الذي أنشأ علم الوراثة. تاريخ تطور علم الوراثة كعلم. المراحل الأولية الرئيسية للتطور الجيني

علم الوراثة هو العلم الذي يدرس الأنماط والأساس المادي للوراثة وتنوع الكائنات الحية، وكذلك آليات تطور الكائنات الحية. الوراثة هي قدرة جيل واحد على نقل الخصائص الهيكلية والخصائص الفسيولوجية والطبيعة المحددة للتطور الفردي إلى جيل آخر. تتحقق خصائص الوراثة في عملية التطور الفردي.

جنبا إلى جنب مع التشابه مع أشكال الوالدين، في كل جيل تنشأ اختلافات معينة في أحفاد نتيجة لمظاهر التباين.

التقلب هو الخاصية المعاكسة للوراثة، والتي تتمثل في تغيير الميول الوراثية - الجينات وتغيير مظاهرها تحت تأثير البيئة الخارجية. تنشأ الاختلافات بين الأحفاد والآباء أيضًا بسبب ظهور مجموعات مختلفة من الجينات أثناء عملية الانقسام الاختزالي وعندما تتحد كروموسومات الأب والأم في زيجوت واحد. وتجدر الإشارة هنا إلى أن توضيح العديد من مسائل علم الوراثة، وخاصة اكتشاف الناقلات المادية للوراثة وآلية تنوع الكائنات الحية، أصبح ملكا للعلم في العقود الأخيرة، التي وضعت علم الوراثة في صدارة علم الأحياء الحديث. . تم تحديد الأنماط الأساسية لانتقال الخصائص الوراثية في الكائنات النباتية والحيوانية، وتبين أنها قابلة للتطبيق على البشر. لقد مر علم الوراثة بعدد من المراحل في تطوره.

تميزت المرحلة الأولى باكتشاف ج. مندل (1865) للفصل (التقسيم) للعوامل الوراثية وتطوير الطريقة الهجينة، ودراسة الوراثة، أي قواعد عبور الكائنات الحية ومراعاة الخصائص من ذريتهم. تكمن الطبيعة المنفصلة للوراثة في حقيقة أن الخصائص والسمات الفردية للكائن الحي تتطور تحت سيطرة العوامل الوراثية (الجينات)، والتي، أثناء اندماج الأمشاج وتكوين الزيجوت، لا تختلط أو تذوب، وعندما يتم تشكيل الأمشاج الجديدة، ويتم توريثها بشكل مستقل عن بعضها البعض.

تم تقدير أهمية اكتشافات جي مندل بعد إعادة اكتشاف قوانينه في عام 1900 من قبل ثلاثة علماء أحياء بشكل مستقل عن بعضهم البعض: دي فريس في هولندا، وك. كورينز في ألمانيا، وإي سيرماك في النمسا. نتائج التهجين التي تم الحصول عليها في العقد الأول من القرن العشرين. على النباتات والحيوانات المختلفة، أكدت بشكل كامل قوانين مندل لوراثة الشخصيات وأظهرت طبيعتها العالمية فيما يتعلق بجميع الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا. تمت دراسة أنماط وراثة الصفات خلال هذه الفترة على مستوى الكائن الحي بأكمله (البازلاء، الذرة، الخشخاش، الفاصوليا، الأرانب، الفأر، إلخ).

وضعت قوانين الوراثة المندلية الأساس لنظرية الجينات - أعظم اكتشاف للعلوم الطبيعية في القرن العشرين، وتحول علم الوراثة إلى فرع سريع التطور في علم الأحياء. في 1901-1903 طرح دي فريس نظرية طفرة التباين، والتي لعبت دورًا رئيسيًا في التطوير الإضافي لعلم الوراثة.

كان عمل عالم النبات الدنماركي ف. يوهانسن، الذي درس أنماط الميراث في الخطوط النقية للفاصوليا، مهمًا. كما صاغ مفهوم "المجموعات السكانية" (مجموعة من الكائنات الحية من نفس النوع تعيش وتتكاثر في منطقة محدودة)، واقترح تسمية "العوامل الوراثية" المندلية بكلمة جين، وقدم تعريفات لمفهومي "النمط الجيني" و"النمط الظاهري". ".

تتميز المرحلة الثانية بالانتقال إلى دراسة ظواهر الوراثة على المستوى الخلوي (علم الوراثة). أنشأ ت. بوفيري (1902-1907)، و. ساتون، وإي. ويلسون (1902-1907) العلاقة بين قوانين الميراث المندلية وتوزيع الكروموسومات أثناء انقسام الخلايا (الانقسام الفتيلي) ونضج الخلايا الجرثومية (الانقسام الاختزالي). أدى تطور دراسة الخلية إلى توضيح بنية وشكل وعدد الكروموسومات وساعد في إثبات أن الجينات التي تتحكم في خصائص معينة ليست أكثر من أجزاء من الكروموسومات. كان هذا بمثابة شرط أساسي مهم للموافقة على نظرية الكروموسومات في الوراثة. كانت الدراسات التي أجراها عالم الوراثة الأمريكي تي جي مورجان وزملاؤه (1910-1911) على ذباب ذبابة الفاكهة ذات أهمية حاسمة في إثباتها. ووجدوا أن الجينات تقع على الكروموسومات بترتيب خطي، وتشكل مجموعات ربط. يتوافق عدد مجموعات الارتباط الجيني مع عدد أزواج الكروموسومات المتماثلة، ويمكن لجينات مجموعة الارتباط الواحدة أن تتحد مرة أخرى أثناء عملية الانقسام الاختزالي بسبب ظاهرة العبور، التي تكمن وراء أحد أشكال التباين التوافقي الوراثي للكائنات الحية. أنشأ مورغان أيضًا أنماط وراثة السمات المرتبطة بالجنس.

تعكس المرحلة الثالثة في تطور علم الوراثة إنجازات البيولوجيا الجزيئية وترتبط باستخدام أساليب ومبادئ العلوم الدقيقة - الفيزياء والكيمياء والرياضيات والفيزياء الحيوية وما إلى ذلك - في دراسة ظواهر الحياة على المستوى الجزيئي. . كانت أهداف البحث الجيني هي الفطريات والبكتيريا والفيروسات. في هذه المرحلة تمت دراسة العلاقات بين الجينات والإنزيمات وصياغة نظرية "جين واحد - إنزيم واحد" (J. Beadle and E. Tatum, 1940): كل جين يتحكم في تخليق إنزيم واحد؛ يتحكم الإنزيم بدوره في تفاعل واحد من عدد من التحولات البيوكيميائية التي تكمن وراء ظهور خاصية خارجية أو داخلية للكائن الحي. لعبت هذه النظرية دورًا مهمًا في توضيح الطبيعة الفيزيائية للجين كعنصر من عناصر المعلومات الوراثية.

في عام 1953، قام ف. كريك وجي. واتسون، بالاعتماد على نتائج تجارب علماء الوراثة وعلماء الكيمياء الحيوية وعلى بيانات حيود الأشعة السينية، بإنشاء نموذج بنيوي للحمض النووي على شكل حلزون مزدوج. إن نموذج الحمض النووي الذي اقترحوه يتوافق جيدًا مع الوظيفة البيولوجية لهذا المركب: القدرة على التكرار الذاتي للمواد الجينية والحفاظ عليها لأجيال - من خلية إلى أخرى. هذه الخصائص لجزيئات الحمض النووي تشرح أيضًا الآلية الجزيئية للتباين: أي انحرافات عن البنية الأصلية للجين، والأخطاء في التضاعف الذاتي للمادة الوراثية للحمض النووي، بمجرد ظهورها، يتم إعادة إنتاجها لاحقًا بدقة وثبات في خيوط الحمض النووي الوليدة. . في العقد التالي، تم تأكيد هذه الأحكام تجريبيا: تم توضيح مفهوم الجين، وتم فك رموز الشفرة الوراثية وآلية عملها في عملية تخليق البروتين في الخلية. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على طرق للحصول على الطفرات بشكل مصطنع، وبمساعدتهم، تم إنشاء أصناف نباتية قيمة وسلالات الكائنات الحية الدقيقة - منتجي المضادات الحيوية والأحماض الأمينية.

في العقد الماضي، ظهر اتجاه جديد في علم الوراثة الجزيئية - الهندسة الوراثية - وهو نظام من التقنيات التي تسمح لعالم الأحياء ببناء أنظمة وراثية اصطناعية. تعتمد الهندسة الوراثية على عالمية الشفرة الوراثية: ثلاثة توائم من نيوكليوتيدات الحمض النووي تبرمج إدراج الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين لجميع الكائنات الحية - البشر والحيوانات والنباتات والبكتيريا والفيروسات. وبفضل ذلك يمكن تخليق جين جديد أو عزله من إحدى البكتيريا وإدخاله في الجهاز الوراثي لبكتيريا أخرى تفتقر إلى مثل هذا الجين.

وهكذا فإن المرحلة الثالثة الحديثة من تطور علم الوراثة قد فتحت آفاقا هائلة للتدخل المستهدف في ظواهر الوراثة واختيار الكائنات النباتية والحيوانية، وكشفت عن الدور الهام لعلم الوراثة في الطب، وخاصة في الدراسة. لأنماط الأمراض الوراثية والتشوهات الجسدية لدى الإنسان.

يجب البحث عن أصول علم الوراثة، مثل أي علم، في الممارسة العملية. نشأ علم الوراثة فيما يتعلق بتربية الحيوانات الأليفة وزراعة النباتات، وكذلك مع تطور الطب. منذ أن بدأ الإنسان في استخدام تهجين الحيوانات والنباتات، واجه حقيقة أن خصائص وخصائص النسل تعتمد على خصائص الأفراد الوالدين المختارين للعبور. من خلال اختيار أفضل الأحفاد وعبورهم، قام الإنسان من جيل إلى جيل بإنشاء مجموعات ذات صلة - سلالات، ثم السلالات والأصناف بخصائصها الوراثية المميزة.

على الرغم من أن هذه الملاحظات والمقارنات لا يمكن أن تصبح بعد أساسًا لتكوين العلم، إلا أن التطور السريع لتربية الحيوانات وتربيتها، وكذلك زراعة النباتات وإنتاج البذور في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، أدى إلى زيادة الاهتمام بالتحليل. لظاهرة الوراثة.

تم تعزيز تطور علم الوراثة والتقلبات بشكل خاص من خلال عقيدة تشارلز داروين حول أصل الأنواع، والتي أدخلت في علم الأحياء الطريقة التاريخية لدراسة تطور الكائنات الحية. لقد بذل داروين نفسه الكثير من الجهد في دراسة الوراثة والتنوع. لقد جمع قدراً هائلاً من الحقائق، وتوصل إلى عدد من الاستنتاجات الصحيحة بناءً عليها، لكنه لم يتمكن من إثبات أنماط الوراثة، وقد عرف معاصروه الذين يسمون بالمهجنين، الذين عبروا عن الأشكال المختلفة وبحثوا عن درجة التشابه والتشابه الفرق بين الآباء والأحفاد، لم يتمكنوا أيضًا من تحديد أنماط الميراث العامة.

