Генетика

Генетика изучает наибольшие фундаментальные свойства организмов. Имеет общетеоретическое значение и занимает ведущее положение в современной биологии.

В зависимости от объекта или уровня исследования выделяют генетику растений, генетику животных, генетику человека, генетику микроорганизмов, генетику соматических клеток, молекулярную генетику, генетическую инженерию, цитогенетику, радиационную генетику, эволюционную генетику и генетику популяций.

Зарождение генетику как науки связано с именем Г.Менделя, который установил закономерности наследования признаков и предложил метод изучения наследственности (1865 г.). Его заслуги были признаны спустя 35 лет. На первоначальном этапе была установлена универсальность законов Менделя, в 1910-е гг., благодаря усилиям Т.Моргана и его многочисленных учеников, сформулирована хромосомная теория наследственности.

В 1920–1930-е гг. открыто явление индуцированного мутагенеза, что позволило изучать строение единиц наследственности — генов и получать разнообразные наследственные изменения — мутации.

С 1940-х гг. бурное развитие получило изучение молекулярных механизмов наследственности и изменчивости, что привело к установлению химической природы генетического материала, способов кодирования и реализации генетической информации, путей регуляции активности генов. Логическим завершением этих исследований стали разработка методов генетической инженерии, выполнение широкомасштабного международного проекта «Геном человека».

Развитие генетических исследований в СССР связано с именами Н.И.Вавилова, Н.К.Кольцова, А.С.Серебровского, Ю.А.Филипченко, С.С.Четверикова и др.

В 1930-е гг. советская школа генетиков, наравне с американской, занимала ведущее положение в мировой науке.

Политические события 1930-х гг., сессия ВАСХНИЛ 1948 г., приостановили дальнейшие исследования вплоть до 1965 г.

Возрождение отечественной генетики связано с именами С.И.Алиханяна, Б.Л.Астаурова, Д.К.Беляева, С.М.Гершензона, Н.П.Дубинина, М.Е.Лобашёва, И.А.Рапопорта, Н.В.Тимофеева-Ресовского, Р.Б.Хесина, Н.И.Шапиро.

В Казани интерес к зарождающейся науке проявили прежде всего учёные-медики.

В.С.Груздев опубликовал ряд работ по вопросам врождённых аномалий у человека — «Уродства и уроды» (1914 г.), «Наследственность» (1917 г.), «Уродства и их происхождение» (1929 г.).

В начале 1930-х гг. В.Н.Слепков предпринял попытку организации генетических исследований в Казанском университете, но вскоре был арестован, генетическая лаборатория закрыта.

В 1960-е гг. по инициативе В.М.Сироткина начались исследования по медицинской генетике, которые получили дальнейшее развитие в работах Я.Ю.Попелянского, Н.У.Ахмерова и М.Ф.Исмагилова.

В конце 1970-х гг. при Республиканской клинической больнице начал функционировать генетический кабинет, позднее реорганизованный в медико-генетическую консультацию, где осуществляется диагностика наследственных аномалий у новорождённых.

В 1976 г. в Казанском университете была открыта кафедра генетики, начата подготовка студентов по специальности «генетика». Основное направление работы кафедры связано с изучением молекулярных механизмов процессов репарации, рекомбинации и мутагенеза: выявлены и клонированы новые гены, контролирующие процесс рекомбинации у Bacillus subtilis (сенная палочка), изучены особенности «адаптивного» мутагенеза у бактерий, показана регулирующая роль кремния в процессах старения (Б.И.Барабанщиков, С.В.Малков).

Исследования по генетической инженерии начали проводиться на кафедрах микробиологии — клонирование и выяснение регуляции действия гена, кодирующего структуру РНКазы (И.Б.Лещинская), и биохимии — получение рекомбинантного клона с генами, кодирующими структуру разрушающих целлюлозу ферментов (В.Г.Винтер).

С 1990-х гг. начаты исследования по экологической генетике в Казанском университете (О.Н.Ильинская) и Казанском медицинском университете (В.В.Семёнов).

Подготовка специалистов-генетиков позволила развернуть генетические исследования в других учреждениях.

