Історія розвитку генетики в росії
Народження генетики збігається з початком ХХ століття, коли були переоткритиустановленние Грегором Менделем закони успадкування ознак. До 1915 року буластворена хромосомна теорія спадковості американського генетика ТомасаМоргана. Постульовані Менделем спадкові чинники (гени) вдалося связатьс певними окремими районами (локусами) хромосом. У той же времяпрояснілісь загадкові танці хромосом, що спостерігаються в період ділення клітин, іхроль у визначенні статі, розвитку організмів і еволюції. На рубежі 20-х годовгенетіка виникає і в Росії. Але не подібно Афродіті з піни морської, а какеще одна жива гілка плодоносному дерева, яке представляла собою російська біологія на початку ХХ століття.
Наука була привнесена в Росію за примхою Петра I, приблизно так само, як потім вчасно Катерини II був насильно впроваджено картопля. Обидва нововведеніяпріжілісь. Академія Наук в Петербурзі стала оплотом освіти і привертала в Росію прекрасних науковців із Заходу. Так, в 1834 році в Росію переїхав Карл Бер (1792-1876), один із засновників ембріології. Він відкрив яйцеклітину і первийдетально описав хід індивідуального розвитку у тварин. До початку ХХ століття в Росії склалися оригінальні напрямки в різних областях біології. І вотрезультат. У перше десятиліття ХХ століття двоє біологів Росії були удостоениНобелевской премії - И.И.Мечников (1908) та І. П. Павлов (1904). Порівняємо: в СШАпервая Нобелівська премія з біології була присуджена Т.Моргану лише в 1933році. Крім держави, в Росії на початку століття науку стали підтримувати імеценати. Так, в 1908-1909 рр. на кошти генерала А.Л.Шанявского і купцаХ.С.Леденцова в Москві створюються Народний університет, Московське обществонаучного інституту і Товариство содействіяуспехам досвідчених наук.
Незабаром після відкриття Університет Шанявського став притулком і оазисом для многіхіз 130 вчених, які пішли в знак протесту в 1911 році з Московського університету.В їх числі був і професор Микола Костянтинович Кольцов (1872-1940), которогознаменітий німецький зоолог і генетик Ріхард Гольдшмит назвав самим образованниміз всіх відомих йому біологів. На базі народного університету Кольцов створив в1917 р перший і найкращий на той час в Європі Інститут експеріментальнойбіологіі (ІЕБ). У 1921 році він запропонував зоологу С.С. Четверикова організувати вІЕБ генетичну лабораторію. Звідси і веде свій початок знаменита Московскаяшкола генетики з такими іменами як Б.Л.Астауров, Е.І.Балкашіна, С.М.Гершензон, Н.П.Дубинина, Д.Д.Ромашов, А.С.Серебровский, Н. В.Тімофеев-Ресовський. Вже досередині 1923 р вийшли праці Інституту та номери двох нових журналів. Четверіковпроводіл на своїй квартирі семінар-гурток з проблем еволюції під названіемСООР ("спільне Орані"). Учасники відбиралися за типом емпатії, вониповинні були вільно читати на трьох мовах наукову літературу. У кружкесоздавалась атмосфера, оптимальна для розвитку наукового таланту, широти і крітічностімишленія. Н.В.Тимофеев-Ресовський, опинившись потім в Німеччині, організував потіпу соор європейські семінари (або "Трепов", За його словами) сучастіем багатьох відомих біологів і фізиків Європи.
У Петербурзі з`явилася своя школа генетики, пов`язана перш за все з іменаміЮрія Олександровича Філіпченко (1882-1930) і Миколи Івановича Вавилова (1887-1943). Уже в 1913 році зоолог Філіпченко почав читати в Петербургскомуніверсітете перший в Росії факультативний курс генетики. У 1918 році онсоздал першу в Росії кафедру експериментальної зоології і генетики. Егоученіком і асистентом був Ф.Г.Доб (р) жанскій, який незабаром в 1927 годуполучіл стипендію Рокфеллера для роботи в лабораторії Моргана і залишився в США, будучи визнаний потім главою американських еволюційних біологів.
