ГЕНЕТИКАНЫҢ ДАМУ ТАРИХЫ
Тұқым қуалаушылық жайлы алғашқы түсініктер көне дэуірдегі
ғалымдар
-
Демокрит,
Гиппократ,
Платон,
Аристотельдердің
еңбектерінде кездеседі. Гиппократ жұмыртқа клеткасы мен спермия
организмнің барлық бөліктерінің қатысуымен қалыптасады және ата-
ананың бойындағы белгі-қасиеттері ұрпағына тікелей беріледі деп
есептеді. Ал Аристотельдің көзқарасы бойынша белгі-қасиеттердің
тұқым қуалауы тікелей жолмен жүрмейді, яғни тұқым қуалайтын
материал дененің барлық бөліктерінен келіп түспейді, керісінше оның
әр түрлі бөлшектерін құрастыруға арналған қоректік заттардан
жасалады. Осы мәселе түрғысында бүдан кейінгі маңызды орын
алатын Ч. Дарвиннің пангенезис теориясы. Бүл теория бойынша
өсімдіктер мен жануарлардың барлық клеткалары өзінен ұсақ
бөлшектер - геммулалар бөліп шығарады. Ал ол геммулалар
репродуктивтік органдарға өтеді де, белгілер мен қасиеттер үрпаққа
солар арқылы беріледі. Дарвин кейде геммулалар «мүлгіген
жағдайда» болып, тек бірнеше буындардан соң білінуі мүмкін, соган
байланысты үрпақтарда өткен алыс ата-ана гектерінің белгі
қасиеттері қайталана алады деп есептеді.
XIX ғасырдың 80 жылдарында пангенезис теориясын А.Вейсман
өткір сынға алды. Ол организмде тек қана жыныс клсткаларында
кездесетін ерекше тұқым қуалайтын заттың болатындығы туралы
гипотеза ұсынды. Оны «үрық плазмасы» деп атады. А. Вейсман сол
кездегі кейбір цитологтар айтқандай түқым қуалаіітын материал
6
клетканың
ядросында
болатын
зат,
яғни
хромосомаларда
жинақталады деген көзқарасты дамытты.
Генетиканың биология ғылымының жеке бір саласы ретінде
қалыптасуына XIX ғасырдың екінші жартысында ашылған ірі
ғылыми жаңалықтар себепкер болды. 1865 жылы. Словакия ғалымы
Грегор
Мендельдің
«өсімдік
гибридтерімен
жүргізілген
тэжірибелер»
деген
еңбегі
жарық
көрді.
Онда
ол
тұқым
қуалаушылықтың негізгі зандарын қалыптастырды. Сөйтіп, Мендель
шын мэнінде генетиканың негізін салушы болып есептеледі. Бірақ
оның еңбегі 1865 жылдан бастап 35 жыл бойы көпшілік биологтарға,
соның ішінде Ч.Дарвинге де танымал болмай келді. Дегенмен,
Мендельден бұрын да тұқым қуалау заңдылықтарына көңіл аударған
ғалымдар
болды.
Олардың
ішінде
О.Сажре,
И.Г.Кельрейтер,
Т.Э.Найт,
Ш.Ноден,
Дж.Госстарды
атауға
болады.
Олар
доминанттылық
құбылысын,
ата-аналар
белгілерінің
келесі
ұрпақтарда ажырайтындығын байқады. Бірақ олардың жүргізген
тәжірибелері Мендель зерттеулеріндегідей аса терең, белгілі бір
мақсат көздейтіндей болган жоқ және алынған деректерге нақты есеп
жүргізілмеді.
Г.Мендельдің негізгі бір жетістігі ол дискретті факторлардың
түқым қуалауы жайлы болжамын дәлелдеу үшін гибридологиялық
талдау
тәсілін
қолданды.