الشرط الآخر الذي ساهم في تأسيس علم الوراثة كعلم هو التقدم في دراسة بنية وسلوك الخلايا الجسدية والجرثومية. في سبعينيات القرن الماضي، اكتشف عدد من علماء الخلايا (تشيستياكوف في عام 1972، وستراسبرجر في عام 1875) انقسامًا غير مباشر للخلايا الجسدية، يسمى الحركية الحركية (شلايشرفي عام 1878) أو الانقسام الفتيلي (فليمنج في عام 1882). في عام 1888، وبناءً على اقتراح فالديرا، سُميت العناصر الدائمة لنواة الخلية باسم "الكروموسومات". في تلك السنوات نفسها، قسم فليمنج دورة انقسام الخلايا بأكملها إلى أربع مراحل رئيسية: الطور التمهيدي، والطور الاستوائي، والطور الانفصالي، والطور النهائي.

بالتزامن مع دراسة انقسام الخلايا الجسدية، تم إجراء بحث حول تطور الخلايا الجرثومية وآلية الإخصاب في الحيوانات والنباتات. في عام 1876، أنشأ أو. هيرتفيغ لأول مرة في شوكيات الجلد اندماج نواة الحيوانات المنوية مع نواة البويضة. أنشأ N. N. Gorozhankin في عام 1880 و E. Strasburger في عام 1884 نفس الشيء بالنسبة للنباتات: الأول - لعاريات البذور، والثاني - لكاسيات البذور.

في نفس الفترة، كشف فان بينيدن (1883) وآخرون عن الحقيقة الأساسية وهي أنه أثناء التطور، تخضع الخلايا الجرثومية، على عكس الخلايا الجسدية، لانخفاض في عدد الكروموسومات بمقدار النصف بالضبط، وأثناء الإخصاب - اندماج الأنثى والذكر النوى - تتم استعادة العدد الطبيعي للكروموسومات، وهو ثابت لكل نوع. وبذلك تبين أن كل نوع يتميز بعدد معين من الكروموسومات.

لذلك، ساهمت الظروف المذكورة أعلاه في ظهور علم الوراثة كنظام بيولوجي منفصل - وهو نظام له موضوعه وطرق البحث الخاصة به.

تعتبر الولادة الرسمية لعلم الوراثة هي ربيع عام 1900، عندما توصل ثلاثة علماء نبات، بشكل مستقل عن بعضهم البعض، في ثلاثة بلدان مختلفة، في مواقع مختلفة، إلى اكتشاف بعض أهم أنماط وراثة السمات في النسل من الهجينة. G. de Vries (هولندا) ، بناءً على العمل مع زهرة الربيع المسائية والخشخاش والداتورة وغيرها من النباتات ، أفاد "حول قانون تقسيم الهجينة ؛ وضع K. Correns (ألمانيا) قوانين تقسيم الذرة ونشر المقال " "قانون جريجور مندل بشأن سلوك النسل في الهجينة العنصرية" ؛ في نفس العام، نشر K. Csermak (النمسا) مقالًا (حول التهجين الاصطناعي في Pisum Sativum).

العلم لا يعرف تقريبًا أي اكتشافات غير متوقعة. إن الاكتشافات الأكثر روعة التي تخلق مراحل في تطورها لها دائمًا أسلافها. حدث هذا مع اكتشاف قوانين الوراثة. اتضح أن علماء النبات الثلاثة الذين اكتشفوا نمط الفصل في نسل الهجينة داخل النوعية فقط "أعادوا اكتشاف" أنماط الوراثة التي اكتشفها جريجور مندل في عام 1865 والتي حددها في مقالته "تجارب على الهجينة النباتية"، المنشورة في "وقائع" جمعية علماء الطبيعة في برون (تشيكوسلوفاكيا).

طور G. Mendel (1822-1884) طرقًا للتحليل الوراثي لوراثة السمات الفردية للكائن الحي باستخدام نباتات البازلاء وأنشأ ظاهرتين مهمتين بشكل أساسي:

1. يتم تحديد الخصائص من خلال العوامل الوراثية الفردية التي تنتقل عن طريق الخلايا الجرثومية.

2. الخصائص الفردية للكائنات الحية لا تختفي أثناء التهجين، بل يتم الحفاظ عليها في النسل بنفس الشكل الذي كانت عليه في الكائنات الأم.

بالنسبة لنظرية التطور، كانت هذه المبادئ ذات أهمية أساسية. لقد كشفوا عن أحد أهم مصادر التباين، ألا وهو آلية الحفاظ على ملاءمة خصائص النوع على مدى عدد من الأجيال. إذا تم استيعاب الخصائص التكيفية للكائنات الحية التي نشأت تحت سيطرة الاختيار واختفت أثناء العبور، فسيكون تقدم الأنواع مستحيلا.

وارتبط كل التطور اللاحق في علم الوراثة بدراسة وتوسيع هذه المبادئ وتطبيقها على نظرية التطور والاختيار.

من المبادئ الأساسية الراسخة لمندل، يتبع عدد من المشكلات منطقيا، والتي تتلقى حلها خطوة بخطوة مع تطور علم الوراثة. في عام 1901، صاغ هوغو دي فريس (1848-1935) نظرية الطفرات، التي تنص على أن الخصائص والخصائص الوراثية للكائنات الحية تتغير فجأة - طفرة.

في عام 1903، نشر عالم فسيولوجيا النبات الدنماركي ف. يوهانسن عملاً بعنوان "حول الميراث في السكان والخطوط النقية"، حيث ثبت تجريبيًا أن النباتات المتشابهة ظاهريًا والتي تنتمي إلى نفس الصنف تختلف وراثيًا - فهي تشكل مجموعة سكانية. يتكون السكان من أفراد مختلفين وراثيًا أو مجموعات ذات صلة. في نفس الدراسة، ثبت بشكل واضح أن هناك نوعين من التباين في الكائنات الحية: وراثي، تحدده الجينات، وغير وراثي، يحدده مزيج عشوائي من العوامل التي تؤثر على مظهر السمات.

في المرحلة التالية من تطور علم الوراثة، ثبت أن الأشكال الوراثية ترتبط بالكروموسومات. أول حقيقة تكشف دور الكروموسومات في الوراثة كانت إثبات دور الكروموسومات في تحديد الجنس عند الحيوانات واكتشاف آلية الفصل بين الجنسين بنسبة 1:1.

منذ عام 1911، بدأ ت. مورغان (1866-1945) وزملاؤه في جامعة كولومبيا بالولايات المتحدة الأمريكية بنشر سلسلة من الأعمال التي صاغ فيها نظرية الكروموسومات في الوراثة. إثبات تجريبياً أن الناقلات الرئيسية للجينات هي الكروموسومات، وأن الجينات تقع خطياً على الكروموسومات.

في عام 1922، صاغ N. I. Vavilov قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي، والتي بموجبها تحتوي أنواع النباتات والحيوانات المرتبطة بالأصل على سلسلة مماثلة من التقلبات الوراثية. بتطبيق هذا القانون، ن. أنشأ فافيلوف مراكز أصل النباتات المزروعة، حيث يتركز أكبر قدر من التنوع في الأشكال الوراثية.

في عام 1925، في بلدنا، G. A. Nadson و G. S. Filippov، باستخدام الفطر، وفي عام 1927، حصل G. Möller في الولايات المتحدة الأمريكية، باستخدام ذبابة الفاكهة Drosophila، على دليل على تأثير الأشعة السينية على حدوث التغيرات الوراثية. وفي الوقت نفسه، تبين أن معدل الطفرات يزيد بأكثر من 100 مرة. أثبتت هذه الدراسات تباين الجينات تحت تأثير العوامل البيئية. أدى إثبات تأثير الإشعاعات المؤينة على حدوث الطفرات إلى إنشاء فرع جديد من علم الوراثة - علم الوراثة الإشعاعي، والذي زادت أهميته مع اكتشاف الطاقة الذرية.

في عام 1934، أثبت T. Paynter، باستخدام الكروموسومات العملاقة للغدد اللعابية للديبتيران، أن انقطاع البنية المورفولوجية للكروموسومات، المعبر عنها في شكل أقراص مختلفة، يتوافق مع موقع الجينات في الكروموسومات، التي تم تحديدها مسبقًا عن طريق الجينات البحتة طُرق. كان هذا الاكتشاف بمثابة بداية دراسة بنية وعمل الجين في الخلية.

في الفترة من الأربعينيات إلى الوقت الحاضر، تم إجراء عدد من الاكتشافات (أساسا على الكائنات الحية الدقيقة) لظواهر وراثية جديدة تماما، وكشف عن إمكانيات تحليل بنية الجينات على المستوى الجزيئي. في السنوات الأخيرة، ومع إدخال أساليب بحثية جديدة في علم الوراثة، مستوحاة من علم الأحياء الدقيقة، توصلنا إلى حل لكيفية تحكم الجينات في تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء البروتين.

بادئ ذي بدء، ينبغي القول أنه قد ثبت الآن بشكل كامل أن ناقلات الوراثة هي الكروموسومات، والتي تتكون من مجموعة من جزيئات الحمض النووي.

تم إجراء تجارب بسيطة للغاية: تم عزل الحمض النووي النقي من البكتيريا المقتولة من سلالة واحدة ذات خاصية خارجية خاصة ونقلها إلى بكتيريا حية من سلالة أخرى، وبعد ذلك اكتسبت البكتيريا المتكاثرة من هذه الأخيرة خاصية السلالة الأولى. تظهر العديد من التجارب المماثلة أن الحمض النووي هو الناقل للوراثة.

في عام 1953، قام F. Crick (إنجلترا) وJ. Watstone (الولايات المتحدة الأمريكية)، بناءً على نتائج تجارب علماء الوراثة وعلماء الكيمياء الحيوية وبيانات حيود الأشعة السينية، بفك رموز بنية جزيء الحمض النووي. ووجدوا أن كل جزيء DNA يتكون من سلسلتين من متعددات الديوكسي ريبونوكلييك، ملتوية حلزونيًا حول محور مشترك.

إن نموذج الحمض النووي الذي اقترحوه يتوافق جيدًا مع الوظيفة البيولوجية لهذا المركب: القدرة على التكرار الذاتي للمواد الجينية والحفاظ عليها لأجيال - من خلية إلى أخرى. هذه الخصائص لجزيئات الحمض النووي تشرح أيضًا الآلية الجزيئية للتباين: أي انحرافات عن البنية الأصلية للجين، والأخطاء في التضاعف الذاتي للمادة الوراثية للحمض النووي، بمجرد ظهورها، يتم إعادة إنتاجها لاحقًا بدقة وثبات في خيوط الحمض النووي الوليدة. . في العقد التالي، تم تأكيد هذه الأحكام تجريبيا: تم توضيح مفهوم الجين، وتم فك رموز الشفرة الوراثية وآلية عملها في عملية تخليق البروتين في الخلية.

بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على طرق للحصول على الطفرات بشكل مصطنع، وبمساعدتهم، تم إنشاء أصناف نباتية قيمة وسلالات الكائنات الحية الدقيقة - منتجي المضادات الحيوية والأحماض الأمينية. حاليًا، تم العثور على طرق لحل مشكلة تنظيم الكود الوراثي وفك شفرته تجريبيًا.