У 1921 році Вавілов переїжджає з Саратова в Петроград і незабаром возглавляетВсесоюзний інститут рослинництва - ВІР. У короткі терміни Вавилову удалосьсоздать ансамбль першокласних дослідників, об`єднаних грандіозним завданням: зібрати у вирі світову колекцію культурних рослин ііх родичів, виявити потенціал цінних генів і ввести їх в селекцію. За 10-15років це завдання було, в основному, виконана.
Досягнення генетики в Росії в 20-40Х роках
Зміст
У 1926 році С. С. публікує велику програмну статтю про зв`язок теорііеволюціі і генетики. Як і у випадку з Менделем, ця стаття знаменувала собойрожденіе нової області - генетики популяцій. Вона включала ряд нових концепцій, прогнозів і опис методів їх перевірки. Перш за все це концепція"мутаційного тиску", Процесу виникнення нових наследственнихізмененій (мутацій) - настільки ж неминучого для приміських видів, скольнеізбежен радіоактивний розпад. кожен вид "вбирає" в себе знову вознікающіемутаціі, вони накопичуються в прихованому стані і можуть служити істочнікомеволюціонних перетворень. Був зроблений важливий концептуальний висновок, чтонакопленное генное різноманітність має виявлятися в умовах ізоляції і вже без всяких відбору приводити до відмінностей між популяціями і індивідами в пріроде.Четверіков створив поняття "генотипічного середовища", А А.С.Серебровскійввел інше, настільки ж відоме нині, поняття "генофонд" - Длясопоставленія генних відмінностей між популяціями. Таким чином, вдалося зв`язати теорію Дарвіна з менделєєвської генетикою.
Здатність до матричних самовідтворення нуклеїнових кислот ДНК і РНКрассматрівается нині як основа життя. Але саме Н. К. Кольцов в 1927 годувидвінул концепцію, що хромосоми є гігантські молекули, здатні до самовідтворення. Цей постулат уже в 30-ті роки получілкосвенное підтвердження в початих Тимофєєвим-Ресовський в Німеччині роботах порадіаціонной генетиці. Їх мета була встановити, з якою частотою виникають мутацііпод дією різних доз і видів опромінення. У підсумку, кількісні расчетипрівелі до важливого висновку, що пошкодження, викликані опроміненням, є немульті- а мономолекулярними. Це добре гармоніювало з ідеєю Кольцова охромосоме як однієї гігантської молекули. На основі висунутого "прінціпапопаданій" вдалося вперше визначити приблизний молекулярний об`єм гена.
Спроба з`ясувати будову гена була зроблена в серії робіт на дрозофілеА.С.Серебровского і його учнів (Н. П. Дубініна, Б.Н.Сідоров, І. І. Агол, Н.І.Шапіро). Атака на ген виявилася успішною. Вперше був зроблений висновок оделімості гена і його складною лінійної структурі. В середині 30-х був відкритий іізучен "ефект положення" генів, коли нормальний ген, будучііскусственно перенесений в інше місце хромосоми, міняв характер своегопроявленія (Н. П. Дубінін, Б.Н.Сідоров, В.В.Хвостова, А.А.Прокофьевой-Бельговская). Цей феномен, пов`язаний з регуляторниміотношеніямі між генами, є і нині однією з гарячих точок сучасної науки.
З робіт вітчизняних генетиків, найбільше світове визнання, отримали, мабуть, роботи академіка М. І. Вавилова і його колег по ВИРу. Вавилов билодновременно генетиком, систематиком, еволюціоністів, фізіологом рослин, видатним організатором науки і громадським діячем, а також крупнимгеографом-мандрівником. Відзначимо тут лише три його нові концепції: 1) закон гомологічних рядів в спадкової мінливості, 2) вчення про центрахпроісхожденія культурних рослин-3) уявлення про складну поліморфнойструктуре біологічних видів. Закон Вавилова встановлював певні правілаформообразованія і дозволяв передбачати у даного виду, ще не відкриті, новозможние ознаки (аналогія з системою Менделєєва).