Мендель
ашқан
тұқым
қуалау
заңдылықтары тек 1900 жылы ғана өзінің тиісті бағасын алды, себебі
үш елдің ғалымдары - Голландиялық - Де-Фриз, Германиялық -
К.Корренс жэне Австриялық - Э.Чермак эр түрлі объектілермен
тэжірибелер жүргізіп, нәтижесінде Мендель заңдарының дүрыс
7
екендігін дәлелдеді. Көп кешікпей бұл заңдылықтардың жануарларға
да тэн екендігі анықталды. Оны 1902 жылы. У.Бэтсон тауықтар
айдары пішінінің, ал Кюэно үй тышқандары жүндерінің ақ жэне сүр
түстерінің түқым қуалауы мысалында көрсетті. 1909 жылы. У.Бэтсон
өсімдіктер мен жануарлардың әрқайсысының жүз-шақты белгілерінің
тұқым қуалауы Мендель заңдарына сәйкес жүретіндігін дәледейтін
ғылыми деректерді жариялады. Сөйтіп Мендель ілімі ғылымнан берік
орын алды.
1909 жылы Дания оқымыстысы В. Иоганнсен биологияда аса
маңызды болып есептелетін ген (грекше qenos - шығу тегі), генотип
жэне
фенотип
деген
ұғымдарды
қалыптастырды.
Генетика
тарихының бүл кезеңінде организмдердің жекелеген белгілерінің
үрпақтан-үрпаққа
берілуіне
жауапты
тұқым
қуалаушылықтың
материалдық бірлігі-ген туралы үғым қалыптасып, Мендель ілімінің
эрі қарай дамуына мүмкіндік туды. Сол кезде (1901) Голландия
оқымыстысы Де Фриз организмнің тұқым қуалайтын қасиеттерінің
өзгеретіндігін көрсететін мутация теориясын ұсынды.
Генетика тарихындағы шешуші бір кезең - Америка генетигі
эрі эмбриологы Томас Морганның (1866 - 1945) жэне оның ғылыми
мектебінің
түқым
қуалаушылықтың
хромосомдық
теориясын
ашуымен
тығыз
байланысты.
Жеміс
шіркейімен
(Drosophila
melonogaster) жүргізген эксперименттерінің негізінде Морган өзінің
шәкірттері
К.
Бриджес,
А.
Стертевант,
Г.Меллермен
бірге
хромосомалардың бойында гендердің орналасу реті жайлы ұғымды
қалыптастырды және тұқым қуалайтын информацияны алып жүретін
ген туралы теорияның алғашқы үлгісін жасады. Кейіннен жеміс
8
шіркейіне
тәжірибе
жасау
кезінде
Морган
пайдаланған
хромосомалардағы гендердің орналасу ретін анықтау принциптері
өсімдіктер мен жануарлар объектілерінде де қолданылды және оның
барлық организмдерге тән екендігі анықталды.
Тұқым қуалайтын өзгергіштік туралы ілімді дамытушы орыс
оқымыстысы Н.И.Вавилов (1887-1943). Ол 1920 жылы тұқым
қуалайтын
өзгергіштіктің
гомологты
қатарлары
заңын
қалыптастырды. Бұл заң бір-біріне жақын туыстар мен түрлерде
болатын тұқым қуалайтын өзгерістердің ұқсас болып келетіндігін
дәлелдеді. Сөйтіп ол генетика мен эволюциялық ілімді ұштастыру
үшін жасалған алғашқы қадам болды.
1925 жылы Ресей ғалымдары Г.А.Надсон мен Г.С.Филиппов
радиоактивті сәулелердің төменгі сатыдағы саңырауқұлақтарда
мутация тудыра алатындығын анықтады. 1927 жылы Америка
генетигі
Г.Меллер
рентген
сэулелерінің
мутагендік
әсерін
дрозофиламен жүргізген тэжірибелерден, ал Америка биологы
Дж.Стадлер өсімдіктерден байқады.