لقد اقترب علم الوراثة، جنبًا إلى جنب مع الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية، من توضيح عملية تخليق البروتين في الخلية والتوليف الاصطناعي لجزيئات البروتين. تبدأ هذه مرحلة جديدة تماما في تطوير ليس فقط علم الوراثة، ولكن علم الأحياء بأكمله ككل.

يعد تطور علم الوراثة حتى يومنا هذا بمثابة خلفية متوسعة باستمرار للبحث في التمييز الوظيفي والمورفولوجي والكيميائي الحيوي للكروموسومات. لقد تم بالفعل إنجاز الكثير في هذا المجال، وكل يوم يقترب أحدث العلوم من هدف كشف طبيعة الجين. حتى الآن، تم تحديد عدد من الظواهر التي تميز طبيعة الجين:

أولاً، يمتلك الجين الموجود على الكروموسوم خاصية التكاثر الذاتي (Autoreproduction)؛

ثانيًا، إنه قادر على التغيير الطفري؛

ثالثا، يرتبط بتركيب كيميائي محدد للحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين - DNA؛

رابعا، يتحكم في تركيب الأحماض الأمينية وتسلسلها في جزيء البروتين.

فيما يتعلق بالأبحاث الحديثة، يتم تشكيل فكرة جديدة عن الجين كنظام وظيفي، ويتم أخذ تأثير الجين على تحديد السمات في النظام المتكامل للجينات - النمط الجيني.

تجذب الآفاق الناشئة لتخليق المادة الحية اهتمامًا كبيرًا من علماء الوراثة والكيمياء الحيوية والفيزيائيين وغيرهم من المتخصصين.

تتزامن ولادة علم الوراثة مع بداية القرن العشرين، عندما أعيد اكتشاف قوانين وراثة السمات التي وضعها جريجور مندل. بحلول عام 1915، تم إنشاء نظرية الكروموسومات للوراثة من قبل عالم الوراثة الأمريكي توماس مورغان. كانت العوامل الوراثية (الجينات) التي افترضها مندل قادرة على الارتباط بمناطق فردية معينة (مواضع) من الكروموسومات. وفي الوقت نفسه، أصبح أكثر وضوحًا رقصات الكروموسومات الغامضة التي لوحظت أثناء انقسام الخلايا، ودورها في تحديد الجنس، وتطور الكائنات الحية والتطور. في مطلع العشرينات، ظهر علم الوراثة في روسيا. لكن ليس مثل أفروديت من زبد البحر، بل مثل غصن حي آخر من شجرة مثمرة، وهو ما كان علم الأحياء الروسي في بداية القرن العشرين.
تم جلب العلم إلى روسيا بناءً على نزوة بيتر الأول، بنفس الطريقة التي تم بها إدخال البطاطس قسراً في عهد كاترين الثانية. تم اكتشاف كلا الابتكارين. أصبحت أكاديمية العلوم في سانت بطرسبرغ معقلاً للتنوير وجذبت علماء ممتازين من الغرب إلى روسيا. لذلك، في عام 1834، انتقل كارل باير (1792-1876)، أحد مؤسسي علم الأجنة، إلى روسيا. اكتشف البيضة وكان أول من وصف بالتفصيل مسار التطور الفردي لدى الحيوانات. بحلول بداية القرن العشرين، تطورت الاتجاهات الأصلية في مختلف مجالات علم الأحياء في روسيا. وهذه هي النتيجة. في العقد الأول من القرن العشرين، حصل اثنان من علماء الأحياء الروس على جائزة نوبل - I. I. Mechnikov (1908) و I. P. بافلوف (1904). دعونا نقارن: في الولايات المتحدة الأمريكية، مُنحت جائزة نوبل الأولى في علم الأحياء لـ T. Morgan فقط في عام 1933. بالإضافة إلى الدولة، في روسيا في بداية القرن، بدأ المحسنون أيضًا في دعم العلم. لذلك، في 1908-1909. على حساب الجنرال A. L. Shanyavsky والتاجر K. S. تم إنشاء ليدنتسوف في موسكو جامعة الشعب وجمعية موسكو للمعهد العلمي وجمعية تعزيز نجاح العلوم التجريبية.
بعد وقت قصير من افتتاحها، أصبحت جامعة شانيافسكي ملجأ وواحة للعديد من العلماء الـ 130 الذين تركوا جامعة موسكو احتجاجًا في عام 1911. وكان من بينهم البروفيسور نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف (1872-1940)، الذي وصفه عالم الحيوان وعالم الوراثة الألماني الشهير ريتشارد جولدشميت بأنه الأكثر تعليماً بين جميع علماء الأحياء المعروفين لديه. على أساس جامعة الشعب، أنشأ كولتسوف في عام 1917 المعهد الأول والأفضل في ذلك الوقت في أوروبا لعلم الأحياء التجريبي (IEB). في عام 1921، اقترح على عالم الحيوان س.س. Chetverikov لتنظيم مختبر وراثي في IEB. هذا هو المكان الذي تنشأ فيه مدرسة علم الوراثة الشهيرة في موسكو بأسماء مثل B. L. Astaurov، E. I. Balkashina، S. M. Gershenzon، N. P. Dubinin، D. D. Romashov، A. S. Serebrovsky، N. V. Timofeev-Resovsky. بحلول منتصف عام 1923، تم نشر وقائع المعهد وإصدارات مجلتين جديدتين. عقد تشيتفيريكوف حلقة دراسية حول مشاكل التطور في شقته تسمى SOOR ("الصراخ المشترك"). تم اختيار المشاركين على أساس نوع التعاطف لديهم وكان عليهم أن يكونوا قادرين على قراءة الأدبيات العلمية بطلاقة بثلاث لغات. خلقت الدائرة جوًا مثاليًا لتنمية المواهب العلمية واتساع نطاق التفكير ونقده. قام N. V. Timofeev-Resovsky، الذي وجد نفسه بعد ذلك في ألمانيا، بتنظيم ندوات أوروبية (أو "دردشة"، على حد تعبيره) على غرار COOP، بمشاركة العديد من علماء الأحياء والفيزيائيين المشهورين في أوروبا.
في سانت بطرسبرغ، نشأت مدرسة علم الوراثة الخاصة بها، المرتبطة في المقام الأول بأسماء يوري ألكساندروفيتش فيليبتشينكو (1882-1930) ونيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف (1887-1943). بالفعل في عام 1913، بدأ عالم الحيوان فيليبتشينكو بتدريس أول دورة اختيارية في علم الوراثة في روسيا في جامعة سانت بطرسبرغ. في عام 1918، أنشأ أول قسم لعلم الحيوان التجريبي وعلم الوراثة في روسيا. كان تلميذه ومساعده هو F. G. Dob(r)zhansky، الذي حصل قريبًا في عام 1927 على زمالة روكفلر للعمل في مختبر مورغان وبقي في الولايات المتحدة، وتم الاعتراف به لاحقًا كرئيس لعلماء الأحياء التطوريين الأمريكيين.
في عام 1921، انتقل فافيلوف من ساراتوف إلى بتروغراد وسرعان ما ترأس معهد عموم الاتحاد لزراعة النباتات - VIR. في وقت قصير، تمكن فافيلوف من إنشاء مجموعة من الباحثين من الدرجة الأولى، متحدين بمهمة عظيمة: جمع مجموعة عالمية من النباتات المزروعة وأقاربهم في VIR، لتحديد إمكانات الجينات القيمة وإدخالها في التكاثر. وفي غضون 10-15 سنة، تم إنجاز هذه المهمة إلى حد كبير.

إنجازات علم الوراثة في روسيا في العشرينات والأربعينات

في عام 1926، نشر إس إس تشيتفيريكوف مقالًا برمجيًا كبيرًا حول العلاقة بين نظرية التطور وعلم الوراثة. كما هو الحال مع مندل، كانت هذه الورقة بمثابة ولادة مجال جديد: علم الوراثة السكانية. وتضمنت عدداً من المفاهيم والتنبؤات الجديدة ووصفاً لطرق اختبارها. بادئ ذي بدء، هذا هو مفهوم "الضغط الطفري"، وعملية ظهور تغييرات وراثية جديدة (الطفرات) - باعتبارها أمرًا لا مفر منه بالنسبة لأنواع الضواحي، مثل التحلل الإشعاعي الذي لا مفر منه. "يمتص" كل نوع الطفرات الناشئة حديثًا، فهي تتراكم في حالة كامنة ويمكن أن تكون بمثابة مصدر للتحولات التطورية. تم التوصل إلى استنتاج مفاهيمي مهم وهو أن التنوع الجيني المتراكم يجب أن يتم الكشف عنه في ظروف العزلة، ودون أي اختيار، يؤدي إلى اختلافات بين السكان والأفراد في الطبيعة. ابتكر تشيتفيريكوف مفهوم "البيئة الوراثية"، وقدم A. S. سيريبروفسكي مفهومًا آخر معروفًا بنفس القدر اليوم، وهو مفهوم "مجمع الجينات" - لمقارنة اختلافات الجينات بين السكان. وهكذا كان من الممكن ربط نظرية داروين بعلم الوراثة عند مندليف.
تعتبر القدرة على التكاثر الذاتي للقالب للأحماض النووية DNA و RNA الآن أساس الحياة. لكن N. K. Koltsov هو من طرح في عام 1927 مفهوم أن الكروموسومات عبارة عن جزيئات عملاقة قادرة على التكاثر الذاتي. تلقت هذه الافتراضات بالفعل في الثلاثينيات تأكيدًا غير مباشر في العمل على علم الوراثة الإشعاعي الذي بدأه تيموفيف-ريسوفسكي في ألمانيا. وكان هدفهم هو تحديد وتيرة حدوث الطفرات تحت تأثير جرعات وأنواع مختلفة من الإشعاع. ونتيجة لذلك، أدت الحسابات الكمية إلى استنتاج مهم مفاده أن الضرر الناجم عن التشعيع ليس متعدد الجزيئات، بل أحادي الجزيئي. وكان هذا في انسجام جيد مع فكرة كولتسوف عن الكروموسوم كجزيء واحد عملاق. واستنادا إلى "مبدأ الضربة" المقترح، أصبح من الممكن لأول مرة تحديد الحجم الجزيئي التقريبي للجين.
تم إجراء محاولة لتوضيح بنية الجين في سلسلة من الأعمال على ذبابة الفاكهة من قبل A. S. Serebrovsky وطلابه (N.P. Dubinin، B.N. Sidorov، I.I. Agol، N.I. Shapiro). كان الهجوم على الجين ناجحًا. لأول مرة، تم التوصل إلى استنتاج حول قابلية تقسيم الجين وبنيته الخطية المعقدة. في منتصف الثلاثينيات، تم اكتشاف ودراسة "تأثير الموضع" للجينات، عندما غيّر الجين الطبيعي، بعد نقله بشكل مصطنع إلى مكان آخر على الكروموسوم، طبيعة مظهره (N.P. Dubinin، B.N. Sidorov، V.V. Khvostova، A. A. بروكوفييفا-بيلجوفسكايا). ولا تزال هذه الظاهرة المرتبطة بالعلاقات التنظيمية بين الجينات إحدى النقاط الساخنة في العلم الحديث.
من بين أعمال علماء الوراثة المحليين، أعمال الأكاديمي N. I. ربما تلقى فافيلوف وزملاؤه في VIR أعظم اعتراف عالمي. كان فافيلوف في نفس الوقت عالمًا في علم الوراثة، وعالمًا في التصنيف، ومؤيدًا للتطور، وعالمًا في فسيولوجيا النبات، ومنظمًا بارزًا للعلوم وشخصية عامة، فضلاً عن كونه جغرافيًا ورحالة رئيسيًا. نلاحظ هنا ثلاثة فقط من مفاهيمه الجديدة: 1) قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي، 2) عقيدة مراكز أصل النباتات المزروعة؛ 3) فكرة عن التركيب المعقد متعدد الأشكال للأنواع البيولوجية. أنشأ قانون فافيلوف قواعد معينة للتشكل وجعل من الممكن التنبؤ بنوع معين لم يتم اكتشافه بعد، ولكن الخصائص المحتملة (قياسًا على نظام مندليف).
أصبح عمل شركاء فافيلوف في مجال دراسات الكروموسومات معروفًا على نطاق واسع. وهكذا، قدم G. A. Levitsky مصطلح "النمط النووي" في علم الأحياء لوصف السمات الأساسية لمورفولوجيا الكروموسومات من نوع واحد ومقارنتها مع بعضها البعض في الكائنات والأنواع المختلفة. وفي عام 1934، كان أول من أظهر في النباتات كيف تتفكك الكروموسومات إلى أجزاء وتعيد ترتيب نفسها تحت تأثير الإشعاع.
واليوم، وفي نهاية القرن العشرين، أصبحت عبارة "الهندسة الوراثية" تتردد على شفاه الجميع. في هذه الأثناء، في العشرينات من القرن الماضي، ابتكر طالب فافيلوف جي دي كاربيشينكو، الذي يعمل في VIR، طريقة مذهلة لهندسة الكروموسومات. يتم الآن تضمين أعماله في جميع الكتب المدرسية في علم الوراثة. وأظهر إمكانية التغلب على العقم عند الهجينة المنفصلة عن طريق مضاعفة مجموعات الكروموسومات لكلا الوالدين. وبهذه الطريقة تم الحصول أولاً على التهجين بين الكرنب والفجل، ومن ثم تم خلق أنواع جديدة من القمح من خلال تهجينها البعيد مع بعضها البعض ومع الأقارب. تم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع بطبيعتها، مما أدى إلى إنشاء أنواع جديدة من النباتات. بعد ذلك، حصل طالب تشيتفيريكوف، الأكاديمي بي إل أستوروف، من خلال هندسة الكروموسومات لأول مرة على هجينة بعيدة في الحيوانات باستخدام مثال دودة القز.
في عام 1932، أعجب بنجاحات علم الوراثة في روسيا، تقرر عقد المؤتمر الوراثي الدولي القادم. لكن السلطات السوفيتية لم تمنح الإذن بذلك. كان عصر ليسينكو يقترب. بحلول بداية الأربعينيات، تم قمع فافيلوف وزملائه ليفيتسكي، كاربيشينكو، إل جوفوروف.