Широку популярність здобули роботи сподвижників Вавилова в області ізученіяхромосом. Так, Г.А.Левітскій ввів в біологію термін "каріотип" - Дляопісанія базових особливостей морфології хромосом одного виду і порівняння іхмежду собою у різних організмів і видів. У 1934 році він вперше у растенійпоказал, як під дією опромінення хромосоми розпадаються нафрагменти і перебудовуються.
Нині, в кінці ХХ століття у всіх на слуху слова "генна інженерія". Междутем, ще в 20-і роки учень Вавилова Г.Д.Карпеченко, працюючи у вирі, создалудівітельний метод хромосомної інженерії. Його роботи входять тепер у всеучебнікі з генетики. Він показав можливість подолання безпліддя отделеннихгібрідов за рахунок подвоєння наборів хромосом обох батьків. Таким шляхом впервиебилі отримані гібриди між капустою і редькою, а потім створені нові відипшеніц при їх віддаленій гібридизації один з одним і з родичами. Етімметодом широко користувалася і природа, створюючи нові види растеній.Впоследствіі учень Четверикова академік Б.Л.Астауров шляхом хромосомної інженеріівпервие отримав віддалені гібриди у тварин на прикладі шовковичного шовкопряда.
У 1932 р під враженням успіхів генетики в Росії було вирішено провестіочередной Міжнародний Генетичний Конгрес. Але на це радянська влада недали дозволу. Насувалася епоха Лисенко. До початку 40-х років Вавилов і егоколлегі Левитський, Карпеченко, Л.Говоров були репресовані.
Репресії генетичної науки
Де коріння того, що сталося в 1948 році погрому генетики і воцаріння Лисенко? Первоепосле революції десятиліття - період бурхливого зростання і успіхів російської генетики, що виникла на міцному біологічному фундаменті. Ставлення влади до науки билоамбівалентное. З одного боку, природні науки, і в їх числі генетика, отримували солідну державну підтримку. Відкривалися нові вузи, кафедри, музеї, під які нерідко віддавалися старовинні особняки і палаци. Співробітники істуденти були сповнені оптимізму і ентузіазму. Політика государственногопопечітельства збігалася з інтересами і прагненнями таких наукових гігантів, як Н.И.Вавилов. Ця небачена раніше для країн Європи государственнаяподдержка пропагувалася, вражала і вводила більшість западнихучених.
Режим фетишизували науку, але одночасно зводив її на роль служниці ("наука на службі соціалізму") В соціалістичній "перебудові" суспільства.
Все, що не відповідало цим цілям - придушувалося. Тому, одночасно з ростом природних, вже в перші роки революції були просто разгромленисоціальние науки: історія, філософія і ті течії суспільної думки, коториехоть в найменшій мірі опонували або виходили за рамки марксистської догми.Наука потрапила в золоту клітку. З 1929 р з початком Великого Перелому возрастаетроль репресивних органів. Однією з перших жертв став професор С.С.Четверікові його лабораторія. За безглуздим доносом його заарештовують і без суду і следствіяссилают в Свердловськ. Він уже ніколи не повертається в Москву. Лабораторіяраспадается, ряд її членів також піддаються посиланням. Інші, рятуючись від репресій, виїжджають з Москви.
Кольцова глибоко цікавила генетика людини. У своєму ІЕГ він началісследованія з вивчення близнюків і заснував в 1922 р "Русскійевгеніческій журнал". В опублікованій в 1923 р в цьому журналі статті"Генетичний аналіз психічних особливостей людини" Кольцовнаметіл програму дослідження на десятиліття. У 1932 році за його ініціатівебил створений Медико-Біологічний інститут, працював з таким ентузіазмом іенергіей, що за 4 роки вийшло 4 томи оригінальних робіт, багато з яких до сихпор не втратили актуальності. Однак, в 1936 році інститут відразу билзакрит, а його директор С.Г.Левит незабаром розстріляний. Всі роботи по генетікечеловека і медичної генетики були перервані на чверть століття. В результаті целиепоколенія лікарів залишилися без таких необхідних генетичних знань.
