Генетика және селекция негіздері

Генетика және селекция негіздері

         Генетика — тірі организмдердің тұкым қуалаушылық және өзгергіштік қасиетін зерттейтін ғылым. Тұкым куалаушылык және өзгергіштік бұл барлық тірі организмдерге тән касиет.

Адам баласы ерте кезден үй жануарлары мен өсімдіктердің түрлерін көбейту мақсатында будандастыру жүргізген. Олар бір түрге жататын мал тұқымдарын, өсімдік сорттарын жөне бір-бірінен ерекше белгілері бар дақылдарды таңдап алып, будандастырып отырған. Алынған ұрпакты ата-анасымен салыстыру нәтижесінде белгілері мен ерекше қасиеттерінің тұқым қуалау ерекшелігін байқаған. Адамдарды тұқым куалаушылықтың үш касиеті қызықтырған:

• бірінші — ата-ана белгілері мен ұрпақ белгілерінің ұқсас болуы;
• екінші — ұрпақ белгілерінің ата-ана белгілерінен өзгеше болуы;
• үшінші — кейбір ұрпақтарда арғы ата-баба қасиеттерінің кайталануы.

Біздің заманымызға дейінгі I ғасырда Рим философы Лукреций кейде балалар өздерінің ата-әжелеріне ұқсас болатынын байқаған, ал жүз жыл өткен соң, Плиний дені сау ата-анадан кемтар бала дүниеге келе тінін, кемтар ата-анадан сау немесе дәл ата-анасындай кемтар бала туатынын жазған.

Тұқым қуалаушылық

          Тұқым қуалаушылық деп организмдердің өз белгілері мен қасиеттерінің ұрпағында қайталанып көрінуін айтады.

Өзгергіштік организмдер

          Өзгергіштік организмдердің жаңа белгілер мен қасиеттерге ие болуы. Тірі организмдердің бұл екі қасиетін бір-бірінен бөліп қарауға болмайды. Оларсыз эволюция жоқ. Өзгергіштік эволюция процесін үздіксіз материалмен қамтамасыз етсе, ал тұқым қуалаушылық оның нәтижесін қалыптастырып отырады. Өзгергіштік бір түр ішіндегі дараның өзара айырмашылықтарын көрсетсе, ал тұқым қуалаушылық сол белгілердің ұрпақтан-ұрпаққа берілуін қамтамасыз етеді. Өсімдіктер мен жануарлардың сан алуан түрлері және олардың тіршілік ортасына бейімделуі осы тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің нәтижесінде қалыптасады. Өзгертиптік — бұл әртүрлілік. Жер бетінде өсімдіктердің 500 мыңдай, жануарлардың 1,5 миллиондай, микроорганизмдердің 3 мыңдай түрлері бар екені белгілі. Қазақстанда өсімдіктердің 6 мыңдай түрі бар. Мөдени өсімдіктердің түрлері 210-нан асады. Әр түрге жататын организмдер өздеріне тән белгілер мен қасиеттерін ұрпақтан-ұрпаққа беріп, өз ерекшеліктерін сақтап отырады.

Генетика ғылымының  даму кезендері

         Ерте заманнан-ақ адам саналы түрде қолдан будандастыру тәсілін қолданып, өсімдіктер мен жануарлардың жабайы түрлерінен қазіргі мәдени түрлерін шығарды. Сол уакыттың өзінде бір егістік алаңға екі түрге жататын дақылдардың тұқымдарын егуге болмайтынын білген. Сондай-ақ асыл тұқымды малдарды шыққан тегі белгісіз малдармен будандастырмаған.

Генетиканың даму тарихын  зерттеушілер үш кезеңге бөледі.

• Бірінші кезең — 1900—1910 жылға дейін.
• Екінші кезең — 1911—1953 жылға дейін.
• Үшінші кезең — 1953 жылдан казірге дейін.

