1.3 Генетика дамуының қысқаша тарихы және негізгі кезеңдері


Генетика тәуелсіз ғылым ретінде ХХ ғасырдың басында пайда болды. Оның пайда болуы 1865 жылы Грегор Мендель анықтаған  тұқым қуалаушылық заңдылықтарының қайталама ашылуымен (1900) байланысты болды. Ол өзіне танымал бастамашылардың көптеген жұмыстарын жалғастырып және толықтырып өзінің жаңалығын ашты. «Грегор Мендель және бастамашылары» (Гайсинович, 1985) мақаласында мендельге дейінгі кезеңінің тарихы мен Г. Мендельдің жаңалығы ғана емес, сонымен бірге ХХ ғасырдағы генетиканың пайда болу тарихы және оның ежелгі дәуірден бастап дамуының алғашқы кезеңдері сипатталған.

Адамзат ежелгі дәуірден бастап тұқым қуалаушылық құбылыстарын білуге ұмтылды. Бұл құбылыстарды, ең алдымен, адамның өзінде мен үй жануарларының бақылауға болатын болды. Алайда, жануарлардың көбею процестеріне қатысты ғасырлар бойғы адасулар олардың мәнін ашуға кедергі келтірді. XIX ғасырдың екінші жартысында мал шаруашылығы мен асыл тұқымды мал шаруашылығының, сондай-ақ өсімдік шаруашылығы мен тұқым шаруашылығының қарқынды дамуы тұқым қуалаушылық құбылысын талдауға қызығушылық тудырды. Дарвин XIX ғасырдың ортасында ағзалардың тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігі туралы үлкен материал жинап, олардың жабайы табиғат эволюциясындағы маңыздылығын көрсетті.

Дарвиннің тұқым қуалаушылық теориясын құру үшін жеткілікті материалы болмаса да, ол «пангенездің уақытша теориясын» алға тартып, оған өзінің тәсілдемесін тұжырымдады. Онда Дарвин, өзі тұқым қуалайтын заттың (геммула) арнайы корпускулалары түрінде ұсынған тұқым қуалаушылықтың материалдық тасымалдаушыларын зерттеуге назар аударды. Дарвиннің айтуынша, геммулалар ағзаның барлық жасушаларымен бөлініп алып, жаңғыртушы мүшелерде шоғырланып, оның тұқым қуалайтын негізін құрайды. Геммулалар сыртқы ортаның әсерінен өзгерістерге ұшырағыш: олар ағзалардың тұтас өмір сүруінің және өзгеруінің нәтижесі және сонымен бірге шарты болып табылады.

Тұқым қуалаушылықтың материалдық тасымалдаушылары туралы идея дарвиндікінен өзгеше басқа бағытта одан әрі дамыды. Галтон, Негели және Вейсманның еңбектерінде соматикалық (дене) және жаңғыртушы жасушалар арасында межелер жүргізіле бастады, олардың дербестігі туралы идея пайда болды. Сонымен қатар, жасушалардың митоздық бөліну процестерін эксперименттік зерттеу барысында ядроның, атап айтқанда тұқым қуалаушылық процестеріндегі хромосомалардың (Гертвиг, Бовери және т. б.) жетекші рөлі негізделді. Вейсман, содан кейін басқа ғалымдар тұқым қуалаушылықтың арнайы тасымалдаушылары – «детерминанттар», «пангендер» және т. б. жасуша ядросының хромосомаларында шоғырланған деген идеяны дамытты.

Соматикалық және ұрық жасушаларының ерекшеліктерін зерттеудегі жетістіктер генетиканың ғылым ретінде қалыптасуына ықпал етті. Өткен ғасырдың 70-ші жылдарында бірқатар цитолог зерттеушілер (И. Д. Чистяков, 1874; Е. Страсбурге, 1875 және т. б.) кариокинез (Шлейхер, 1878) немесе митоз (Флемминг, 1892) деп аталатын соматикалық жасушаның жанама бөлінуін ашты. 1888 жылы В. Вальдейердің ұсынысы бойынша жасушаның ядролық элементтері «хромосома» деген атау алды.