Історії воцаріння і панування Лисенко в 1948 р присвячено багато кнігі.Отметім тут головне. Бойова операція по розгрому генетики на Сесії ВАСГНІЛ вавгусте 1948 року народження, яку проводив Лисенко, була особисто схвалена Сталіним.
.. Були відразу звільнені десятки і сотні провідних професорів і викладачів. Ізбібліотек вилучалися і знищувалися за списками біологічні книги, основанниена менделевской генетиці. Полум`я погрому перекинулося на цитологію, ембріологію, фізіологію і воно досягло аж таких віддалених областей, як квантова хімія.
поновлення діяльності
Відео: Надздібності. хвильова генетика фантастичні історії хвильова генетика.
Після смерті Сталіна в 1953 р, в період "відлиги", Усіліваетсяпротівостояніе лисенківському обскурантизму. Починаючи з 1953 р ізвестнийеволюціоніст проф. А. А. Любіщев і повернувся з табору генетик В.П.Ефроімсонпосилают в ЦК партії, в журнали, провідним біологам серії критичних статей омонополіі Лисенко в біології, аналізуючи великої шкоди з боку лисенковщінисельскому господарству, медицині, економіці. У 1955 р в ЦК партії було направленознаменітое "лист трьохсот", Підписану провідними біологами, потім донього приєдналися лист ряду академіків-фізиків. У 1956 р проф. М.Е.Лобашевначінает читати курс класичної генетики на очолюваній ним кафедрі генетики Ленінградському університеті. В цей же час в Інституті біофізики і Інстітутеатомной енергії створюються генетичні лабораторії, а потім в 1957 р Інстітутцітологіі і генетики в Сибірському відділенні АН СРСР (Академмістечко, Новосибірськ).
Разом з тим, ще в грудні 1958 року була розігнана редакція "Ботаніческогожурнала" на чолі з акад. В.Н.Сукачевим за публікацію серії крітіческіхстатей про ідеї Лисенка. У 1963 р така ж доля спіткала журнал"Нева" за яскраву і сміливу статтю генетиків В.С.Кірпічнікова іЖ.А.Медведева "Перспективи радянської генетики". Однак явне паденіеЛисенко почалося лише слідом за падінням М. С. Хрущова в 1964 р У вересні 1965года на засіданні Президії АН під керівництвом акад. М. В. Келдиша вперше, нарешті, відкрито розкритикували методи і результати діяльності Лисенко.В 1965 році він був знятий з поста директора академічного Інституту генетики, який він займав цілих чверть століття років після арешту Вавилова, навязиваячерез систему державних установ свої брудні.
У цьому короткому нарисі можна назвати лише найбільш важливі роботи отечественнихгенетіков останній третині ХХ століття. До них, в першу чергу, відноситься, зроблене І.А.Рапопортом відкриття супермутагенов - речовин, в десятки і сотніраз підвищують частоту виникнення мутацій у різних організмів. Сиспользованием супермутагенов зроблені важливі роботи в теорії мутацій, получениновие штами антибіотиків і нові сорти рослин (Рапопорт залишиться в історіігенетікі і як єдиний біолог, який в 1948 році відкрито відмовився прізнатьлисенкоізм).
Безсумнівним досягненням вітчизняної генетики є відкриття у тварин наприкладі дрозофіли "стрибаючих генів" і свідоцтва того, що Етіго викликають спалахи нестабільних мутацій в лабораторії і природі і пов`язані садаптівнимі перетвореннями генетичної системи клітини. Орігінальниерезультати, отримані в рамках цього напрямку російськими генетиками, включаючи світові дослідження з цієї проблеми, були узагальнені в замечательнойсводке Р.Б.Хесіна "мінливість геному". Ця зведення несомненновойдет в золотий фонд російської науки. У ній обгрунтовано положення опотенціальном єдності генофонду земних організмів за рахунок горізонтальногопереноса генів вірусами та іншими рухомими елементами. З ім`ям Р.Б.Хесіна, учня А. С. Серебровського, пов`язане зародження і розвиток молекулярної генетики країні, яке відбувалося під дахом Інституту атомної енергії.
