Генетика как самостоятельная наука возникла в начале XX в. Ее возникновение было обусловлено вторичным открытием (1900) закономерностей наследственности, установленных в 1865 г. Грегором Менделем. Он сделал свое открытие, продолжив и углубив известные ему многочисленные работы предшественников. В статье «Грегор Мендель и его предшественники» (Гайсинович, 1985) была освещена не только история доменделевского периода и открытия             Г. Менделя, но также изложена история возникновения генетики в XX веке и первые этапы ее развития с глубокой древности.

Человечество с глубокой древности стремилось познать явления наследственности. Эти явления, прежде всего, можно было наблюдать на самом человеке и домашних животных. Однако многовековые заблуждения в отношении процессов размножения животных препятствовали раскрытию их сущности. Интенсивное развитие животноводства и племенного дела, а также растениеводства и семеноводства во второй половине XIX в. вызвало интерес к анализу явления наследственности. Ч. Дарвин в середине XIX в. собрал огромный материал о наследственности и изменчивости организмов и показал их большое значение в эволюции живой природы.

Хотя Дарвин не располагал достаточным материалом для построения теории наследственности, он сформулировал подходы к ней, выдвинув «временную теорию пангенезиса». В ней Дарвин привлек внимание к исследованию материальных носителей наследственности, которые он представлял в виде особых корпускул наследственного вещества (геммулы). По Дарвину, геммулы, отделяясь всеми клетками организма, образуют его наследственную основу, концентрируясь в воспроизводящих органах. Геммулы подвержены изменениям под влиянием внешней среды: они являются результатом и в то же время условием целостного существования и изменения организмов.

Дальнейшее развитие представление о материальных носителях наследственности получило в направлении, отличном от дарвинского. В работах Гальтона, Негели и Вейсмана стала проводиться грань между соматическими (телесными) и воспроизводящими клетками, возникла идея их автономности. Одновременно в ходе экспериментального изучения процессов митотического деления клеток была обоснована ведущая роль ядра и, в частности, хромосом в процессах наследования (Гертвиг, Бовери и др.). Вейсман, а затем другие ученые развили представление о том, что именно в хромосомах ядра клетки сосредоточены особые носители наследственности – «детерминанты», «пангены» и др.

Достижения в изучении особенностей соматических и половых клеток способствовали становлению генетики как науки. В 70-х годах позапрошлого столетия рядом исследователей-цитологов                   (Чистяков И. Д., 1874; Страсбурге Е., 1875 и др.) было открыто непрямое деление соматической клетки, названное кариокинезом (Шлейхер, 1878), или митозом (Флемминг, 1892). Ядерные элементы клетки в 1888 г. по предложению В. Вальдейера получили название «хромосом».

В. Флемминг предложил различать в цикле деления клетки три фазы: профазу, метафазу, анафазу. М. Гейденгайн в 1894 г. назвал заключительную фазу деления ядра клетки телофазой. Особенно важным моментом для развития генетики явилось открытие в конце XIX столетия постоянства числа и индивидуальности хромосом для каждого вида. Эти исследования проводили К. Рабль, Е. ВанБенеден и Т. Бовери.

Одновременно с изучением митоза соматической клетки исследовали развитие половых клеток и механизм оплодотворения у животных и растений. О. Гертвиг впервые обнаружил слияние ядра сперматозоида с ядром яйцеклетки у иглокожих. Н. Н. Горожанкин в 1880–1883 гг. и Е. Страсбургер в 1884 г. нашли то же самое у растений: первый – у голосемянных, второй – у покрытосемянных.

Был установлен факт редукции числа хромосом половых клеток ровно вдвое (Ван-Бенеден, Флемминг, 1885; Бовери, 1889), а при оплодотворении – слиянии женского и мужского ядер – восстанавливается прежнее число хромосом, постоянное для каждого вида. Доказано, что в зиготе происходит объединение половинного количества материнских и отцовских хромосом.