1928-1932 жылдары орыс
оқымыстысы А.Сапегин екпе өсімдіктердің шаруашылық жағынан
тиімді мутантты формаларын алды. Олар радиациялық мутагенезді
селекция үшін қажетті материалдар алу әдісі ретінде қолдануды
үсынды. Осы жүргізген зерттеу жұмыстары түқым қуалаушылық пен
өзгергіштік туралы ілімнің жаңа бір саласы - радиациялық
генетиканың қалыптасуына мүмкіндік туғызды.
30-шы жылдардың бас кезінде В.В.Сахаров пен М.Е.Лобашев
кейбір хмиялық қосылыстардың мутация тудыра алатындығы туралы
алғашқы деректер алды. 40-шы жылдардың ортасында Ресей генетигі
9
И.А.Раппопорт пен Ш.Ауэрбах (ағылшын) организмде тұқым
қуалайтын өзгергіштік тудыратын бірқатар химиялық қосылыстарды
ашты, соның нәтижесінде химиялық мутагенез теориясы қалыптасты.
Ген
теориясын
дамытуда
А.С.Серебровский
мен
Н.П.Дубининнің экспериментах және теориялық жұмыстарының
үлкен маңызы болды. 30-шы жылдардың бас кезінде олар тұңғыш рет
ген
құрылысының
күрделі
екенін,
оның
түрлі
бөлшектерге
бөлінетіндігін дэлелдеді. Сөйтіп, хромосомдық теориядағы генді ең
үсақ, бөлінбейтін, түқым қуалайтын материал деп қарастыратын теріс
үғым жоққа шығарылды.
20-30-шы жылдарда Дж.Холдейн мен Р.Фишер Англияда, С.
Райт Америкада организмдер популяциясында болатын процестерді
зерттеудің генетикалық
математикалық әдістерінің негізін салды.
Ал
популяциялар
генетикасы
мен
эволюциялық
генетиканы
қалыптастырудагы орыс оқымыстысы С.С.Четвериковтың алатын
орны ерекше.
Жалпы, генетиканың даму тарихын үш кезеңге бөлуге болады.
Оның алғашқы екеуі 1900-1953 жылдар аралығын, яғни классикалық
генетика дәуірін қамтиды.
Генетика тарихындағы үшінші кезең 1953 жылдан басталады.
Ол химия, физика, математика, кибернетика т.б. нақты ғылымдардың
зерттеу әдістері мен принциптерін пайдаланумен байланысты.
Биологиялық
зерттеулерде
электрондық
микроскоп,
рентгенструктуралық
анализ,
ультроцентрифуга,
фотомегрлер,
радиоактивті изотоптар, витаминдер, ф ерм ентер, аминқышқыл-
дарының таза препараттары кеңінен қолданыла бастады. Сөйтіп,
ю
тұқым
қуалаушылықтың
материалдық
непздерін
зерттеу
молекулалық деңгейде жүргізілетін болды.
40-шы жылдары Америка биохимиктері Г.Бидл мен Э.Татумның
қалталы саңырауқұлақ - нейроспорамен жүргізген жүмыстарының
нәтижесінде гендердің организмнің барлық морфологиялық белгілері
мен физиологиялық қасиеттерінің қалыптасуына жэне зат алмасуға
әсерін қамтамасыз ететін химиялық процестер (Ферменттердің
түзілуі) анықталды. «Бір ген - бір фермент» деген қағида үсынылды.
Ол
көптеп
жүргізілген
эксперименттер
арқылы
дәлелденіп,
молекулалық генетиканың өзекті бір мәселесіне айналды.
1944 жылы Америка микробиологы әрі генетигі О. Эвери өзінің
қызметтестерімен бірге бактериялармен жүргізген тәжірибелерінің
негізінде
тұқым
қуалаушылықтың
материалдық
негізі
хромосоманың белоктық компоненттері
емес,
ДНК екендігін
дәлелдеді. 1952 жылы А.Херши мен М.Чейздің зерттеулері бактерия
клеткасына фаг барып жабысқанда оған фагтың тек ДНК
сы ғана
өтетіндігін, ал белок қабықшасының сыртта қалып қоятындығын,
соған
байланысты
бактерияның
тұқым
қуалау
қасиетінің
өзгеретіндігін көрсетті.
