перед силами
природы. Великие
научные открытия
(и тесно связанные
с ними технические
изобретения)
всегда оказывали
колоссальное
(и подчас совершенно
неожиданное)
воздействие
на судьбы
человеческой
истории. Такими
открытиями
были, например,
открытия в ХVII
в. законов механики,
позволившие
создать всю
машинную технологию
цивилизации;
открытие в ХIХ
в. электромагнитного
поля и создание
электротехники,
радиотехники,
а затем и радиоэлектроники;
создание в ХХ
в, теории атомного
ядра, а вслед
за ним - открытие
средств высвобождения
ядерной энергии;
раскрытие в
середине ХХ
в. молекулярной
биологией
природы наследственности
(структуры ДНК)
и открывшиеся
вслед возможности
генной инженерии
по управлению
наследственностью;
и др. Большая
часть современной
материальной
цивилизации
была бы невозможна
без участия
в ее создании
научных теорий,
научно-конструкторских
разработок,
предсказанных
наукой технологий
и др.
Биология
в XX в. переходит
от стадии
описательной
науки к теоретической
и экспериментальной.
Как развитие
экспериментов
и гипотез о
наследственности
Г. Менделя
(1822-1884), в первой трети
XX в. возникает
мощное течение,
получившее
название генетика,
судьба которой
оказалась
довольно драматичной
в СССР. Трагична
была и судьба
ее лидера, Н.И.
Вавилова (1887-1943),
- автора теории
гомологических
рядов. После
серии великих
открытий второй
половины XX в.
носителей и
кодов наследственности
РНК и ДНК, биология
вышла на молекулярный
уровень изучения
своих объектов
и явлений, она
приобрела черты
физико-химической
биологии. В
последней трети
XX в. усиливается
развитие концепции
эволюционной
биологии, что,
в принципе,
делает реальной
возможность
осуществления
глобального
эволюционного
синтеза.
Список литературы
1. Богданов
А.А. Теломеры
и теломераза
/ А.А. Богданов
// Соросовский
образовательный
журнал. 1998. № 12.
С.12-18.
2. Ващекин
Н.П. Концепции
современного
естествознания.
- М.: МГУК, 2000.
3. Дубнищева
Т.Я. "Концепции
современного
естествознания".
- Новосибирск.:
ЮКЕА, 1999.
4. Дымшиц Г.М.
Теломераза
не лекарство
от старости,
а фермент, решающий
"проблему
концевой репликации
ДНК". bionet.
nsc/ICIG/CHM/lection/dimshits/dimshits. htm
5. Капица
С.П., Курдюмов
С.П., Малинецкий
Г.Г. Синергетика
и прогнозы
будущего. - М.,
2001.
6. Потеев М.И.
Концепции
современного
естествознания.
- СПб.: Питер, 1999.
7. Теломера,
теломераза,
рак и старение
// Биохимия. 1997.
Т.62. № 11.
Теломераза.
ixs. nm/telomer. htm
8. Хакен Г.
Информация
и самоорганизация.
Макроскопический
подход к сложным
системам. - М.,
2000.
Приложение
| Дата |
Описание
открытия |
Автор |
| 1900 |
Описана
система групп
крови человека
АВО. Начало
переливания
крови |
К.
Ландштейнер |
| 1900 |
Вторичное
открытие законов
наследственности |
К.
Корренс, Э.
Чермак, Г. де
Фриз |
| 1900-1901 |
Сформулировано
представление
об условно-рефлекторной
деятельности
коры головного
мозга |
И.П.
Павлов |
| 1901-1903 |
Создание
мутационной
теории |
Г. де
Фриз |
| 1902 |
Показана
справедливость
законов генетики
для человека |
Гэррод |
| 1902-1907 |
Высказано
предположение
о том, что
наследственные
задатки (гены)
расположены
в хромосомах |
У. Сеттон,
Т. Бовери независимо
друг от друга |
| 1902 |
Сформулирована
идея о способности
отдельной
соматической
клетки растения
давать начало
целому организму |
Г.