Блискучий цитолог і генетик В.В.Прокоф`євої-Бельговская, учениця Ю.А.Филипченко, створила школу цитогенетиків, які вивчають поведінку і структуру хромосом человекаа нормі та патології ("хромосомні хвороби"). Разом з другімгенетіком, В.П.Ефроімсоном, вони відродили дослідження з медичної генетіке.Однако вплив ідеологічних заборон на вивчення спадковості человекаоказалось настільки велике, що книга В.П.Ефроімсона "Генетікагеніальності" більше 20 років не могла пробитися до друку і вийшла лише в 1998году.
Сучасна робота. Розшифровка геному в Росії
Про це в 2009 році офіційно повідомили в Російської науковому центрі "Курчатовський інститут", Де недавно билазавершена ця складна робота.
Таким чином, в Росії проведена всього восьмаяв світі повна розшифровка генома. При цьому росіяни домоглися результатасобственнимі силами і всього за півроку. "Розшифровано повний геном русскогомужчіни, - розповів керівник геномного напрямку в РНЦ"Курчатовський інститут" академік Костянтин Скрябін. - Після того, як були визначені генетичні "портрети" американця, корейця, африканця, європейця і представників ряду інших національностей, теперьпоявілась можливість порівняти з ними російський геном".
Геном - це сукупність всіх генів організму, тобто. матеріальних носіїв спадкової інформації, набір яких родітеліпередают нащадкам. Фізично ген являє собою ділянку ДНК, несущійкакую-небудь цілісну інформацію, наприклад, про будову молекули білка. Відповідно, набір генів - це велике опис, "проект" всього організму, інструкція його побудови. "Це потрібно в першу чергу для медицини. Спомощью такого аналізу ми зможемо точніше визначати, які гени викликають, наприклад, спадкові хвороби", - Роз`яснила провідний сотрудніклабораторіі геномного аналізу Євгена Булигіна сенс цієї великої ідорогостоящей роботи.
Втім, російським дослідникам расшіфровкагенома далася значно дешевше і швидше, ніж закордонним колегам. Це, у першу чергу, пов`язано з використанням останніх досягнень нанотехнологій для чтеніягенетіческой інформації. Значну труднощі, за словами Булигіна, представляли математичні розрахунки, які, власне, і"пригальмовували" дослідження. Адже загальна кількість генів в человеческомгеноме становить 20-25 тис. "Але наші вчені створили соответствующеепрограммное забезпечення, - повідомила Булигіна. - Плюс сильно допоміг курчатовскійсуперкомпьютер".
Суперкомп`ютер, а точніше центр обробки іхраненія даних на його основі, є одним з доданків нової структури, створеної в Курчатовський інститут - Центру конвергентнихнано-біо-інфо-когнітивних наук і технологи / НБИК /. "Цей центр создаетсядля принципово нових проривів у дослідженнях природи і створення новихтехнологій на основі об`єднання і навіть злиття різних наук, - пояснілнеобходімость створення такого центру ініціатор і науковий керівник етіхісследованій директор Курчатовський інститут член-кореспондент РАН МіхаілКовальчук. - Нинішній етап розвитку науки і технологій вимагає не толькопостроенія нової дослідницької інфраструктури, а й переходу до нової, міждисциплінарної наукової ментальності". Виконання цього завдання, счітаетучёний, можливо не просто шляхом з`єднання однієї технології з іншого, а припомощи конвергенції - взаємопроникнення найвищих технологічних достіженійі знань про живу природу.
Інфраструктурної, кадрової, освітньої базойетой конвергенції наук і технологій та став НБИК-центр в Курчатовський інстітуте.Сегодня він включає в себе новий нанобіотехнологіческій корпус, спеціалізірованнийісточнік синхротронного випромінювання, дослідний нейтронний реактор і тотсамий центр обробки та зберігання даних на базі суперкомп`ютера, який помогускоріть роботу по розшифровці генома людини. "І це тільки саме началобольшого і складного шляху, - каже Ковальчук. - Конвергенція наук і технологійтребует принципово нових підходів в науці, роботи на єдину мету, міждисциплінарності. Так, геномної прорив став можливим завдяки тому, що в роботу Курчатовський інститут брали участь співробітники Центрабіоінженеріі РАН і Російського онкологічного центру імені М. М. Блохіна".