В Казанском институте биохимии и биофизики КНЦ РАН ведутся исследования по молекулярной генетике микоплазм, на основе которых разработаны диагностические препараты (ДНК-зонды) для выявления микоплазменных инфекций человека, животных и растений (В.М.Чернов, О.А.Чернова); получены трансгенные растения сои, модифицированные по генам фенольного метаболизма (В.В.Лозовая); методами гибридизации соматических клеток получены межвидовые гибриды культур и многолетней гречихи (Н.И.Румянцева).

Во Всероссийском научно-исследовательском ветеринарном институте развёрнуты исследования по разработке молекулярно-генетических методов индикации и идентификации возбудителей особо опасных инфекций, по созданию нового поколения вакцин для профилактики бруцеллёза, сибирской язвы, листериоза и других болезней (А.М.Алимов, Т.Х.Фаизов, О.А. и В.М.Черновы).

В Казанской ветеринарной академии с открытием кафедры генетики и разведения сельскохозяйственных животных (1965 г.) стали изучаться группы крови крупнорогатого скота в связи с его продуктивностью и устойчивостью к заболеваниям (С.Х.Ларцева).

В 1990-х гг. начались исследования по генетике белков молока с целью совершенствования пород молочного скота (Р.А.Хаертдинов, Э.С.Губайдуллин).

В Татарской НИИ сельского хозяйства для создания сортов сельскохозяйственных культур с желательными свойствами используются гибридизация, основано на сложных ступенчатых и межвидовых скрещиваниях с вовлечением доноров иммунитета и качества зерна, методы индуцированного мутагенеза, гетерозиса и биотехнологии. На их основе созданы высокопродуктивные сорта озимой ржи (М.Л.Пономарёва, С.Н.Пономарёв), озимой пшеницы (Э.Ф.Ионов), гороха (А.Н.Фадеева), гречихи (Ф.З.Кадырова), проса (Н.Ш.Хисамутдинов), ячменя (В.И.Блохин), яровой пшеницы (Н.Э.Василова), люцерны (М.Ш.Лапина) и плодово-ягодных культур (Г.Е.Осипов).

Основным методом генетических исследований является генетический анализ, с помощью которого выявляется структура генотипа, вскрываются механизмы действия генов и их влияния на развитие организмов.

Используются модельные объекты — специально созданные линии животных и растений: дрозофил, мышей, крыс, кукурузы, арабидопсиса, гороха и др., — а также штаммы микроорганизмов и вирусов, культуры соматических клеток. Применяются биохимические и цитохимические методы, спектроскопия, авторадиография, рентгеноструктурный анализ, оптическая и электронная микроскопия.

Генетика связана со многими общебиологическими науками. Она сыграла большую роль в утверждении и развитии теории эволюции.

При тесном взаимодействии генетики, биохимии, цитологии и эмбриологии изучается роль генетического аппарата в процессах индивидуального развития организмов.

Взаимосвязь между генетикой, биохимией, физиологией и медициной позволила установить наследственный характер многих заболеваний, их молекулярный механизм и приступить к разработке методов предупреждения и лечения, вскрыть генетические аспекты злокачественных новообразований и преждевременного старения.

Генетика внесла существенный вклад в теоретическое обоснование методов селекции.

Координацию генетических исследований осуществляют Научный совет по генетике РАН, Вавиловское общество генетиков и селекционеров (ВОГиС).

С интервалом в 5 лет собираются международные генетические конгрессы, проводятся съезды ВОГиС.

С 1976 г. функционирует Казанское отделение ВОГиС, с 1994 г. — Казанское отделение общества медицинских генетиков.

Лобашёв М.Е. Генетика. Л., 1967;

Классики советской генетики. Л., 1968;

Гершензон С.М. Основы современной генетики. Киев, 1983;

Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3 т. М., 1987;

Гайсинович А.Е.  Зарождение и развитие генетики. М., 1988;

Хрестоматия по генетике. Казань, 1988;

Ермолаев А.И. Тёмные и светлые стороны казанской генетики // Природа. 1996. № 6;

Кузнецова Н.Н., Винтер В.Г. Методы генной инженерии. М., 1997;

Сингер М., Берг П. Гены и геномы. М., 1998.

Автор – Б.И.Барабанщиков