Основоположником современной генетики является чешский ученый Грегор Мендель. Ему принадлежит заслуга открытия основных законов наследственности (1865).

Мендель доказал, что признаки и свойства организмов определяются обособленными наследственными задатками, которые могут по-разному сочетаться и перекомбинироваться. В противоположность существовавшему до него взгляду о наследственности как о чем-то слитном и неразделимом Мендель обосновал новое корпускулярное представление о наследственности: носителями наследственности являются обособленные частицы, или корпускулы, названные в дальнейшем генами. Однако работа Менделя была непонятой его современниками.

Официальным годом рождения генетики считают 1900-й, когда ботаники Г. де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии независимо друг от друга вновь установили эти законы. Однако эти ученые только «переоткрыли» закономерности наследования, открытые еще в 1865 г. Грегором Менделем и изложенные им в статье «Опыты над растительными гибридами», опубликованной в трудах общества естествоиспытателей в г. Брно (в Чехии).

Мендель установил, что при скрещивании особей, обладающих контрастными, взаимно противоположными (аллело-морфными) признаками (например, зеленой или желтой окраски семян у гороха), в первом поколении гибридов проявляются признаки одного из родителей (желтая окраска семян). Этот признак (желтый) оказывается доминантным по отношению к не проявившемуся рецессивному (зеленому), однако этот признак не исчезает бесследно и вновь появляется в потомстве гибрида. Во втором и последующих поколениях происходит расщепление признаков с частичным возвратом к исходным, родительским, при этом Менделю удалось определить точные количественные отношения признаков.

Для теории эволюции принципы Менделя имеют большое значение. Установленный Менделем закон расщепления указывал на дискретность системы наследования, связанной с вероятным существованием дискретного «наследственного фактора».

Большое значение имели исследования датского ученого В. Иоганнсена в 1902–1906 гг., предложившего термины «ген», «генотип» и «фенотип». Термином «ген» Иоганнсен предложил называть наследственный фактор, находящийся в половой клетке и самостоятельно наследующийся. Он обосновал необходимость различать понятия «генотип» (т. е. совокупность всех генов организма) и «фенотип» (совокупность признаков, развивающихся под влиянием генотипа и окружающей среды).

Гибридологический анализ, дополненный цитологическим, создал основу для появления хромосомной теории наследственности. Главная заслуга в появлении этой теории принадлежит американскому ученому Томасу Моргану. Он в 1910–1920 гг. впервые доказал, что носителями наследственных задатков (генов) являются хромосомы, и установил, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке. Эта концепция гена длительное время существовала в науке и обозначила новый этап в развитии генетики.

Объектом для экспериментов была выбрана быстро размножающаяся плодовая мушка дрозофила, имеющая четыре пары легко отличающихся по форме и величине хромосом. На этой основе была оформлена моргановская концепция гена.

Историю генетики обычно делят на этапы классической и молекулярной генетики. По мнению академика Н. П. Дубинина, в развитии генетики выделяют три отчетливо различающихся этапа. Первый – это эпоха классической генетики, длившаяся с 1900 до 1926 г. В это время создана теория гена и хромосомная теория наследственности. Важное значение имели также расшифровка понятий «фенотип» и «генотип», работы о взаимодействии генов, разработка генетических принципов индивидуального отбора в селекции, обоснование учения о мобилизации генетических ресурсов планеты для целей селекции.

С 1926 по 1953 г. – этап неоклассицизма в генетике. В эти годы была открыта возможность искусственного вызывания изменений в генах и хромосомах (экспериментальный мутагенез), когда независимо друг от друга Г. Дж. Меллер и Л. Дж. Стадлер открыли мутагенное действие рентгена; было обнаружено, что ген – это сложная система, дробимая на части; обоснованы принципы генетики популяций и эволюционной генетики; создана биохимическая генетика, показавшая роль генов во всех основных процессах биосинтеза в клетке и организме; доказано, что молекула ДНК является носителем наследственной информации (О. Эвери и др.).