ДНК - ның тұқым қуалаушылықтағы ролі анықталғаннан кейін
1953 жылы Америка оқымыстысы Дж.Уотсон мен Ағылшын Ф.Крик
оның молекулалық құрылысының моделін жасады. Бүл генетикалық
материалдың репликацияға (екі еселенуге), мутацияға және түқым
қуалайтын информацияны сақтауға қабілетті екендігін дэлелдеді.
1957 жылы Америка генетигі А.Корнберг көбеюге қабілетті
және табиғи вирустарда болатын барлық қасиеттері бар вирус
п
бөлшектерін қолдан жасады, ал 1958 жылы ДНК молекуласын
лаборатория жағдайында жасанды жолмен синтездеді. 1961-1962
жылдары М. Ниренберг, Г Маттен, С. Очоа және Ф. Крик тұқым
қуалаушылықтың коды мен белок молекуласының құрамына енетін
барлық 20 аминқышқылының нуклеотидті триплеттерінің құрамын
анықтады. Сол 1961
1962 жылдары Француз микробиологтары әрі
генетиктері Ф.Жакоб пен Ж. Моно белок синтезі реттелуінің жалпы
теориясын
жасады,
соның
негізінде
ферменттер
синтезінің
генетикалық бақылануы механизмінің схемасын ұсынды. 1969 жылы
Г.Корана ашыту бактериясы клеткасының генін синтездеді, ал
Гарвард медицина мектебінің профессоры Д. Бэквитс пішен
таяқшасынан таза күйінде генді бөліп алды. 1970 жылы америкадағы
Висконсин университеті ғалымдарының РНК матрицасы негізінде
ДНК-ның
синтезделуіне дәнекер болатын
кері транскриптаза
ферментін табуы молекулалық генетикадағы аса маңызды оқиға
болды.
Қазіргі кездегі генетиканың дамуы тұқым қуалаушылық пен
өзгергіштік туралы ілімнің барлық салаларында да зерттеудің
молекулалық
принциптерінің
берік
орын
алатындығымен
сипатталады. Мысалы, генді организмнен тыс қолдан синтездеу,
мутацияның молекулалық механизмдері, жеке даму процесіндегі
геннің
қызметі,
генетикалық
материал
рекомбинациясының
(алмасуы),
репарациясының
(қайта
қалпына
келуі)
алғашқы
механизмдері, нуклеин
қышқылдары
мен
белоктарды
т.б.
биополимерлерді қолдан синтездеу, гендік инженерия сияқты
проблемаларды зерттеу кең етек алып отыр.
12
Генетика мен селекцияның дамуына Қазақстан ғалымдарының
да қосқан үлесі бар. Алшақ будандастыру, мутагенез, полиплоидия,
гетерозис т.б.
мәселелерді қамтитын генетикалық зерттеулер
жүргізілуде. Астық дақылдарын, техникалық дақылдар мен басқа да
дақылдарды түр ішіндік жэне түр аралық будандастыру нәтижесінде
бидайдың, арпаның, көксағыздың, жүгері мен қант қызылшасының
мол өнімді гибридтері мен сорттары (К. Мыңбаев, В. П. Кузьмин, А.
М. Габбасов, Г 3. Бияшев, Н. А. Удольская т.б.) шыгарылды.
Микроорганизмдер генетикасы, оның ішінде актиномицеттер
табигатына мутагендік факторлардың тигізетін әсерлері зерттеліп,
олардың антибиотиктерді көп түзетін мутантты формалары алынды
(М.Х.Шығаева,К.А.Төлемісова).
