ГЕНЕТИКА И ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ

Генетика как наука, ее основные понятия. Движение генетики от антидарвинизма к союзу с дарвинизмом. Роль генетики популяций.

1. Генетика как наука, ее основные понятия

Генетика — наука о наследственности, способах передачи признаков от родителей к детям, о механизмах индивидуальной изменчивости организмов и способах управления ею. Исходные законы наследственности были открыты чешским ученым Грегором Менделем в 1865 г. и переоткрыты независимо от него Гуго де Фризом в Голландии, Карлом Корренсом в Германии и Эрихом Чермаком в Австрии. Они и есть основатели генетики. Вторым крупнейшим этапом в истории генетики явилось обоснование Г. Морганом хромосомной теории наследственности, согласно которой основную роль в передаче наследственной информации играют хромосомы клеточного ядра. Последующие исследования показали, что связь между поколениями осуществляется через клетку в целом, генетическую информацию несут не только хромосомы ядра, но и компоненты цитоплазмы.

Важнейшим в генетике является понятие «ген». Ген вначале представляли чисто формально, вроде счетной единицы. Потом установили, что ген — участок цепочки ДНК и он сам имеет сложную структуру. Ген — это «атом генетики». Структура макромолекул ДНК дает основу для практически бесконечного количества комбинаций, контролирующих включение аминокислот в белковую молекулу. Число возможных различных сочетаний четырех органических оснований по длине цепочки ДНК составляет гигантскую величину 4¹⁰⁰⁰⁰, которая превышает число атомов в Солнечной системе. На основе такого разнообразия действительно может возникнуть практически бесконечное число наследственных изменений, обеспечивающих эволюцию и разнообразие органического мира. Наследственность обеспечивает преемственность живого на Земле, а изменчивость — многообразие форм жизни. И то, и другое связаны неразрывно.

Генетика различает основные формы изменчивости: генотипическую, передаваемую по наследству, и фенотипическую, не передаваемую по наследству. Наиболее ярко наследственная изменчивость проявляется в мутациях — перестройках наследственного основания, генотипа организма. Крупная мутация всегда выражается в форме более или менее резкого наследственного морфофизиологического уклонения единственной особи среди многих других, остающихся неизменными. Но в большинстве случаев мутации имеют вид небольших уклонений.

Важно понять, что мутации сами по себе не являются приспособительными изменениями, непосредственно направленными на выживание организмов в данных определенных условиях. Они возникают случайно, хотя и под воздействием внутренней и внешней среды, т.е. не беспричинно. Они зависят от условий среды и могут быть получены специальным воздействием ионизирующей радиации, химических реагентов и т.п.

Но экспериментально получаемые мутации тоже не носят характера адаптивных изменений. Адаптации, приспособления создаются лишь в результате отбора.

Сначала под генотипом понимали систему всех генов, входящих в состав клеток, сейчас объем этого понятия сужен до совокупности хромосомных ДНК организма, а совокупность всех генов называют геномом.

Под генотипом следует понимать только наследственную структуру организма. Понятие же фенотипа обозначает совокупность доступных наблюдений индивидуальных признаков особи. Один из создателей современной генетики академик Н.П. Дубинин сравнивает соотношение генотипа и фенотипа с соотношением сущности и явления, подчеркивая большую устойчивость генотипа и подвижность, текучесть фенотипа. Фенотип является результатом взаимодействия генотипа и среды, поэтому он может быть сложнее и многообразнее генотипа.

То, что на основе одного и того же генотипа в разных условиях развиваются разные фенотипы, означает, что по своим возможностям (потенциям) генотип богаче фенотипа. Наследственных молекул ДНК значительно больше, чем требуется для формирования нормального фенотипа. Новорожденный ребенок по своим возможностям богаче взрослого человека, хотя информационно он беднее. Все признаки развивающегося организма генотипически обусловлены, но не все наследственны. Наследуемость и генотипическая обусловленность — разные явления. Значение наследуемой информации не в том, что она до мельчайших подробностей определяет все детали строения и поведения развивающегося организма. Генотип определяет стратегию поведения. Хорошее пояснение этого дал классик кибернетики У.Р. Эшби: «Генотип передает часть своего контроля над организмом внешней среде. Например, он не определяет в деталях, как котенку следует ловить мышь, но дает ему механизм научения и склонность к игре, так что сама мышь учит котенка всем тонкостям ловли мышей».

Наследуются не признаки, а специфические типы реакций на различные внешние условия. Признаки развиваются на основе взаимодействия генотипа и среды. Наследуется только генотип — тот комплекс генов, который определяет норму реакции организма. Норма реакции каждого вида характеризуется определенным интервалом изменений признаков, соответствующим большему или меньшему спектру колебаний в условиях среды. Мутации как изменения генотипов приводят к изменению самой нормы реакции, отличающей данный вид организмов от других. Изменения же фенотипов (модификационные, флуктуационные изменения) осуществляются в рамках типичной для данного вида нормы реакции.

Индивидуальное развитие живого организма от зарождения до смерти осуществляется под влиянием как генетических программ и подпрограмм, так и внешних условий. Из-за этого одинаковая генетическая основа (генотип) не всегда приводит к формированию организмов с одинаковым фенотипом, одинаковым набором свойств. У организма складываются такие признаки, которые облегчают его существование именно в данных конкретных условиях. Удачные приспособительные изменения (смена сезонной окраски, усиление или ослабление теплого шерстного покрова и т.п.) регулируются естественным отбором, обеспечивая выживание организмов с генотипами, способнымими оптимально реагировать на изменение внешней среды.