قمع العلوم الوراثية

أين جذور مذبحة علم الوراثة التي حدثت عام 1948 وانضمام ليسينكو؟ كان العقد الأول بعد الثورة فترة من النمو السريع والنجاح في علم الوراثة الروسي، والذي نشأ على أساس بيولوجي قوي. كان موقف السلطات تجاه العلم متناقضا. فمن ناحية، حظيت العلوم الطبيعية، بما في ذلك علم الوراثة، بدعم حكومي قوي. تم افتتاح جامعات وأقسام ومتاحف جديدة، والتي غالبًا ما تم التنازل عنها للقصور والقصور القديمة. وكان الموظفون والطلاب مليئين بالتفاؤل والحماس. تزامنت سياسة وصاية الدولة مع مصالح وتطلعات عمالقة العلوم مثل إن آي فافيلوف. وقد تم الترويج لهذا الدعم الحكومي، الذي لم يسبق له مثيل من قبل بالنسبة للدول الأوروبية، وأذهل وتنويم معظم العلماء الغربيين.
لقد صنّف النظام العلم، لكنه في الوقت نفسه أحاله إلى دور الخادم ("العلم في خدمة الاشتراكية") في "إعادة الهيكلة" الاشتراكية للمجتمع.
تم قمع كل ما لا يتوافق مع هذه الأهداف. لذلك، بالتزامن مع نمو العلوم الطبيعية، تم تدمير العلوم الاجتماعية ببساطة في السنوات الأولى للثورة: التاريخ والفلسفة وتيارات الفكر الاجتماعي التي عارضت إطار العقيدة الماركسية أو تجاوزتها حتى إلى أدنى حد. لقد وجد العلم نفسه في قفص ذهبي. منذ عام 1929، مع بداية الثورة الكبرى، تزايد دور الأجهزة القمعية. كان البروفيسور إس إس تشيتفيريكوف ومختبره من أوائل الضحايا. وبناءً على إدانة سخيفة، تم اعتقاله ونفيه إلى سفيردلوفسك دون محاكمة أو تحقيق. لن يعود أبدًا إلى موسكو. يتفكك المختبر، كما يتم نفي عدد من أعضائه. وآخرون فروا من القمع وغادروا موسكو.
كان كولتسوف مهتمًا بشدة بعلم الوراثة البشرية. في IEG، بدأ البحث في دراسة التوائم وأسس مجلة تحسين النسل الروسية في عام 1922. في مقالة بعنوان "التحليل الجيني للخصائص العقلية البشرية" المنشورة في هذه المجلة عام 1923، حدد كولتسوف برنامجًا بحثيًا لعقود من الزمن. في عام 1932، بمبادرة منه، تم إنشاء المعهد الطبي البيولوجي، الذي عمل بمثل هذا الحماس والطاقة، حيث تم نشر 4 مجلدات من الأعمال الأصلية في 4 سنوات، والعديد منها لم يفقد أهميته بعد. ومع ذلك، في عام 1936، تم إغلاق المعهد بين عشية وضحاها، وسرعان ما تم إطلاق النار على مديره S. G. ليفيت. توقفت جميع الأعمال المتعلقة بعلم الوراثة البشرية وعلم الوراثة الطبية لمدة ربع قرن. ونتيجة لذلك، تُركت أجيال كاملة من الأطباء دون المعرفة الوراثية التي هم في أمس الحاجة إليها.
تم تخصيص العديد من الكتب لتاريخ انضمام ليسينكو وهيمنته في عام 1948. دعونا نلاحظ الشيء الرئيسي هنا. العملية العسكرية لهزيمة علم الوراثة في جلسة VASKhNIL في أغسطس 1948، والتي نفذها ليسينكو، تمت الموافقة عليها شخصيًا من قبل ستالين.
.. وتم على الفور فصل العشرات والمئات من كبار الأساتذة والمدرسين. تمت مصادرة الكتب البيولوجية المستندة إلى علم الوراثة المندلية من المكتبات وتدميرها وفقًا للقوائم. امتدت نيران المذبحة إلى علم الخلايا، وعلم الأجنة، وعلم وظائف الأعضاء، بل ووصلت إلى مناطق بعيدة مثل كيمياء الكم.

استئناف الأنشطة

بعد وفاة ستالين في عام 1953، خلال "ذوبان الذوبان"، اشتدت المعارضة لظلامية ليسينكو. منذ عام 1953، البروفيسور التطوري الشهير. أرسل أ.أ.ليوبيشيف وعالم الوراثة ف.ب.إفرويمسون، اللذان عادا من المعسكر، سلسلة من المقالات النقدية حول احتكار ليسينكو لعلم الأحياء إلى اللجنة المركزية للحزب والمجلات وكبار علماء الأحياء، وقاموا بتحليل الضرر الكبير الذي سببته مذهب ليسينكو للزراعة والطب والعلوم. الاقتصاد. وفي عام 1955، أُرسلت "رسالة الثلاثمائة" الشهيرة، التي وقعها كبار علماء الأحياء، إلى اللجنة المركزية للحزب، ثم ألحقت بها رسالة من عدد من علماء الفيزياء الأكاديميين. في عام 1956 البروفيسور. يبدأ M. E. Lobashev بتدريس دورة في علم الوراثة الكلاسيكي في قسم علم الوراثة الذي يرأسه في جامعة لينينغراد. وفي الوقت نفسه، تم إنشاء المختبرات الوراثية في معهد الفيزياء الحيوية ومعهد الطاقة الذرية، ثم في عام 1957، معهد علم الخلايا وعلم الوراثة في الفرع السيبيري لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (أكاديمغورودوك، نوفوسيبيرسك).
في الوقت نفسه، في ديسمبر 1958، تم تفريق مكتب تحرير "المجلة النباتية" برئاسة الأكاديمي. V. N. Sukachev لنشر سلسلة من المقالات النقدية حول أفكار ليسينكو. وفي عام 1963، لقيت مجلة نيفا نفس المصير بسبب مقال مشرق وجريء بقلم عالم الوراثة في إس كيربيشنيكوف وز.أ.ميدفيديف بعنوان "آفاق علم الوراثة السوفييتية". ومع ذلك، فإن السقوط الواضح لليسينكو بدأ فقط بعد سقوط N. S. Khrushchev في عام 1964. في سبتمبر 1965، في اجتماع هيئة رئاسة أكاديمية العلوم تحت قيادة الأكاديمي. لأول مرة، انتقد M. V. Keldysh أخيرًا أساليب ونتائج أنشطة ليسينكو علنًا. وفي عام 1965، تمت إقالته من منصب مدير المعهد الأكاديمي لعلم الوراثة، الذي شغله لمدة ربع قرن كامل بعد اعتقال فافيلوف، وفرض هراءه عبر نظام المؤسسات الحكومية.
في هذا المقال الموجز، يمكننا فقط تسمية أهم أعمال علماء الوراثة المحليين في الثلث الأخير من القرن العشرين. وتشمل هذه، أولا وقبل كل شيء، اكتشاف المواد الفائقة التي صنعتها I. A. Rapoport - المواد التي تزيد من تواتر الطفرات في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية بعشرات ومئات المرات. باستخدام المطفرات الفائقة، تم إنجاز عمل مهم في نظرية الطفرات، وتم الحصول على سلالات جديدة من المضادات الحيوية وأصناف نباتية جديدة (سيبقى رابوبورت في تاريخ علم الوراثة باعتباره عالم الأحياء الوحيد الذي رفض علنًا الاعتراف بالليسينكو في عام 1948).
من الإنجازات التي لا شك فيها لعلم الوراثة الروسي اكتشاف “الجينات القافزة” في الحيوانات باستخدام مثال ذبابة الفاكهة والدليل على أن هذه الجينات تسبب تفشي طفرات غير مستقرة في المختبر وفي الطبيعة وترتبط بالتحولات التكيفية للنظام الجيني للخلية. . النتائج الأصلية التي حصل عليها علماء الوراثة الروس في هذا المجال، بما في ذلك الأبحاث العالمية حول هذه المشكلة، تم تلخيصها في الملخص الرائع الذي كتبه ر.ب.خيسين بعنوان "تقلب الجينوم". سيتم بلا شك إدراج هذا الملخص في الصندوق الذهبي للعلوم الروسية. إنه يثبت موقف الوحدة المحتملة لمجمع الجينات للكائنات الأرضية بسبب النقل الأفقي للجينات عن طريق الفيروسات والعناصر المتنقلة الأخرى. يرتبط اسم R. B. Khesin، طالب A. S. Serebrovsky، بأصل وتطور علم الوراثة الجزيئية في البلاد، والذي حدث تحت سقف معهد الطاقة الذرية.
أنشأ عالم الخلايا اللامع وعالم الوراثة V. V. Prokofieva-Belgovskaya، طالب Yu.A. Filipchenko، مدرسة لعلماء الوراثة الخلوية الذين يدرسون سلوك وبنية الكروموسومات البشرية في الظروف الطبيعية والأمراض ("أمراض الكروموسومات"). جنبا إلى جنب مع عالم الوراثة آخر، V. P. Efroimson، قاموا بإحياء البحث في علم الوراثة الطبية. ومع ذلك، فإن تأثير المحظورات الأيديولوجية على دراسة الوراثة البشرية كان كبيرا لدرجة أن كتاب V. P. Efroimson "علم الوراثة العبقرية" لم يتمكن من الطباعة لأكثر من 20 عاما وتم نشره فقط في عام 1998.