         Генетика ғылымы даму тарихының баска биология ғылымдарының дамуымен салыстырғанда өз ерекшелігі бар. Бұл ғылымның негізгі заңдарын ашқан физика пәнінің мұғалімі Брно (Чехословакия) қаласындағы Августин шіркеуінің қызметкері чех Иоганн Грегор Мендель болды. Мендель өзінің 8 жыл бойы жүргізген тәжірибелерінің нәтижелерін, Брно қаласындағы табиғатты зерттеушілер коғамының отырысында баяндады, ол еңбегі осы коғамның ғылыми хаттарында 1865 жылы басылып шықты. Бұл еңбегінде белгілер бір-бірінен тәуелсіз тұқым қуалайтынын, будан ұрпақта гаметалар өз тазалығын сақтайтынын, бір белгілердің екінші белгілерден басымдылық көрсететінін жөне олардың ажырауын көрсеткен.

Бірінші кезең

       1865—1900 жылдар аралығында Мендельдің жұмысына неміс ғалымы Ф. Фокк және Ресей ғалымы Шмальгаузен өз еңбектерінде сілтеме жасағанымен, оның маңызына толық мән бермеді. Ал 1900 жылы үш елдің ғалымдары: Германияда Карл Корренс, Австрияда Эрих Чермак, Голландияда Гуго де Фриз бір-біріне байланыссыз, тәуелсіз әр түрге жататын өсімдіктерді шағылыстыру барысында Г.Мендельдің бұршақ өсімдігіне жүргізген тәжірибелерінің нәтижесін қайталайды. Г. Мендельдің заңдарының қайтадан ашылуы, тұқым куалаушылық және өзгергіштік бағытындағы зерттеулердің қарқынын күшейтті. Биологияның жаңа саласы генетика ғылымының пайда болуына әсерін тигізді. Сондықтан 1900 жыл генетика ғылымының туған жылы болып саналады.

1901 жылы Голландия ғалымы Гуго де Фриз өсімдіктерде жүргізген тәжірибелері бойынша тұқым қуалайтын өзгергіштікті түсіндіретін мутациялық теория ұсынды. 1903 жылы дат ғалымы В. Иогансен Мендельдің жұмысын негізге ала отырып, популяциялар және таза сорттармақ (линия) туралы теория жасады. Популяцияларда тұқым қуалайтын белгілердің ұрпаққа берілу заңдылықтарын ашып, оның эволюция мен селекция үшін маңызын көрсетті. Генетика ғылымына "ген", "генотип" жөне "фенотип" деген ұғымдарды енгізді.

1903—1904 жылдары америкалық  ғалым У.Сэттон және неміс ғалымы Т.Бовери белгілердің ұрпаққа берілуінде хромосоманың рөлін көрсетті. Бұл теория цитология ғылымының дамуына әсерін тигізді. "Генетика" деген терминді алғаш рет 1906 жылы ағылшын ғалымы У.Бэтсон ұсынды.

Екінші кезең

        Екінші кезең америкалық генетик Т. Морганның тұқым қуалаудың хромосомалық теориясын жасауынан басталады. Бұл теорияға У.Сэттон мен Т. Боверидің тәжірибелері негіз болды. Т. Морган хромосомалық теориясында тұқым қуалайтын гендер хромосомада тізбектеле орналасады деп тұжырымдайды. Гендердің тіркес тобының саны, сол түрдің хромосома жиынтығының гаплоидтік санына тең болады. Бір тіркесу тобындағы гендер, айқасу құбылысының нәтижесінде өзгереді. Айқасу мөлшері хромосомада орналасқан гендердің аракашықтығын көрсететіні тәжірибелер жүзінде дәлелденіп, анықталды. Бұл тәжірибелер дрозофила шыбынына жүргізілді.

Осындай зерттеу жұмыстары  жануарлар мен өсімдіктердің  кейбір түрлеріне жүргізіле бастады. Жасуша ядросында орналасқан хромосомалардың құрылысын зерттеу нәтижесінде, олардың тұқым қуалаудағы рөлі белгілі болды. Белгілердің тұкым қуалау барысында өзгерістерге мутацияға ұшырауы ішкі және сырткы факторлардың хромосомаға әсер етуінен екендігі анықталды.