Были заложены основы медицинской генетики. Человечество вступило в атомную эпоху, что привело к развитию радиационной генетики. Эпоха неоклассицизма в генетике была связана с получением нового фактического материала и углублением принципов классической генетики и одновременно с пересмотром ряда старых положений.

Эпоха молекулярной генетики началась в 1953 г., когда была расшифрована структура молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК (Ф. Крик, Дж. Уотсон). Однако молекулярные принципы не заменили и не вытеснили общую и частную генетику организмов, они вошли в них органичной частью. К этому времени развитие теории гена и теории мутаций, биохимической и эволюционной генетики, генетики человека и других разделов общей и частной генетики достигло новых рубежей. Их объединение с молекулярной генетикой обеспечило синтетический подход к проблеме наследственности. С этим связано и новое положение генетики в практике сельского хозяйства и медицины, для которых генетика стала непосредственной производительной силой. Биологические свойства человека становятся центральным объектом генетических исследований. Развитие генетической инженерии сулит небывалую власть человека над органическим миром (цит. по: Дубинин, 1976).

Большой вклад в развитие генетики внесли отечественные ученые. В России основоположниками различных наук, на которые разделилась генетика, были: генетики растений – Н. И. Вавилов, генетики животных – А. С. Серебровский, клинической генетики –             С. Н. Давиденков, генетики популяций – С. С. Четвериков и т.д.           Ю. А. Филипченко внес значительный вклад в генетику растений и животных. Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов впервые получили искусственным путем мутации. Н. И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, открыл центры происхождения культурных растений. С. Г. Навашин дал характеристику основных типов хромосом растений. Г. А. Левитский предложил понятие «кариотип». А. С. Серебровский и Н. П. Дубинин доказали сложное строение и дробимость гена. Г. Д. Карпеченко предложил метод преодоления бесплодия у отдаленных гибридов и получил межродовые гибриды растений. Н. П. Дубинин и                     Б. Н. Сидоров открыли особый тип эффекта положения гена.

Ю. А. Филиппенко издал первые в России учебники по генетике: «Изменчивость и эволюция» (1915), «Наследственность» (1917), основал кафедру генетики. М. Е. Лобашев после возрождения генетики в СССР (1957) издал учебник по генетике (1963, 1967). Развитие генетики животных и создание научной школы связано с именем О. А. Ивановой, написавшей первый учебник «Генетика» (1967, 1974) после августовской сессии ВАСХНИЛ (1948).

Большой вклад в развитие генетики животных в СССР внесли            Д. К. Беляев, О. А. Иванова, П. Ф. Рокицкий, Я. Л. Глембоцкий,              Б. Н. Васин, Х. Ф. Кушнир, Я. Я. Лусис, Л. К. Эрнст, В. Н. Тихонов,   Г. А. Стакан, Б. П. Завертяев, А. Ф. Яковлев, А. И. Жигачев и др. Одним из основоположников ветеринарной генетики в СНГ является В. Л. Петухов. Он же создал новую дисциплину – ветеринарную генетику (1983), издал в соавторстве (с Жигачевым А. И. и                Назаровой Г. А.) учебник по этой дисциплине (1985, 1996), организовал НИИ ветеринарной генетики и селекции (1991) и кафедру ветеринарной генетики и биотехнологии.

В настоящее время в генетике, как и в физике, выделилось много самостоятельных наук: молекулярная биология, генетика человека, растений, животных, микроорганизмов, медицинская генетика, ветеринарная генетика, популяционная генетика и т.д.

Контрольные вопросы

1. Что является предметом изучения генетики?
2. Дайте определение следующим понятиям: генетика наследственность, изменчивость.
3. Какие методы применяют в генетике для изучения законов наследственности и изменчивости?
4. Расскажите о связи генетики с другими науками.
5. Какие этапы развития генетики Вы знаете?
6. Расскажите краткую историю развития генетики.