العمل الحديث. فك تشفير الجينوم في روسيا

تم الإبلاغ عن ذلك رسميًا في عام 2009 في المركز العلمي الروسي "معهد كورشاتوف"، حيث تم الانتهاء من هذا العمل المعقد مؤخرًا.

وهكذا، تم تنفيذ تسلسل الجينوم الكامل الثامن فقط في العالم في روسيا. وفي الوقت نفسه، حقق الروس النتيجة بمفردهم وفي ستة أشهر فقط. وقال الأكاديمي كونستانتين سكريابين، رئيس قسم الجينوم في معهد كورشاتوف: «تم فك رموز الجينوم الكامل لرجل روسي، بعد «الصور» الجينية لأميركي وكوري وأفريقي وأوروبي وممثلي عدد من الدول». وتم تحديد جنسيات أخرى، ومن الممكن الآن مقارنة الجينوم الروسي معهم".

الجينوم هو مجموع جميع جينات الكائن الحي، أي. الناقلات المادية للمعلومات الوراثية، والتي ينقلها الآباء إلى أحفادهم. من الناحية المادية، الجين هو جزء من الحمض النووي الذي يحمل بعض المعلومات المتكاملة، على سبيل المثال، حول بنية جزيء البروتين. وبناء على ذلك، فإن مجموعة الجينات هي وصف كبير، "مشروع" للكائن الحي بأكمله، تعليمات لبنائه. "هذا ضروري في المقام الأول للطب. وبمساعدة مثل هذا التحليل، سنكون قادرين على تحديد أكثر دقة الجينات التي تسبب، على سبيل المثال، الأمراض الوراثية"، أوضحت إيفغينيا بوليجينا، الموظفة الرائدة في مختبر التحليل الجيني، المعنى لهذا العمل الكبير والمكلف.

ومع ذلك، تمكن الباحثون الروس من فك رموز الجينوم بتكلفة أقل وأسرع بكثير من زملائهم الأجانب. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى استخدام التقدم في تكنولوجيا النانو لقراءة المعلومات الوراثية. كانت الصعوبة الكبيرة، وفقًا لبوليجينا، تتمثل في الحسابات الرياضية، والتي في الواقع "أبطأت" البحث. وقال بوليجينا: "إن العدد الإجمالي للجينات في الجينوم البشري يتراوح بين 20 إلى 25 ألفاً. لكن علمائنا ابتكروا البرنامج المناسب. بالإضافة إلى ذلك، ساعد الكمبيوتر العملاق الذي ابتكره كورشاتوف كثيراً".

يعد الكمبيوتر العملاق، أو بالأحرى مركز معالجة وتخزين البيانات المبني عليه، أحد مكونات الهيكل الجديد الذي تم إنشاؤه في معهد كورشاتوف - مركز العلوم والتقنيات المتقاربة لمعلومات النانو الحيوية /NBIC/. "يتم إنشاء هذا المركز لتحقيق اختراقات جديدة بشكل أساسي في أبحاث الطبيعة وإنشاء تقنيات جديدة تعتمد على توحيد العلوم المختلفة وحتى دمجها" ، أوضح البادئ والمدير العلمي للمركز الحاجة إلى إنشاء مثل هذا المركز. "هذه الدراسات، مدير معهد كورشاتوف، العضو المراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم ميخائيل كوفالتشوك. "إن المرحلة الحالية من تطور العلوم والتكنولوجيا لا تتطلب بناء بنية تحتية بحثية جديدة فحسب، بل تتطلب أيضًا الانتقال إلى بنية علمية جديدة متعددة التخصصات. عقلية." يعتقد العالم أن تحقيق هذه المهمة ليس ممكنًا ببساطة من خلال الجمع بين تقنية وأخرى، ولكن من خلال التقارب - التداخل بين أعلى الإنجازات التكنولوجية والمعرفة حول الطبيعة الحية.

أصبح مركز NBIC في معهد كورشاتوف هو البنية التحتية والموظفين والقاعدة التعليمية لهذا التقارب بين العلوم والتقنيات. وهي تشتمل اليوم على مبنى جديد للتكنولوجيا الحيوية النانوية، ومصدر إشعاع سنكروتروني متخصص، ومفاعل أبحاث نيوتروني، ونفس مركز معالجة وتخزين البيانات القائم على الكمبيوتر العملاق الذي ساعد في تسريع العمل على فك رموز الجينوم البشري. يقول كوفالتشوك: "وهذه ليست سوى البداية لمسار طويل ومعقد. إن التقارب بين العلم والتكنولوجيا يتطلب مناهج جديدة بشكل أساسي في العلوم، والعمل على تحقيق هدف مشترك، والتخصصات المتعددة. وهكذا، أصبح الاختراق الجينومي ممكنا بفضل إلى حقيقة أن معهد كورشاتوف شارك في العمل موظفو مركز الهندسة الحيوية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم ومركز السرطان الروسي الذي يحمل اسم إن إن بلوخين."

اليوم، يقوم مركز Kurchatov NBIC بتشغيل نموذج أولي لمصنع المستقبل، والذي يتضمن محطات تجريبية للسينكروترون والنيوترون، ومختبرًا لتكنولوجيا النانو والوراثة، ومصنعًا للبروتين، ومختبرًا للأبحاث المعرفية وغير ذلك الكثير. "مع ظهور مركز كورشاتوف إن بي آي سي المتقارب، أنشأت العلوم الروسية أساسًا لعقود من الزمن، مما سيوفر لنا مكانة رائدة بين المراكز العلمية الرائدة في العالم"، كما يقول كوفالتشوك مقتنعًا.

مشروع 10K في سان بطرسبرج

الهدف الرئيسي للمشروع هو إنشاء مختبرات يقوم فيها الطلاب والباحثون بتطوير واختبار وتنفيذ طرق حاسوبية مختلفة "لتجميع" جينومات الحيوانات الفقارية، وتحديد وظائف الجينات، ومن ثم تنفيذ النتائج التي تم الحصول عليها في الممارسة الطبية. ومن المتوقع أن يساهم البحث أيضًا في الحفاظ على التنوع البيولوجي وحماية البيئة. وفي 27 أبريل، انعقد مؤتمر دولي مخصص لافتتاح المركز. وسيتولى إدارة المركز عالم الوراثة من الولايات المتحدة الأمريكية، الدكتور ستيفن ج. أوبراين، الذي يعمل حاليًا في جامعة ولاية سانت بطرسبرغ.

ومن بين موظفي المركز أيضًا الفائز في مسابقة المنح الضخمة المقدمة من حكومة الاتحاد الروسي لدعم الدولة للبحث العلمي الذي يتم إجراؤه بتوجيه من كبار العلماء في المؤسسات التعليمية الروسية للتعليم المهني العالي، بافيل بيفزنر ومدير المركز. مركز الطب الحيوي، أستاذ جامعة ولاية سانت بطرسبرغ أندريه كوزلوف.

وتهدف الأبحاث العلمية للمركز إلى دراسة المقاومة الوراثية للأمراض المعدية والسرطان، ودراسة مقارنة لتنظيم جينومات الأنواع البيولوجية المختلفة، وخاصة الحيوانات النادرة والمهددة بالانقراض.

ومن أنشطة المركز المشاركة في مشروع 10K والذي من منسقيه الدكتور ستيفان د.أوبراين. الهدف من المشروع هو فك جينومات أكبر عدد ممكن من أنواع الفقاريات. وتشارك بالفعل في المشروع حديقة حيوان سان دييغو (الولايات المتحدة الأمريكية)، وجامعة كاليفورنيا (الولايات المتحدة الأمريكية)، والجمعية الوراثية الأمريكية (AGA)، ومعهد بكين لعلم الجينوم وغيرها من المنظمات.

وصف ستيفان د. أوبراين المشروع على النحو التالي: "إذا كان فك رموز الجينوم البشري هو الكتاب المقدس، فإن مشروع 10K هو كل الكتب الأخرى."

ومن المجالات المهمة الأخرى لعمل المركز أبحاث السرطان. وسيشرف على هذا المجال أندريه كوزلوف، أحد الخبراء الروس الرائدين في دراسة السرطان وفيروس نقص المناعة البشرية/الإيدز. قام العالم بتطوير نظرية حول الأهمية التطورية للأورام لسنوات عديدة. ووفقا لهذه النظرية، يمكن للأورام في بعض الحالات أن تخلق الظروف الملائمة لتنشيط الجينات. وفي سياق العمل الذي تم إجراؤه تحت قيادته باستخدام طرق التهجين الجزيئي، تبين أن أورام الثدييات تعبر عن تسلسلات فريدة لا يتم التعبير عنها في أي نسيج "طبيعي".

في يونيو 2010، نشر كوزلوف وزملاؤه نتائجهم في مجلة الأمراض المعدية: ووجدوا أنه في المرحلة الحادة من الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية في المرضى الذين يعتمدون على المخدرات، كانت نفس الجينومات الفيروسية موجودة في 70٪ من الحالات. وقد أثار هذا الاكتشاف استجابة واسعة في المجتمع العلمي الدولي، وخصص له مقال في عدد يوليو من مجلة العلوم.

موظف بارز آخر في مركز المعلوماتية الحيوية الجينومية هو بافيل بيفزنر. عمل البروفيسور بيفزنر في الولايات المتحدة لسنوات عديدة، ولكن بعد فوزه بمنحة ضخمة، عاد إلى روسيا دون تردد. يعمل الآن في جامعة سانت بطرسبورغ الأكاديمية المتخصصة في دراسات الماجستير والدراسات العليا في مجال الفيزياء وتكنولوجيا النانو.

علم الأحياء هو علم شامل للغاية يغطي كافة جوانب حياة كل كائن حي، بدءاً من بنية بنياته الدقيقة داخل الجسم وانتهاءً بارتباطه بالبيئة الخارجية والفضاء. ولهذا السبب يحتوي هذا التخصص على أقسام كثيرة. ومع ذلك، فإن علم الوراثة هو أحد أصغر العلوم وأكثرها واعدة وأهمية خاصة اليوم. لقد نشأت في وقت متأخر عن الآخرين، لكنها تمكنت من أن تصبح العلم الأكثر صلة وأهمية وضخمة، ولها أهدافها وغاياتها وموضوع الدراسة. دعونا نلقي نظرة على تاريخ تطور علم الوراثة وما يمثله هذا الفرع من علم الأحياء.