В. Флемминг жасушаның бөліну циклінде үш фазаны ажыратуды ұсынды: профаза, метафаза, анафаза. М. Гейденгайн 1894 жылы жасуша ядросының бөлінуінің соңғы кезеңін телофаза деп атады. Генетиканың дамуы үшін XIX ғасырдың соңында әр түр үшін хромосомалардың саны мен даралығының тұрақтылығы ерекше маңызды сәт болып табылды. Бұл зерттеулерді К. Рабль,  Е. Ван-Бенеден және Т. Бовери жүргізді.

Соматикалық жасуша митозын зерттеумен қатар, ұрық жасушаларының дамуы және жануарлар мен өсімдіктердегі ұрықтандыру механизмі зерттелді. О. Гертвиг алғаш рет тікен терілілердің шәует ядросының аналық жасушалардың  жұмыртқа ядросымен бірігуін анықтады. Н. Н. Горожанкин 1880–1883 жж. және Е. Страсбургер 1884 жылы соларды өсімдіктерден тапты: біріншісі – ашық тұқымдылардан, екіншісі – жабықдәнділерден.

Ұрық жасушаларының хромосомаларының санын тура екі есе редукциялану фактісі анықталды (Ван-Бенеден, Флемминг, 1885; Бовери, 1889), ал ұрықтандыру кезінде – әйел мен еркек ядроларының бірігуінде – әр түрге тұрақты хромосомалардың бұрынғы санын қалпына келтіріледі. Зиготада аналық және аталық хромосомалардың жартылай біріктірілетіні дәлелденді.

Қазіргі генетиканың негізін қалаушы чех ғалымы Грегор Мендель болып табылады. Тұқым қуалаушылықтың негізгі заңдарын ашуға оның еңбегі сіңді (1865).

Мендель ағзалардың белгілері мен қасиеттері әртүрлі жолдармен біріктірілетін және қайта үйлестірілуі мүмкін жеке тұқым қуалайтын бейімділіктермен анықталатынын дәлелдеді. Мендель тұқым қуалаушылықтың біртұтас және бөлінбейтін нәрсе ретіндегі бұрыннан бар көзқарасына қарама-қарсы тұқым қуалаушылықтың жаңа корпускулалық идеясын негіздеді: тұқым қуалаушылықтың тасымалдаушылары жеке бөлшектер немесе одан әрі гендер деп аталатын корпускулалар болып табылады. Алайда Мендельдің жұмысын замандастары түсінбеді.

Голландиялық ботаник Г. де Фриз, Германиядан К. Корренс және Австриядана Э. Чермак бұл заңдарды бір-біріне тәуелсіз қайта орнатқан кезде 1900 жыл генетиканың ресми туған жылы деп саналды. Алайда, бұл ғалымдар 1865 жылы Грегор Мендель ашқан және Брно қаласындағы (Чехиядағы) жаратылыстанушылар қоғамының еңбектерінде жарияланған «Өсімдік будандары туралы тәжірибелер» мақаласында баяндалған тұқым қуалаушылық заңдылықтарын «қайта ашты».

Мендель контарстылы, өзара қарама-қарсы (аллело-морфты) белгілері бар жеке ағзаларды будандастырған кезде (мысалы, бұршақ тұқымдарының жасыл немесе сары түсі) будандардың бірінші ұрпағында ата-аналардың бірінің белгілері (тұқымның сары түсі) пайда болатындығын анықтады. Бұл белгі (сары) көрінбейтін рецессивтіге (жасылға) басым болады, бірақ бұл белгі із-түссіз жоғалмайды және буданның ұрпағында қайта пайда болады. Екінші және кейінгі ұрпақтарда белгілердің ажырауы бастапқыға, ата-аналардікіне ішінара оралады, ал бұл ретте Мендель белгілердің нақты сандық қатынастарын анықтай алды.

Эволюция теориясы үшін Мендельдің қағидаттары үлкен маңызға ие. Мендель белгілеген ажырау Заңы дискретті «тұқым қуалайтын фактордың» ықтимал болуымен байланысты тұқым қуалау жүйесінің дискреттілігін көрсетті.