Алшақ будандастыру әдісімен жабайы аркарды пайдаланып,
қойдың арқар-меринос тұқымы алынды (Н. С. Бутарин, Ә. Е.
Есенжолов, А. Ы. Жандеркин). Бірқатар мол өнімді мал түқымдары,
мысалы, қазақтың биязы жүнді қойы, Оңтүстік-қазақстан жэне
бесқарағай мериносы, қазақтың ақбас сиыры, алатау сиыры, қостанай
жылқысы т.б. (М. А. Ермеков,Ә. Е. Еламанов, В. А. Бальмонт, Д. Н.
Пак, Қ.Ү. Медеубеков) шыгарылды.
Ауыл шаруашылығы дақылдары мен мал өсірудегі генетикалық
-
селекциялық
жүмыстар
биохимиялық
жэне
цитологиялық
зерттеулермен қатар жүргізілді (Т. Б. Дарқанбаев, Л. Қ. Қылышев, Т.
М. Мәсенов, А. М. Мырзамадиев, Ә.Т. Ташмухамедав, А.Т. Омарбаев
т.б .)
Қазақстанда
тұңғыш
рет
М.Ә.Айтхожиннің
басқаруымен
молекулалық биология жэне ген инженериясы саласында көптеген
13
зерттеулер жүргізілді. Атап айтқанда, белок синтезін трансляциялық
бақылау механизмін білу үшін өсімдіктердің информациялық
рибонуклеин қышқылдарын анықтау, бидай дэнінің азықтық құрамын
арттыруға
мүмкіндік
туғызатын
белок
синтезін
бақылайтын
гендердің орнын ауыстырып, оны қайтадан қалпына келтіру әдістерін
жасау жөніндегі іргелі зерттеулер.
Соңғы жылдары республикада генетиканың аса маңызды
салалары: молекулалық генетика (Р.И.Берсімбаев) жэне радиациялық
генетика (К.Қ.Мүхамбетжанов, А.Т.Сейсебаев) бойынша ғылыми
зерттеулер жүргізу жолға қойылуда.
Генетика
қазіргі
биология
ғылымдарының
ішіндегі
ең
негізгілерінің біреуі болып отрыр, себебі генетикада бұрын соңды
ашылған зандылықтар ғана тіршіліктің мэнін айқын көрсете алады.
Сондықтан бұл ғылым қазір жалпы табиғаттанудың алдыңғы шебінде
түр.
Генетика қазіргі кезенде жедел қарқынмен дамуда. Оның толып
жатқан салалары қалыптасты, атап айтқанда, өсімдіктер генетикасы.
жануарлар
генетикасы,
адам
генетикасы,
микроорганизмдер
генетикасы,
медициналық
генетика,
педагогикалық
генетика,
экологиялық генетика, радиациялық генетика т.б.
Осылардың ішінде педагогикалық генетикаға тоқтайтын болсақ,
оның зерттейтін мэселесі балалардың интеллектуалдық қабілеттілігі
мен психологиясына генетикалық талдау жасау.
Өзінің қабілеті мен психикалық ерекшеліктерін бала басқа да
белгілері мен қасиеттері сияқты ата-анасынан тұқым қуалап алады.
Оқушылардың
қабілеттері
мен
мінез-қүлықтарының әр түрлі
14
болатындығына мұгалім олармен жұмыс істеу барысында көз
жеткізеді. Жалпы эр адам эр нәрсеге қабілетті-біреу музыкаға, біреу
іс тігуге, енді біреу үсталыққа немесе математикаға деген сияқты.
Мұндай қасиеттер ата-анадан тұқым қуалау жолымен беріледі. Бірақ
оларды дамытып қалыптастыру үшін білім мен тәрбие қажет.