علم الوراثة: موضوع وموضوع الدراسة

حصل العلم على اسمه فقط في عام 1906 بناءً على اقتراح الإنجليزي باتسون. ويمكن تعريفه على النحو التالي: هو التخصص الذي يدرس آليات الوراثة وتقلبها في أنواع مختلفة من الكائنات الحية. وبالتالي، فإن الهدف الرئيسي لعلم الوراثة هو توضيح هيكل الهياكل المسؤولة عن نقل الخصائص الوراثية ودراسة جوهر هذه العملية.

أهداف الدراسة هي:

النباتات.
الحيوانات؛
بكتيريا؛
الفطر؛
بشر.

وبالتالي، فإنها تغطي الاهتمام بجميع ممالك الطبيعة الحية، دون أن تنسى أيا من الممثلين. ومع ذلك، تركز الأبحاث اليوم على الأوليات وحيدة الخلية، حيث يتم إجراء جميع التجارب الجينية عليها، وكذلك على البكتيريا.

وللوصول إلى النتائج المتوفرة الآن، فقد مر تاريخ تطور علم الوراثة بطريق طويل وشائك. في فترات زمنية مختلفة، تعرض إما للتطوير المكثف أو النسيان التام. ومع ذلك، في النهاية، لا يزال يأخذ مكانه الصحيح بين عائلة التخصصات البيولوجية بأكملها.

تاريخ موجز لتطور علم الوراثة

لتوصيف المعالم الرئيسية في تطور فرع علم الأحياء قيد النظر، يجب أن ننتقل إلى الماضي غير البعيد. بعد كل شيء، ينشأ علم الوراثة من القرن التاسع عشر. ويعتبر التاريخ الرسمي لميلاده كتخصص منفصل تمامًا هو عام 1900.

بالمناسبة، إذا تحدثنا عن الأصول، فيجب أن نلاحظ محاولات اختيار النباتات والتهجين الحيواني لفترة طويلة جدًا. بعد كل شيء، فعل المزارعون ومربي الماشية هذا في القرن الخامس عشر. هذا لم يحدث من وجهة نظر علمية.

سيساعدك جدول "تاريخ تطور علم الوراثة" على إتقان لحظات تكوينه التاريخية الرئيسية.

فترة التطوير	الاكتشافات الكبرى	العلماء
الابتدائي (النصف الثاني من القرن التاسع عشر)	البحث الهجين في مجال النباتات (دراسة الأجيال باستخدام مثال نوع البازلاء)	غريغوري مندل (1866)
الابتدائي (النصف الثاني من القرن التاسع عشر)	اكتشاف عملية دراسة التكاثر الجنسي وأهميتها في ترسيخ وانتقال الصفات من الآباء إلى الأبناء	ستراسبرجر، جوروزانكين، هيرتويج، فان بينفين، فليمنج، تشيستياكوف، فالدير وآخرون (1878-1883)
الأوسط (أوائل منتصف القرن العشرين)	هذه هي فترة النمو الأكثر كثافة في تطوير البحث الجيني، إذا نظرنا إلى العصر التاريخي ككل. حدثت عدد من الاكتشافات في مجال الخلية وأهميتها وآليات عملها وفك رموز بنية الحمض النووي وتطوره وعبوره ووضع جميع الأسس النظرية لعلم الوراثة على وجه التحديد خلال هذه الفترة الزمنية	العديد من العلماء المحليين وعلماء الوراثة من جميع أنحاء العالم: توماس مورغان، نافاشين، سيريبرياكوف، فافيلوف، دي فريس، كورينز، واتسون وكريك، شلايدن، شوان وغيرهم الكثير
الفترة الحديثة (النصف الثاني من القرن العشرين حتى اليوم)	وتتميز هذه الفترة بعدد من الاكتشافات في مجال الهياكل المجهرية للكائنات الحية: دراسة تفصيلية لبنية الحمض النووي، والحمض النووي الريبي، وجزيئات البروتين، والإنزيمات، والهرمونات، وما إلى ذلك. توضيح الآليات العميقة لترميز الصفات وانتقالها بالوراثة، والشفرة الوراثية وفك شفرتها، وآليات الترجمة والنسخ والتكرار وغيرها. وللعلوم الوراثية الفرعية أهمية كبيرة، وقد تشكل عدد لا بأس به منها خلال هذه الفترة.	V. إلفينج ونودن وآخرون

يلخص الجدول أعلاه تاريخ تطور علم الوراثة. بعد ذلك، سننظر بمزيد من التفصيل في الاكتشافات الرئيسية لفترات مختلفة.

الاكتشافات الكبرى في القرن التاسع عشر

كانت الأعمال الرئيسية لهذه الفترة هي أعمال ثلاثة علماء من بلدان مختلفة:

في هولندا، G. de Vries - دراسة خصائص وراثة السمات في الهجينة من أجيال مختلفة؛
وفي ألمانيا، فعل ك. كورينز الشيء نفسه باستخدام مثال الذرة؛
وفي النمسا، كرر ك. تشيرماك تجارب مندل على بذور البازلاء.

استندت كل هذه الاكتشافات إلى أعمال غريغوري مندل، المكتوبة قبل 35 عاما، والتي أجرت سنوات عديدة من البحث وسجلت جميع النتائج في الأعمال العلمية. ومع ذلك، فإن هذه البيانات لم تثير الاهتمام بين معاصريه.

خلال نفس الفترة، يتضمن تاريخ تطور علم الوراثة عددًا من الاكتشافات في دراسة الخلايا الجرثومية لدى البشر والحيوانات. وقد ثبت أن بعض الصفات الموروثة ثابتة دون تغيير. والبعض الآخر فردي لكل كائن حي وهو نتيجة للتكيف مع الظروف البيئية. تم تنفيذ العمل بواسطة ستراسبرجر وتشيستياكوف وفليمنج وغيرهم الكثير.

تطور العلوم في القرن العشرين

وبما أن تاريخ الميلاد الرسمي يؤخذ بعين الاعتبار، فليس من المستغرب أن يتم تاريخ تطور علم الوراثة في القرن العشرين. يتيح لنا البحث الذي تم إنشاؤه بحلول هذا الوقت الحصول على نتائج مذهلة ببطء ولكن بثبات.

إن إنشاء أحدث الإنجازات التكنولوجية يجعل من الممكن النظر في الهياكل المجهرية - وهذا يزيد من تقدم علم الوراثة في التنمية. لذلك تم تثبيت ما يلي:

هياكل الحمض النووي والحمض النووي الريبي.
آليات تركيبها وتكرارها؛
جزيء البروتين
ميزات الميراث والتوحيد.
توطين الخصائص الفردية في الكروموسومات.
الطفرات ومظاهرها.
ظهر الوصول للسيطرة على الجهاز الوراثي للخلية.

ربما كان أحد أهم الاكتشافات خلال هذه الفترة هو فك تشفير الحمض النووي. وقد تم ذلك من قبل واتسون وكريك في عام 1953. وفي عام 1941، ثبت أن السمات مشفرة في جزيئات البروتين. من عام 1944 إلى عام 1970، تم تحقيق أقصى قدر من الاكتشافات في مجال البنية والتكرار وأهمية الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA).

علم الوراثة الحديث

يتجلى تاريخ تطور علم الوراثة كعلم في المرحلة الحالية في تكثيف اتجاهاته المختلفة. بعد كل شيء، اليوم هناك:

علم الوراثة الجزيئية؛
طبي؛
سكان؛
الإشعاع وغيرها.

يعتبر النصف الثاني من القرن العشرين وبداية القرن الحادي والعشرين للتخصص قيد النظر هو عصر الجينوم. بعد كل شيء، يتدخل العلماء الحديثون مباشرة في الجهاز الوراثي بأكمله للجسم، ويتعلمون تغييره في الاتجاه الصحيح، والسيطرة على العمليات التي تحدث هناك، والحد من المظاهر المرضية، وإيقافها تماما.

تاريخ تطور علم الوراثة في روسيا

في بلدنا، بدأ العلم المعني تطوره المكثف فقط في النصف الثاني من القرن العشرين. الشيء هو أنه كانت هناك فترة من الركود لفترة طويلة. هذه هي أوقات حكم ستالين وخروتشوف. خلال هذه الحقبة التاريخية حدث انقسام في الأوساط العلمية. أعلن تي دي ليسينكو، الذي كان يتمتع بالسلطة، أن جميع الأبحاث في مجال علم الوراثة غير صالحة. وهو في حد ذاته ليس علمًا على الإطلاق. بعد أن حصل على دعم ستالين، أرسل جميع علماء الوراثة المشهورين في ذلك الوقت إلى وفاتهم. فيما بينها:

فافيلوف.
سيريبروفسكي.
كولتسوف.
تشيتفيريكوف وآخرون.

واضطر الكثيرون إلى التكيف مع مطالب ليسينكو لتجنب الموت ومواصلة البحث. وهاجر البعض إلى الولايات المتحدة ودول أخرى.

فقط بعد ترك خروتشوف لمنصبه اكتسب علم الوراثة في روسيا الحرية في التطور والنمو المكثف.

علماء الوراثة المحلية

إن أهم الاكتشافات التي يمكن للعلم المعني أن يفخر بها هي تلك التي حققها مواطنونا. يرتبط تاريخ تطور علم الوراثة في روسيا بأسماء مثل:

نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف (عقيدة مناعة النبات، وما إلى ذلك)؛
نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف (الطفرات الكيميائية) ؛
N. V. Timofeev-Resovsky (مؤسس علم الوراثة الإشعاعية)؛
V. V. ساخاروف (طبيعة الطفرات)؛
M. E. Lobashev (مؤلف كتيبات منهجية عن علم الوراثة)؛
أ.س.سيريبروفسكي؛
K. A. Timiryazev؛
N. P. Dubinin وغيرها الكثير.

يمكن أن تستمر هذه القائمة لفترة طويلة، لأن العقول الروسية كانت رائعة في جميع الأوقات في جميع فروع المعرفة العلمية.

الاتجاهات في العلوم: علم الوراثة الطبية

يعود تاريخ تطور علم الوراثة الطبية إلى وقت أقدم بكثير من العلوم العامة. بعد كل شيء، في القرنين الخامس عشر والثامن عشر، ظهرت ظاهرة وراثة أمراض مثل:

متعدد الأصابع.
الهيموفيليا.
رقص تقدمي
الصرع وغيرها.

تم إثبات الدور السلبي لسفاح القربى في الحفاظ على الصحة والنمو الطبيعي للنسل. يعد هذا القسم من علم الوراثة اليوم مجالًا مهمًا جدًا في الطب. بعد كل شيء، هذا هو الذي يسمح لك بالتحكم في المظاهر وإيقاف العديد من الطفرات الجينية في مرحلة التطور الجنيني للجنين.

الوراثة البشرية

يبدأ تاريخ التطور في وقت متأخر بكثير عن علم الوراثة العامة. بعد كل شيء، أصبح النظر داخل جهاز الكروموسومات للأشخاص ممكنا فقط باستخدام أحدث الأجهزة التقنية وطرق البحث.

