Взламывая биологию

Термин «генетика» происходит от греческого слова γενεσις, что означает «происхождение». Чарлз Дарвин и другие с помощью прилагательного «генетический» описывали неизвестный на тот момент механизм наследования. Слово «генетика» в качестве названия для науки о наследовании применил Уильям Бэтсон, английский биолог, открывший работу Грегора Менделя в 1905 г. Через несколько лет датчанин Вильгельм Иогансен ввел термин «ген», означающий единицу наследования. Другие ученые изучали ДНК – химическое вещество, содержащееся в хромосомах, но лишь 20 лет спустя была признана неоспоримая связь генов и ДНК. После этого развитие науки генетики уже не прерывалось. Сегодня это, возможно, самый важный раздел биологии – все благодаря сильной связи с медициной и технологиями.

Генетики оперируют и другими важными терминами. Так, аллели – это формы одного гена. Ген для цвета глаз, например, имеет несколько аллелей: голубой, коричневый, зеленый и т. д. Генотип – это тот набор аллелей, которые наследуются от родителей, а фенотип – фактическая реализация генотипа. В целом работа генетики заключается в том, чтобы разобраться, как ген – или последовательность ДНК – создает фенотип. Это непростая задача. Гены сами по себе фенотип не определяют: это скорее результат взаимодействия между генами индивида и окружающей средой.

МУТАЦИЯ

У этого теленка-альбиноса имеется редкий мутировавший ген, который не позволяет вырабатывать пигмент кожи и волос. Мутация – это произвольное изменение в генетическом коде. Она передастся следующему поколению, только если происходит в зародышевой линии, то есть в половых клетках.

Значительная часть исследований генетиков посвящена аномалиям в наследовании у человека. Например, когда секции хромосом отсутствуют, смещены (как видно слева на хромосомах 22 и 9) или дублируются. Эти исследования проливают свет на работу генов в целом.

ГЕН

Ген – это единица наследования, то, что не меняется и передается от поколения к поколению. Тем не менее термин часто употребляют неверно. В повседневной речи многие используют его для описания признака – ген цвета волос, например. Более точным научным определением было бы такое: ген – это частичка ДНК, содержащая код для одной частички белка.

Цвет глаз – это хороший пример фенотипа. Но он не подчиняется простым законам Менделя – мало какие признаки подчиняются. Здесь задействованы 16 генов, и у пары глаз не всегда один и тот же фенотип!

Деление клетки

Все живое состоит из клеток, а новые клетки состоят из старых, которые подверглись делению. Существуют два вида деления клетки: митоз и мейоз.

Цель митоза – рост, то есть получение двух генетически идентичных клеток из одной. Микробиологи, как утверждают они сами, наблюдали деление клетки в 1870-х гг., но подробное и качественное его описание было дано в 1880-х гг. немцем Вальтером Флеммингом, который назвал процесс митозом – от греческого μίτος – «нить». Флемминг выбрал такой термин, поскольку считал, что при делении ядра клетки появляется веретено с нитями (сегодня известно, что это белковые микротрубочки), делящее содержимое ядра на части.

Каждое деление проходит несколько сложных этапов. На первом этапе хромосома в ядре удваивается; соединенные вместе, эти «двойники» называются хроматидой. Хромосома затем утолщается и принимает форму буквы H – так мы обычно и представляем хромосому. (Большую часть времени хромосомы выглядят иначе.) Веретено разделяет хроматиды, и два хромосомных фрагмента отходят к противоположным концам клетки. Они станут содержимым ядер двух дочерних клеток. Мембрана формируется посередине клетки, на равные части разделяются органеллы и цитоплазма. Затем половинки разделяются и получаются две самостоятельные клетки.