XX ғасырдың 20—30-жылдары Ресейдің  ұлы ғалымы Н.И. Вавилов тұқым қуалайтын өзгергіштіктегі гомологтік қатарлар заңын қалыптастырды. Бұл заң бір-біріне жақын тұрған, шығу тегі бір жануарлар мен өсімдік түрлерінде тұқым қуалау өзгергіштігі ұқсас болып келетінін дәлелдеді. А. Серебровский және Н. Дубинин бірінші рет геннің бөлінетіндігін, оның құрылысының күрделі екенін дәлелдеп, гендік теория құрды. Ген дегеніміздің белгілі бір белгіні анықтайтын хромосоманың бөлігі екені анықталды.

Үшінші кезең

           Генетиканың даму тарихының келесі үшінші кезеңі тұқым қуалаушылықтың материалдық негізін молекулалық және субмолекулалық зерттеуден басталады. 1953 жылы америкалық ғалым Дж. Уотсон және ағылшын физигі Ф.Крик хромосомаларды құрайтын дезоксирибонуклеин қышкылы (ДНҚ) молекуласының кұрылысын анықтады. Оның тұқым қуалауда басты қызмет атқаратынын дәлелдеді. 1957 жылы америкалық ғалым Корнберг табиғи вирустың толық касиеті бар вирус бөлшегін қолдан жасады. 1958 жылы лабораториялық жағдайда ДНҚ құрылымы синтезделді.

1961—1962 жылдары америкалық  ғалымдар М. Ниренберг, Г. Маттеи, С.Очоа жөне Ф. Крик тұқым  қуалаудың кодын тауып, нәруыз  молекуласын құрайтын 20 амин қышқылының  нуклеотидті триплеттерінің құрамын  анықтады. Осы жылдары француз  ғалымдары Ф. Жакоб жәнө Ж.  Моно нәруыз синтезінің реттелуі  негізінде ферменттер синтезінің  генетикалык бакылау механизмінің  үлгісін көрсетті. Ал 1969 жылы үнді  ғалымы Г. Корана ашытқы саңырауқұлақтың  жасушасынан генді синтездеді. Бұдан  кейін ген организмнен тыс,  химиялық жолмен алынды. Сөйтіп, генетика ғылымының жаңа бір  саласы — молекулалық генетика  пайда болды. Бұрынғы КСРО-да  генетика ғылымы даму тарихының  тоқырау кезеңі. 1948—1964 жылдар аралығын  генетика ғылымы дамуының қиын  кезеңі деп санауға болады. 1948 жылы Ленин атындағы Бүкіл-одақтық  ауыл шаруашылығы академиясының  сессиясынан кейін, КСРО-да теориялық  іргелі ғылыми зерттеулер тоқтатылды. Академик Т.Лысенко және оны  жақтаушылар Дарвин ілімінің кейбір қағидаларына қарсы болды. Олар Г.Мендель мен Т.Морганның тұқым қуалау заңдылықтарын жоққа шығарды. Бұл генетика ғылымының дамуын тежеп қоймай, басқа да цитология, молекулалық биология ғылымдарына кері әсерін тигізді. Осы кезеңде ғылыми-зерттеу институттары жабылып, ғалымдар таратылды. Университеттер мен институттарда генетика пәні оқытылмады. Тек 1964 жылғы Орталық партия комитетінің пленумы қаулысынан кейін, генетика ғылымы қайтадан дами бастады.

1. Генетика — тірі организмдердің (микробтан бастап адамға дейін) тұқым қуалаушылық және өзгергіштік қасиеттерін зерттейтін ғылым.
2. Организмдер белгілерінің ұрпақтан-ұрпаққа берілуі ерте заманда белгілі болған.
3. Ғалымдар генетика ғылымының дамуын үш кезеңге бөледі.
4. 1948—1964 жылдар аралығында бұрынғы КСРО-де генетикадан іргелі ғылыми зерттеулер тоқтатылып, пән ретінде оқытылмады.