Сондықтан мұғалімнің негізгі бір міндеті - баланың қабілеті мен
мінез-кұлық ерекшеліктерін ерте танып біліп, оны әрі қарай дамытып,
қалыптастыру және соның негізінде оның болашағына жол сілтеп,
кәсіптік бағдар беру. Ал мұны жүзеге асыру үшін, әрине, осы аталған
қасиеттердің тұқым қуалау заңдылықтарын білу керек. Сонымен
педагогикалық генетика балалардың қабілеті мен мінез-құлқының
тұқым қуалауын және олардың жас ерекшеліктеріне қарай қалай
өзгеретіндігін зерттей отырып, педагогикаға ұсыныс жасайды.
Генетиканың аса мадызды бір саласы - экологиялық генетика.
Адам
баласының
шаруашылық
іс-әрекеті
көбіне-көп
табиги
процестермен араласуына байланысты, соның салдарынан орман
алқаптары кемиді, су баланстары өзгереді. Ауа, су жэне топырақ
ластанады. Мүндай зиянды өзгерсітерді алдын-ала болжау немесе
олардың зардаптарын жою экологиялық және генетикалық білім
болмайынша, соның ішінде организмдердің көпшілігін қамтитын,
табиғи
жағдайда
бір-бірімен
ген
аламастырып
отыратын
популяциялардың генетикасын білмейінше жүзеге аспайды.
Бұл жағдайда өсімдіктер, жануарлар жэне микроорганизмдер
популяцияларының тіршілік ортасы мен белгілі бір мөлшерін
сақтауды қарастыру қажет. Олардың гендік қорын сақтау - болашақта
15
адам баласы селекция процесінде пайдаланылатын гендердің табиғи
байлығын жасау деген сөз.
Атақты орыс генетигі академик Н. И. Вавилов 1926 жылы жер
шарындағы екпе өсімдіктердің шығу орталықтарын анықтады. Ол
орталықтар эр түрлі гендік қорларға өте бай, сондықтан да оларға
экологтар мен генетиктердің ерекше көңіл аударуына тура келеді.
Экологиялық генетиканың аса маңызды бір проблемасы - адам
баласы пайдаланатын эр түрлі физикалық және химиялық агенттердің
мутагендік әсерлерін зерттеу. Ал егер мутагендер ортаға кең
таралатын болса, аномальды гендердің мөлшері артып, соның
салдарынан тұқым қуалайтын аурулар көбейеді. Мысалы Арал теңізі
маңында химиялық мутагендердің, ал Семей полигоны аймағында
ядролық сынауларға байланысты радиация (физикалық мутаген)
мөлшерінің
артуы
себепті
тұқым
қуалайтын
аурулар
мен
кемістіктердің
артып
кеткендігін
айтуга
болады.
Сондықтан
медицинада, ауыл шаруашылығында немесе тамақ өнеркәсібінде
қолдануға арналған қандай болмасын жаңа химиялық зат міндетті
түрде генетикалық сынақтан өтуі керек.
Жаратылыстанудың басқа салалармен салыстырғанда өте жедел
дамып келе жатқан молекулалық биология мен молекулалык
генетиканың гендік материалдарды зерттеудің жаңа әдістерін
табуына байланысты ген инженериясы қалыптасты. Соның негізінде
генетикалық код толыгымен ашылды деуге болады және генді бөліп
алып, оның құрамына енетін нуклеотидтердің орналасу ретін
анықтауга мүмкіндік туды, ал қазір ген қызметін реттеудің жолдары
зерттелуде. Әр түрлі организмдердің гендерін алмастыру эдістерін
16
жетілдіруге
байланысты
өсімдіктердің
жаңа
сорттарын,
жануарлардың тұқымдарын шығару мен адамда болатын тұқым
қуалайтын ауруларды емдеп жазудың жолдары қарастырылуда.
Сонымен
генетика тірі
материя
жайлы
терең
ғылыми
проблемаларды зерттеумен ғана шектелмейді, оның жетістіктері адам
денсаулығы, азық-түлік, экология жэне биотехнология тәрізді іргелі
мәселелерді шешу үшін де қолданылады.
Достарыңызбен бөлісу: |