Хаберландт |
| 1903 |
Установлена
космическая
роль растений |
К.А.
Тимирязев |
| 1906 |
Начато
использование
дрозофилы в
качестве модели
в генетических
экспериментах |
|
| 1906 |
Первая
пересадка
трупной роговицы |
|
| 1908 |
Сформулирован
закон распределения
аллельных
генов в популяциях |
Г. Харди,
В. Вайнберг |
| 1910 |
Доказано
единство
процессов
брожения и
дыхания |
С.П.
Костычев |
| 1910 |
Сформулирована
теория макроэволюции |
А.Н.
Северцов |
| 1911 |
Сформулирована
хромосомная
теория наследственности |
Т. Морган |
| 1915 |
Описаны
бактериофаги |
Ф. Туорт |
| 1920 |
Открыта
нейросекреция |
О. Леви |
| 1920 |
Сформулирован
закон гомологических
рядов наследственной
изменчивости |
Н.И.
Вавилов |
| 1921 |
Открыто
влияние одной
части зародыша
на другую и
выяснена роль
этого явления
в детерминации
частей развивающегося
эмбриона |
Г. Шпеман |
| 1923 |
Охаратеризован
фотосинтез
как окислительно-восстановительная
реакция |
Т. Тунберг |
| 1924 |
Опубликована
естественнонаучная
теория происхождения
жизни на Земле |
А.И.
Опарин |
| 1926 |
Заложены
основы синтетической
теории эволюции |
С.С.
Четвериков |
| 1926 |
Экспериментально
получены мутации
при помощи
рентгеновских
лучей |
Г. Дж.
Меллер |
| 1926 |
Опубликован
труд "Биосфера" |
В.И.
Вернадский |
| 1928 |
Открыты
фитонциды |
Б.П.
Токин |
| 1929 |
Выделен
природный
пенециллин |
А. Флеминг |
| 1931 |
Сконструирован
электронный
микроскоп |
Е. Руске,
М. Кноль |
| 1933 |
Выделены
и охарактеризованы
ауксины растений |
Ф. Кегель |
| 1937 |
Описан
цикл превращений
органических
кислот |
Г.А.
Кребс |
| 1939 |
Сформулирована
теория природной
очаговости
трансмиссивных
(передающихся
членистоногими)
болезней, в
частности
энцефалита |
Е.Н.
Павловский |
| 1940 |
Получен
химически
чистый антибиотик
пенициллин |
Г. Флори,
Э. Чейн |
| 1940 |
Разработана
теория биогеоценозов |
В.Н.
Сукачев |
| 1940 |
Обнаружен
антиген резус-фактор
в крови у макаки-резус |
К.
Ландштейнер |
| 1941 |
Экспериментально
доказано, что
синтез факторов
роста контролируется
генами |
Д. Бидл,
Э. Татум |
| 1941 |
Экспериментально
доказано, что
источником
кислорода
при фотосинтезе
является вода |
А.П.
Виноградов,
М.В. Тайц, Э. Рубен |
| 1943 |
Доказано
существование
спонтанных
мутаций |
С. Лурия,
М. Дельбрюк |
| 1944 |
Доказано,
что изолированная
ДНК встраивается
в геном бактерии,
изменяя ее
фенотип |
О. Эвери,
М. МакКарти,
С. Маклеод |
| 1944 |
Сформулировано
учение о девастации
(истреблении)
гельминтов |
К.И.
Скрябин |
| 1945 |
Открыта
ЭПС |
К. Портер |
| 1945 |
Доказана
иммунологическая
природа отторжения
тканей и органов
при трансплантации |
П. Медавар |
| 1946 |
Открыта
система рекомбинаций
у бактерий |
Д.
Ледерберг,
Э. Татум |
| 1948 |
Обосновано
единство
принципов
управления
в кибернетических
системах и
живых организмах |
Н. Винер |
| 1952 |
Окончательно
доказана
генетическая
роль ДНК |
А.
|