لقد أصبح الإنسان موضوعًا لعلم الوراثة في المقام الأول من وجهة نظر طبية. ومع ذلك، فإن الآليات الأساسية لوراثة وانتقال السمات وترسيخها وظهورها في النسل بالنسبة للإنسان لا تختلف عن تلك الموجودة في الحيوانات. لذلك، ليس من الضروري استخدام الشخص كموضوع للبحث.

1865- اكتشاف ج. مندل (1822-1884) لعوامل الوراثة وتطوير الطريقة الهجينة، أي قواعد تهجين الكائنات الحية ومراعاة خصائص نسلها.

1868- قام عالم الكيمياء الحيوية السويسري ف. ميشر بعزل مادة تحتوي على الفوسفور من الحيوانات المنوية لسمك السلمون، مصدرها نواة الخلية، والتي أطلق عليها اسم النواة (التي تسمى الآن حمض الديوكسي ريبونوكلييك).

1871- نشر تشارلز داروين كتابه "أصل الإنسان والاختيار الجنسي".

1875- يوضح ف. جالتون إمكانية استخدام التوائم لدراسة التأثير النسبي للوراثة والبيئة على الجسم.

1900- الولادة الرسمية لعلم الوراثة كعلم. نشر مستقل لمقالات كتبها ج. دي فريس، وك. كورينز، وإي. سيرماك توضح القوانين الأساسية للميراث. في الواقع، تم إعادة اكتشاف بحث ج. مندل وأصبح معروفًا لدى المجتمع العلمي العام.

1902- قام V. Sutton و T. Boveri بشكل مستقل بإنشاء نظرية الكروموسومات للوراثة.

1905- يقترح دبليو بيتسون كلمة "علم الوراثة" (من الكلمة اليونانية γιγνομαι - يولد) لاتجاه جديد للعلوم.

1909- اقترح V. Johansen مصطلح "النمط الجيني".

1910- أثبت توماس هانت مورغان أن الجينات تقع على الكروموسومات بترتيب خطي، وتشكل مجموعات ارتباط. أنشأ مورغان أيضًا أنماط وراثة السمات المرتبطة بالجنس (جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب عام 1933 عن الإثبات التجريبي لنظرية الوراثة الكروموسومية).

حصل A. Kössel على جائزة نوبل في الكيمياء لإثباته أن الحمض النووي يحتوي على أربع قواعد نيتروجينية: الأدينين والجوانين والسيتوزين والثايمين.

1917- أسس نيكولاي كونستانتينوفيتش كولتسوف معهد البيولوجيا التجريبية.

1920- تم اقتراح مصطلح "الجينوم" لأول مرة من قبل عالم الوراثة الألماني جي وينكلر.

1922- صاغ N. I. فافيلوف "قانون المتسلسلة المتماثلة"– حول التوازي في تباين مجموعات النباتات ذات الصلة، أي حول القرب الجيني لهذه المجموعات. أنشأ قانون فافيلوف قواعد معينة للتشكل وجعل من الممكن التنبؤ بالخصائص غير المكتشفة بعد ولكن المحتملة في نوع معين (قياسًا على نظام مندليف).

1925- G. A. Nadson، G. S. Filippov، G. Muller ينفذون الدورة الأولى من العمل على طرق الإشعاع لإحداث الطفرات.

1926- كتب إس إس تشيتفيريكوف مقالاً وضع أسس علم الوراثة السكانية وتوليف علم الوراثة ونظرية التطور.

1927- أثبت ج. مولر التأثير الطفري للأشعة السينية، وحصل على جائزة نوبل في الفسيولوجيا والطب عام 1946.

طرح N.K.Koltsov فكرة تخليق المصفوفة، والتي أصبحت فيما بعد الحجر الرئيسي في أساس علم الأحياء الجزيئي: "يعتمد كل كروموسوم على خيط رفيع، وهو عبارة عن سلسلة حلزونية من الجزيئات العضوية الضخمة - الجينات. ربما تكون هذه الدوامة بأكملها عبارة عن جزيء عملاق واحد بطول.".

1928- اكتشاف ظاهرة التحول في البكتيريا (ف. جريفيث).

1929-1930- كان A. S. Serebrovsky و N. P. Dubinin أول من أظهر الطبيعة المعقدة لتنظيم الجينات؛ الخطوات الحقيقية الأولى نحو خلق فهم حديث للبنية الدقيقة للجين.

1931- أثبتت باربرا مكلينتوك وجود العبور.

1934- اكتشف N. P. Dubinin و B. N. Sidorov نوعًا خاصًا من تأثير الموضع.

أجرى B. L. Astaurov تجارب ناجحة في الحصول على ذرية من بيض غير مخصب من دودة القز (أحد الإنجازات الأكثر إثارة للاهتمام في علم الوراثة التطبيقي في ذلك الوقت).

1935- N. V. Timofeev-Resovsky، K. G. Zimmer، M. Delbrück أجرى تحديدًا تجريبيًا لأحجام الجينات. لقد فسروا الجين من وجهة نظر ميكانيكا الكم، وبالتالي وضعوا الأساس لاكتشاف بنية الحمض النووي.

1940- صاغ جي بيدل وإي تاتوم نظرية "جين واحد - إنزيم واحد". (جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب لعام 1958).

1943- كان I. A. Rapoport وS. Auerbach وJ. G. Robson أول من أظهر تحريض الطفرات بواسطة المواد الكيميائية.

1944- بداية "عصر الحمض النووي". أثبت O. Avery وK. McLeod وM. McCarthy أن "مادة الجين" هي الحمض النووي. وفي تجاربهم على تحول البكتيريا، أظهر هؤلاء العلماء أن اختراق جزيئات الحمض النووي المنقى المعزولة من المكورات الرئوية الفتاكة، والتي تسبب المرض والموت في الفئران المصابة، إلى خلايا سلالة ضارة من هذه البكتيريا يمكن أن يصاحبه التحول ( تحويل) من الأخير إلى شكل خبيث.

قام M. Delbrück، وS. Luria، وA. Hershey بإجراء أبحاث رائدة حول وراثة الإشريكية القولونية والعاثيات الخاصة بها، وبعد ذلك أصبحت هذه الكائنات نماذج للبحث الجيني لعدة عقود. (جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عام 1969 لاكتشاف دورة التكاثر الفيروسي وتطوير وراثة البكتيريا والفيروسات).

صاغ L.A. Zilber النظرية الوراثية الفيروسية للسرطان.

1946- هيرمان جوزيف مولر (1890-1967)، عالم وراثة أمريكي حصل على جائزة نوبل لاكتشافه الطفرات الإشعاعية.

1950- صاغ E. Chargaff "قاعدة Chargaff" الشهيرة، والتي تنص على: في الحمض النووي، عدد النيوكليوتيدات A يساوي الرقم T، والرقم G يساوي الرقم C.

بي مكلينتوك بينت وجود عناصر وراثية متحركة. وفي وقت متأخر جدًا (فقط في عام 1983) حصلت على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لهذا الغرض.

1951- حصل R. Franklin وM. Wilkinson على أول نمط حيود للأشعة السينية لجزيء DNA.

1953، 25 أبريل- قام فرانسيس كريك وجيمس واتسون، بالاعتماد على نتائج تجارب علماء الوراثة والكيمياء الحيوية وعلى بيانات حيود الأشعة السينية، بإنشاء نموذج بنيوي للحمض النووي على شكل حلزون مزدوج. لقد نشروا مقالة قصيرة مع نموذجهم في مجلة Nature الإنجليزية. وفي عام 1962، حصلوا مع إم إتش إف ويلكنز على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب.

1956- وجد Y. Tio وA. Levan أن مجموعة الكروموسومات الثنائية في البشر هي 46.

اكتشف كورنبورن أول إنزيم قادر على تصنيع الحمض النووي في أنبوب اختبار - بوليميريز الحمض النووي الأول. وفي عام 1959، حصل هو وس. أوتشوا على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لدراستهما آلية التوليف البيولوجي للحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA).

1958- أثبت M. Meselson و F. Stahl الآلية شبه المحافظة لتضاعف الحمض النووي.

1960- اكتشاف بوليميريز الحمض النووي الريبي (RNA) بواسطة S. B. Weiss، J. Hurwitz، و A. ستيفنز.

أبلغ I. A. Rapoport عن اكتشاف "المطفرة الفائقة".

1961- في أعمال M. W. Nirenberg، R. W. Holley و H. G. Korana، بدأ فك رموز "لغة الحياة" - الرمز الذي يتم من خلاله تسجيل المعلومات حول بنية جزيئات البروتين في الحمض النووي. وفي عام 1968، تقاسم الثلاثة جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب، والتي مُنحت لهم "لفك رموز الشفرة الوراثية وعملها في تخليق البروتين."

توصل F. Jacob وJ. Monod إلى استنتاج مفاده أن هناك مجموعتين من الجينات - الهيكلية، المسؤولة عن تخليق بروتينات محددة (إنزيمية)، والتنظيمية، التي تتحكم في نشاط الجينات الهيكلية. في عام 1965، مُنحت جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب إلى أ. م. لفوف، ف. جاكوب، و ج. مونود لاكتشافهم التنظيم الجيني لتخليق الإنزيمات والفيروسات.

هذا الربيع في موسكو، في المؤتمر الدولي للكيمياء الحيوية، أفاد العالم م. نيرنبرغ أنه كان قادرًا على "قراءة" أول "كلمة" في نص الحمض النووي. لقد كانت ثلاثية من النيوكليوتيدات - AAA (في RNA، على التوالي، UUU)، أي ثلاثة أدينينات تقف بجانب بعضها البعض. يرمز هذا التسلسل للحمض الأميني فينيل ألانين الموجود في البروتين.

1962- أجرى ج. جوردون أول عملية استنساخ لكائن حيواني (الضفدع).

حصل كل من J. Kendrew وM. Perutz على جائزة نوبل في الكيمياء لهما أول من فك رموز البنية ثلاثية الأبعاد لبروتينات الميوجلوبين والهيموجلوبين.

1965- أظهر R.B.Khesin أن تنظيم تخليق البروتين يتم عن طريق تشغيل وإيقاف نسخ الجينات.

1966- اكتشف B. Weiss وS. Richardson إنزيم DNA ligase.

1969- قام إتش جي كورانا بتركيب الجين الأول كيميائيا.

1970- اكتشاف الناسخ العكسي، وهو إنزيم يقوم بتخليق الحمض النووي باستخدام الحمض النووي الريبي التكميلي كقالب. وقد تم ذلك من قبل الحائزين على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء والطب (1975) ج.تيمين ود.بالتيمور.

تم عزل أول إنزيم تقييد، وهو إنزيم يقطع الحمض النووي في أماكن محددة بدقة. لهذا الاكتشاف في عام 1978، تم منح جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب إلى د. ناثانز، ه. سميث و ف. أربر.

1972- تم الحصول على أول حمض نووي مؤتلف في مختبر بول بيرج (تم منح جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1980 إلى P. Berg وG. Boyer). تم وضع أسس الهندسة الوراثية.

1973- طور S. Cohen وG. Boyer استراتيجية لنقل الجينات إلى خلية بكتيرية.

1974- ابتكر S. Milstein وG.Kohler تقنية إنتاج الأجسام المضادة وحيدة النسيلة. بعد عشر سنوات بالضبط، حصلوا (مع N.K. Erne) على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لهذا الغرض.