«Ген», «генотип» және «фенотип» терминдерін ұсынған даниялық ғалым В. Иоганнсеннің 1902–1906 жылдардағы зерттеулері үлкен маңызға ие болды. Жыныстық жасушада орналасқан және өздігінен тұқым қуалайтын тұқым қуалаушы факторды Иоганнсен «ген» терминімен атауды ұсынды. Ол «генотип» (яғни, ағзаның барлық гендерінің жиынтығы) және «фенотип» (генотип пен қоршаған орта әсерінен дамитын белгілер жиынтығы) ұғымдарын ажырату қажеттілігін негіздеді.

Цитологиямен толықтырылған гибридологиялық талдау тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясының пайда болуына негіз жасады. Бұл теорияның пайда болуындағы басты еңбек американдық ғалым Томас Морганға тиесілі. Ол 1910–1920 жылдары тұқым қуалайтын бейімділіктердің (гендердің) тасымалдаушылары хромосомалар екенін алғаш рет дәлелдеді және гендердің хромосомаларда сызықтық ретпен орналасқанын анықтады. Геннің бұл тұжырымдамасы ғылымда ұзақ уақыт болды және генетиканың дамуындағы жаңа кезеңді белгіледі.

Эксперименттерге арналған объект ретінде формасы мен мөлшері бойынша оңай ерекшеленетін төрт жұп хромосома бар тез көбейетін дрозофиланың жеміс шыбыны таңдалды. Осы негізде геннің моргандық тұжырымдамасы жасалды.

Генетика тарихы әдетте классикалық және молекулалық генетика кезеңдеріне бөлінеді. Академик Н. П. Дубининнің айтуынша, генетиканың дамуында айқан айырымды үш түрлі кезең бар. Біріншісі – 1900 жылдан бастап 1926 жылға дейін созылған классикалық генетика дәуірі. Бұл уақытта ген теориясы және тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясы құрылды. «Фенотип» және «генотип» ұғымдарын түсіндіру, гендердің өзара әрекеттесуі туралы жұмыстар, селекцияда жеке іріктеудің генетикалық принциптерін әзірлеу, селекция мақсатында планетаның генетикалық ресурстарын жұмылдыру туралы ілімді негіздеу маңызды мәндер болды.

1926 жылдан бастап 1953 жылға дейін – генетикадағы неоклассицизм кезеңі. Осы жылдары Г. Дж. Меллер мен  Л. Дж. Стадлер бір-біріне қарамастан рентгеннің мутагендік әсерін ашқанда, гендер мен хромосомаларда (эксперименттік мутагенез) өзгерістерді жасанды түрде шақыру мүмкіндігі ашылды; геннің бөлшектерге бөлінетін күрделі жүйе екендігі анықталды; популяция генетикасы мен эволюциялық генетика принциптері негізделді; жасуша мен ағзадағы биосинтездің барлық негізгі процестеріндегі гендердің рөлін көрсететін биохимиялық генетика құрылды; ДНҚ молекуласы тұқым қуалайтын ақпараттың тасымалдаушысы екендігі дәлелденді (О. Эвери және т. б.).

Медициналық генетика негіздері қаланды. Адамзат атом дәуіріне еніп, бұл радиациялық генетиканың дамуына әкелді. Генетикадағы неоклассицизм дәуірі жаңа нақты материал алумен және классикалық генетика принциптерін тереңдетумен және сонымен бірге бірқатар ескі ережелерді қайта қараумен байланысты болды.