Сьогодні в Курчатовський НБИК Центрі вже работаетпрообраз заводу майбутнього, що включає в себе синхротронного і нейтронниеексперіментальние станції, нанотехнологічну, генетичну лабораторію, білкову фабрику, лабораторію когнітивних досліджень і багато чого іншого. "Споявленіем конвергентного Курчатовского НБИК-Центру у російської науки созданзадел на десятиліття, який забезпечить нам лідируючі позиції серед ведущіхнаучних центрів світу" - Переконаний Ковальчук.
Проект 10К в Санкт-Петербурзі
Основним завданням проекту є створення лабораторій, вкоторих студенти і наукові співробітники будуть розробляти, випробовувати івнедрять різні комп`ютерні методи для «зборки» геномів позвоночнихжівотних, виявлення функцій генів зподальшим впровадженням отриманих результатів в медичну практіку.Предполагается, що дослідження будуть сприяти також сохраненіюбіоразнообразія і охорони навколишнього середовища . 27 квітня відбулася международнаяконференція, присвячена відкриттю Центру. Керувати Центром буде генетик з США - доктор Стефан Д. О`Брайен (Stephen J. O`Brien), в даний времяработающій в СПбДУ.
Також в число співробітників Центру увійшли переможець конкурсамегагрантов Уряду Російської Федерації для державної поддержкінаучних досліджень, що проводяться під керівництвом провідних вчених в россійскіхобразовательних установах вищої професійної освіти, ПавелПевзнер і директор Біомедичного центру, професор СПбДУ Андрій Козлов.
Наукові дослідження Центру будуть спрямовані на ізученіегенетіческой резистентності до інфекційних захворювань і раку, сравнітельномуізученію організації геномів різних біологічних видів, особливо рідкісних іісчезающіх тварин.
Одне з напряму роботи Центру - участь у проекті 10К, одним з координаторів якого є доктор Стефан Д. О`Брайен. Цельпроекта - розшифровка геномів якомога більшого числа видів позвоночнихжівотних. У проекті вже беруть участь зоопарк Сан-Дієго (США), Каліфорнійський університет (США), Американська генетична асоціація (American Genetic Association (AGA), Пекінський інститут геноміки (BeijingGenomics Institute) та інші організації.
Відео: Військовий флот Росії.
Стефан Д. О`Брайен так охарактеризував цей проект: «Еслірасшіфровка генома людини - це Біблія, то проект 10К - це все остальниекнігі».
Інше найважливіше напрям роботи Центру - ісследованіерака. Цей напрямок буде куріроватьАндрей Козлов, один з провідних російських фахівців з вивчення раку Івіча СНІД. Вчений багато летразрабативает теорію еволюційного значення пухлин. Відповідно до цієї теорії, пухлини в ряді випадків можуть створювати умови для активації генів. В ході робіт, виконаних під його руководствомметодамі молекулярної гібридизації, було показано, що в пухлинах млекопітающіхекспрессіруются унікальні послідовності, які не експресуються в жодній «нормальної» тканини.
Відео: Висновок генетики на більш високий рівень, екстремісти, робити з душею, заздрість (Левашов Н.В.)
У червні 2010 року Козлов з колегами опублікували в Journal Infectious Disease своірезультати: вони виявили, що в гострій фазі ВІЛ-інфекції у наркозавісімихпаціентов в 70% випадків присутні однакові вірусні геноми. Це відкриття визвалошірокій резонанс у міжнародній науковій громадськості, йому була посвященастатья в липневому номері журналу Science.
Ще один провідний співробітник Центру геномнойбіоінформатікі - Павло Певзнер.Профессор Певзнер багато років пропрацював в США, але вигравши мегагрант, не замислюючись повернувся в Росію. Зараз він працює в Санкт-Петербургскомакадеміческом університеті, який спеціалізується на магістратурі іаспірантуре в галузі фізики і нанотехнологій.
Ще матеріали по генетиці:
Закон Томаса Моргана
закони Менделя
Причини виникнення генетики
Роль генетики в медицині