يصف R. D. Kornberg بنية الكروماتين (النيوكليوسومات).

1975- أظهر S. Tonegawa الترتيب المختلف للجينات التي ترمز الأجزاء المتغيرة والثابتة من الجلوبيولين المناعي في الحمض النووي للخلايا الجنينية والنخاعية، مما أدى إلى استنتاج حول إعادة ترتيب جينات الجلوبيولين المناعي أثناء تكوين خلايا الجهاز المناعي (جائزة نوبل) في علم وظائف الأعضاء أو الطب عام 1987). تم إجراء أول استنساخ [كدنا].

E. وصف جنوب طريقة لنقل أجزاء الحمض النووي إلى مرشحات النيتروسليلوز، وكانت هذه الطريقة تسمى تهجين اللطخة الجنوبية.

1976- اكتشاف "الجينات القافزة" في الحيوانات (على سبيل المثال ذبابة الفاكهة)، الذي قام به د. هوغنيس (الولايات المتحدة الأمريكية) والعلماء الروس بقيادة ج.ب.جورجييف وف.أ.جفوزديف.

تأسست أول شركة للهندسة الوراثية (Genentech)، باستخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف لإنتاج الإنزيمات والأدوية المختلفة.

أفاد دي إم بيشوب وجي إي فارموس أن الجين الورمي الموجود في الفيروس ليس جينًا فيروسيًا حقيقيًا، ولكنه جين خلوي "التقطه" الفيروس منذ فترة طويلة أثناء التكاثر في الخلايا ويحتفظ به الآن في شكل تم تعديله بواسطة الطفرات. وقد تبين أيضًا أن سلفه، الجين الورمي البروتيني الخلوي، يلعب دورًا حاسمًا في الخلية السليمة، فهو يتحكم في نموها وانقسامها. وفي عام 1989، حصل كلا العالمين على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لأبحاثهما الأساسية في جينات الأورام المسببة للسرطان.

1977- تم نشر طرق سريعة لتحديد (تسلسل) تسلسلات النيوكليوتيدات الطويلة للحمض النووي (W. Gilbert and A. Maxam; F. Senger et al.). ظهرت وسيلة حقيقية لتحليل بنية الجينات كأساس لفهم وظائفها. في عام 1980، حصل دبليو هيلبرت وإف سانجر، مع ب. بيرج، على جائزة نوبل في الكيمياء "لإسهاماته الكبيرة في إنشاء البنية الأولية للحمض النووي؛ للأبحاث الأساسية في الخواص الكيميائية الحيوية للأحماض النووية، بما في ذلك الحمض النووي المؤتلف.

تم تسلسل جينوم البكتيريا بشكل كامل φΧ174(5386 نقطة أساس).

تم تسلسل أول جين بشري - الجين الذي يشفر البروتين المشيمي الجسدي.

أظهر P. Sharp و R. Roberts أن الجينات الموجودة في الفيروسات الغدية (تبين لاحقًا أنها في الكائنات حقيقية النواة) لها بنية إكسون-إنترون موائية، واكتشفا ظاهرة الربط (جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب عام 1993).

ك. إيتاكورا وآخرون. تصنيع جين السوماتوستاتين البشري كيميائيًا وإجراء التوليف الاصطناعي لهرمون السوماتوستاتين في خلايا الإشريكية القولونية.

1978- قامت شركة Genentech بنقل جين الأنسولين حقيقي النواة إلى خلية بكتيرية، حيث يتم تصنيع بروتين البرونسولين عليها.

تم تحديد تسلسل النيوكليوتيدات الكامل للحمض النووي للفيروس SV40والعاثية فد.

1979- تبين أن الخلايا المحولة كيميائيًا تحتوي على الجين الورمي المنشط باس.

1980- ج. جوردون وآخرون. تم الحصول على أول فأر معدل وراثيا. تم حقن جين ثيميدين كيناز الخاص بفيروس الهربس البسيط في نواة جنين مخصب مكون من خلية واحدة، وتبين أن هذا الجين يعمل في جميع الخلايا الجسدية للفأر. منذ ذلك الحين، أصبح التحوير الجيني هو النهج الرئيسي لكل من البحوث الأساسية وحل المشكلات العملية في الزراعة والطب.

1981- تم تحديد تسلسل النيوكليوتيدات الكامل للحمض النووي للميتوكوندريا البشرية.

أبلغت عدة مجموعات بحثية مستقلة عن اكتشاف الجينات المسرطنة البشرية.

1982- تم تحديد تسلسل النيوكليوتيدات الكامل للعاثية λ (48502 نقطة أساس).

لقد ثبت أن الحمض النووي الريبي (RNA) يمكن أن يكون له خصائص تحفيزية، مثل البروتين.

1983- باستخدام المعلوماتية الحيوية، تم العثور على تماثل عامل النمو PDGF مع البروتين الورمي المعروف المشفر بواسطة الجين الورمي SIS.

لقد ثبت أن الجينات المسرطنة المختلفة تتعاون أثناء تحول الورم للخلايا.

يقع جين مرض هنتنغتون على الكروموسوم البشري رقم 4.

1984- اكتشف دبليو ماكجينيس الجينات التنظيمية المثلية (هوكس) المسؤولة عن بناء المخطط الجسمي العام للحيوانات.

A. ابتكر جيفريز طريقة لأخذ البصمات الجينومية، حيث تُستخدم تسلسلات نيوكليوتيدات الحمض النووي لتحديد هوية الشخص.

1985- إنشاء K. B. Mullis لتقنية ثورية - تفاعل البوليميراز المتسلسل، تفاعل البوليميراز المتسلسل– الطريقة الأكثر حساسية للكشف عن الحمض النووي حتى الآن. وقد أصبحت هذه التكنولوجيا واسعة الانتشار (جائزة نوبل في الكيمياء عام 1993).

استنساخ وتحديد تسلسل النيوكليوتيدات للحمض النووي المعزول من مومياء مصرية قديمة.

1986- استنساخ الجين RB – أول مضاد للجينات الورمية – الكابح للورم. يبدأ عصر الاستنساخ الضخم لجينات الورم.

1987- تم إنشاء أول كروموسومات الخميرة الاصطناعية - YAC(كروموسومات الخميرة الاصطناعية). وسوف يلعبون دورًا مهمًا كناقلات لاستنساخ أجزاء كبيرة من الجينوم.

1988- تم إنشاء مشروع الجينوم البشري التابع لمعاهد الصحة الوطنية الأمريكية. كان البادئ والقائد لهذا المشروع هو الحائز على جائزة نوبل الشهير جيمس واتسون.

تحت رعاية لجنة العلوم والتكنولوجيا، بدأ برنامج الجينوم البشري العمل في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، برئاسة المجلس العلمي لبرنامج الجينوم برئاسة الأكاديمي أ.أ.باييف.

تم إثبات إمكانية تحليل الحمض النووي للميتوكوندريا من عينات قديمة جدًا عند دراسة الدماغ البشري قبل 7000 عام.

وقد تم اقتراح طريقة "الضربة القاضية" الجينية.

1989- حصل T. R. Cech و S. Altman على جائزة نوبل في الكيمياء لاكتشافهما الخصائص التحفيزية لبعض أنواع الحمض النووي الريبي (RNAs) الطبيعية (الريبوزيمات).

1990- في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي، ثم في إنجلترا وفرنسا وألمانيا واليابان والصين، بدأت البرامج العلمية تعمل على فك رموز الجينوم البشري. تم جمع هذه المشاريع من قبل المنظمة الدولية للجينوم البشري (HUGO). كان الأكاديمي الروسي أ.د. ميرزابيكوف نائبًا لرئيس شركة HUGO لعدة سنوات.

F. Collins and L. – C. Tsui حدد الجين البشري الأول (CFTR) المسؤول عن مرض وراثي (التليف الكيسي)، والذي يقع على الكروموسوم 7.

أجرى V. Anderson أول استخدام ناجح للعلاج الجيني لعلاج المرضى الذين يعانون من نقص المناعة الوراثية.

تم تحديد التسلسل الجينومي الكامل لفيروس اللقاح (192 كيلو بايت).

1992- حصل إي كريبس وإي فيشر على جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب لاكتشافهما فسفرة البروتين القابلة للعكس كآلية تنظيمية مهمة لعملية التمثيل الغذائي الخلوي.

1995- حددت Celera Genomics تسلسل الجينوم الكامل لأول كائن حي موجود بشكل مستقل - بكتيريا المستدمية النزلية (1,830,137 سنة مضت)

تشكيل علم الجينوم كفرع مستقل من علم الوراثة.

1997- تم تحديد التسلسل النيوكليوتيدي الكامل لجينومات الإشريكية القولونية بكتريا قولونيةوالخميرة Saccharomyces cerevisiae.

منحت جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب للأمريكي س. بروسينر لمساهمته في دراسة عامل البروتين الممرض، وهو البريون، الذي يسبب اعتلال الدماغ الإسفنجي، أو "مرض جنون البقر" في الماشية.

قام جيه ويلموت وزملاؤه باستنساخ حيوان ثديي لأول مرة - دوللي الخروف.

1998- تم فك رموز حوالي 3% فقط من الجينوم البشري.

تم تحديد تسلسل النيوكليوتيدات الكامل للكائن الأعلى الأول، وهو الديدان الخيطية Caenorhabditis elegans.

تم اكتشاف آلية تداخل الحمض النووي الريبوزي (RNA) في الديدان الخيطية C. elegans.

1999- حصل روبرت فورشغوت ولويس إجنارو وفريد مراد على جائزة نوبل لاكتشافهم دور أكسيد النيتريك كجزيء إشارة (أي منظم وحامل إشارة) لنظام القلب والأوعية الدموية.

قام العلماء باستنساخ فأر وبقرة.

1999، ديسمبر- ظهر مقال بعنوان "تسلسلات النيوكليوتيدات للكروموسوم البشري الأول" في مجلة الطبيعة. في هذه المقالة، أعلن فريق يضم أكثر من مائتي مؤلف عن فك كامل لشفرة أحد أصغر الكروموسومات البشرية، وهو الكروموسوم رقم 22.

سنة 2000- مُنحت جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب إلى أ. كارلسون، ب. جرينجارد، وإي. كيندل لاكتشافهم "نقل الإشارات في الجهاز العصبي".

قام العلماء باستنساخ خنزير.

2000، يونيو- فريقان متنافسان - أعلن كل من Celera Genomics والاتحاد الدولي HUGO، بعد دمج بياناتهما، رسميًا أن جهودهما المشتركة قد أكملت بشكل عام فك تشفير الجينوم البشري وإنشاء نسخته الأولية.

سنة 2001- مُنحت جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب إلى إل. هارتويل، وت. هانت، وبي. نورس لاكتشافهم المنظمات الرئيسية لدورة الخلية.

2001، فبراير- ظهرت أولى المنشورات العلمية لمسودة نسخة من بنية الجينوم البشري.

2002- تم فك رموز جينوم الفأر بالكامل.

مُنحت جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب إلى س. برينر، ر. هورويتز، ج. سولستون لاكتشافاتهم في مجال التنظيم الوراثي لتطور الأعضاء وموت الخلايا المبرمج.