Молекулалық генетика дәуірі 1953 жылы дезоксирибонуклеин қышқылы – ДНҚ (Ф. Крик, Дж. Уотсон) молекуласының құрылымының мағынасы ашылған кезде басталды. Алайда, молекулалық принциптер ағзалардың жалпы және жеке генетикасын алмастырмады немесе ығыстармады, олар органикалық бөліктеріне кірді. Осы уақытқа дейін ген теориясы мен мутация теориясының, биохимиялық және эволюциялық генетиканың, адам генетикасының және жалпы және жеке генетиканың басқа бөлімдерінің дамуы жаңа межелерге жетті. Олардың молекулалық генетикамен үйлесуі тұқым қуалаушылық проблемасына синтетикалық тәсілдемені қамтамасыз етті. Осымен, генетиканың ауыл шаруашылығы мен медицина практикасындағы, олар үшін генетика тікелей өндіруші күшке айналған жаңа ұстанымымен байланысты. Адамның биологиялық қасиеттері генетикалық зерттеулердің орталық объектісіне айналады. Генетикалық инженерияның дамуы адамның органикалық әлеммен бұрын соңды болмаған билігінен дәмелендіреді (цит: Дубининнің, 1976).

Генетиканың дамуына отандық ғалымдар үлкен үлес қосты. Ресейде генетика бөлінген әртүрлі ғылымдардың негізін қалаушылар: өсімдіктер генетикасы – Н. И. Вавилов, жануарлар генетикасы – А. С. Серебровский, клиникалық генетика – С. Н. Давиденков, популяция генетикасы – С. С. Четвериков және т. б.  Ю. А. Филипченко өсімдіктер мен жануарлар генетикасына айтарлықтай үлес қосты. Г. А. Надсон және Г. С. Филиппов алғаш рет жасанды жолмен мутациялар алды. Н. И. Вавилов тұқым қуалайтын өзгергіштікте гомологиялық қатарлардың заңын тұжырымдады, мәдени өсімдіктердің пайда болу орталықтарын ашты. С. Г. Навашин өсімдік хромосомаларының негізгі түрлеріне сипаттама берді.  Г. А. Левитский «кариотип» ұғымын ұсынды. А. С. Серебровский және Н. П. Дубинин геннің күрделі құрылымы мен бөлшектелуін дәлелдеді. Г. Д. Карпеченко алыс туысты будандардағы бедеулікті жеңу әдісін ұсынды және өсімдіктердің туысаралық будандарын алды. Н. П. Дубинин мен Б. Н. Сидоров геннің орнының тиімділігінің ерекше түрін ашты.

Ю. А. Филиппенко Ресейде генетика бойынша алғашқы оқулықтарды шығарды: «Өзгергіштік және эволюция» (1915), «Тұқым қуалаушылық» (1917), генетика кафедрасын құрды. М. Е. Лобашев КСРО-да генетиканың жандануынан кейін (1957) генетика бойынша оқулық шығарды (1963, 1967). Жануарлар генетикасының дамуы және ғылыми мектептің құрылуы ВАСХНИЛ тамыз сессиясынан кейін (1948) «Генетика» (1967, 1974) алғашқы оқулығын жазған                           О. А. Иванованың есімімен байланысты.

КСРО-да жануарлар генетикасының дамуына 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 және басқалар үлкен үлес қосты. ТМД-да ветеринарлық генетиканың негізін қалаушылардың бірі В. Л. Петухов болып табылады. Ол жаңа пәнді – ветеринарлық генетиканы (1983) енгізді, осы пән бойынша                           (А. И. Жигачевпен және Г. А. Назаровамен) бірлескен авторлықта оқулық шығарды (1985, 1996), ветеринарлық генетика және селекция ҒЗИ (1991) және ветеринарлық генетика және биотехнология кафедрасын ұйымдастырды.

Қазіргі уақытта генетикада да, физикада да көптеген тәуелсіз ғылымдар бөлінді: молекулалық биология, адам, өсімдіктер, жануарлар, микроағзалар генетикасы, медициналық генетика, ветеринарлық генетика, популяциялық генетика және т. б.

Бақылау сұрақтары

  1. Генетиканы зерттеу тақырыбы не болып табылады?
  2. Келесі ұғымдарға анықтама беріңіз: генетика, тұқым қуалаушылық, өзгергіштік.
  3. Тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік заңдылықтарын зерттеу үшін генетикада қандай әдістер қолданылады?
  4. Генетиканың басқа ғылымдармен байланысы туралы айтыңыз.
  5. Сіз генетиканың дамуының қандай кезеңдерін білесіз?
  6. Генетиканың дамуының қысқаша тарихын айтыңыз.