Что такое наследственность это: Как формируется и от чего зависит наследственность

Наследственность | это… Что такое Наследственность?

Насле́дственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа сохраняют в своих потомках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей генетической информации. У эукариот материальными единицами наследственности являются гены, локализованные в хромосомах ядра и ДНК органелл. Наследственность наряду с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы^[1]. Наследственность и изменчивость являются предметом изучения генетики.

Содержание 1 История развития представлений о наследственности 1.1 Умозрительные теории наследственности XIX века 2 См. также 3 Примечания 4 Литература

История развития представлений о наследственности

Явление наследственного сходства родителей и их потомства у людей, животных и растений привлекало внимание многих натуралистов и врачей, которые пытались предложить для объяснения этого явления различные гипотезы. Первая из таких попыток принадлежит ещё «отцу медицины», Гиппократу (около 460—470 гг. до н. э.), полагавшему, что экстракты из организма собираются в мужских и женских зародышевых элементах, после чего служат причиной, определяющей особенности развития зародыша. Демокрит (около 460—470 гг. до н. э.) также придерживался материалистических воззрений на явление наследственности и считал, что мужской и женский пол равноправны в наследственности, благодаря материальным частицам, передаваемым как отцом, так и матерью^[2].

Идеалистическую идею в проблеме наследственности высказывал Аристотель (384—322 гг. до н. э.), считавший, что наследственность, определяющая развитие организма, представляет собой нематериальное начало, которое он назвал энтелехией. По Аристотелю, материю для развития организма в виде пассивного начала даёт мать. Энтелехия в виде духа, активного, нематериального начала, вносится со стороны отца^[2].

Концепция наследственности часто выражалась и выражается до сих пор через теорию «крови», если вообще можно применять термин «теория» к этой форме вненаучных поверий. Она проявляется в таких устойчивых словосочетаниях, как «чистота крови», «полукровка» или «голубая кровь». Эта концепция, разумеется, не связывает наследственные факторы с красной жидкостью, текущей по кровеносным сосудам, она скорее выражает убеждение, что родители передают ребёнку все свои характеристики, а ребёнок представляет собой сплав характеристик родителей, дедушек и бабушек, а также более отдалённых родственников^[3].

Вообще, следует отметить, что до XIX века слова «наследственность» и « наследование» использовались практически исключительно в социальной сфере. Например, в Англии термин «наследственность» (англ. — heredity) до конца XIX века относительно редко употреблялся в биологических текстах, хотя Чарльз Дарвин использовал в своих работах слово «наследование» (англ. — inheritance). Во Франции термин «естественная наследственность» (франц. — hérédité naturelle) стал широко использоваться с 1830 года^[4].

С середины XIX столетия изучение явлений наследственности приобрело тот характер, который может считаться уже вполне научным. Именно в это время появляется обширный труд Проспера Люка об естественной наследственности (1847-50), в котором содержится обширный фактический материал о наследовании различных особенностей у человека. На основании его он устанавливает три типа наследственности: избирательную, когда признаки получаются от одного родителя; смешанную, когда происходит смешение родительских свойств, и комбинативную, связанную с появлением новых признаков. Несколько позже Эрнст Геккель (1866) предложил иную классификацию явлений наследственности, проведя в ней впервые ясное различие между наследованием прирождённых и наследованием приобретённых свойств под именем закона консервативной и закона прогрессивной наследственности^[5].

Умозрительные теории наследственности XIX века

Во второй половине XIX века было несколько попыток охватить всю тёмную область наследственности при помощи одной теории, которая должна объяснить все относящиеся сюда вопросы. В 60-80-е года XIX века целым рядом выдающихся учёных были предложены чисто умозрительные спекулятивные теории наследственности, и первым, кто выступил с подобной теорией, был сам Чарльз Дарвин^[5].

Чарльз Дарвин в последней главе своей книги «Об изменениях животных и растений в состоянии приручения» (англ. — «The Variation of Animals and Plants under Domestication», 1868 год) предложил временную гипотезу пангенезиса. Он предположил, что все части организма выделяют мельчайшие зародыши («геммулы»), которые, будучи представителями клеток и органов, собираются в зародышевых клетках, после чего определяют развитие потомства^[2]. Надо отметить, что близкие гипотезы наследственности выдвигали Гиппократ в V—IV в. до н. э., Дж. Борелли в XVII веке, Ж. Бюффон в XVIII веке^[6].

См. также

• Наследование
• Наследственное заболевание

Примечания

1. ↑ Тарантул В.З. Толковый биотехнологический словарь. Русско-английский. — М.: Языки славянских культур, 2009. — 936 с. — ISBN 978-5-9551-0342-6
2. ↑ ^{1 2 3} Дубинин Н.П. Генетика.  — Кишинёв: Штиинца, 1985. — С. 19-36. — 536 с.
3. ↑ Heredity. Britannica. Архивировано из первоисточника 5 ноября 2012. Проверено 27 октября 2012.
4. ↑ Raphael Falk Genetic Analysis. A History of genetic thinking. — Cambridge: Cambridge University Press, 2009. — ISBN 9780521884181
5. ↑ ^{1 2} Филипченко Ю.А. Генетика. — Л.: Типография «Печатный Двор», 1929. — 379 с.
6. ↑ Пангенезис — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)

Литература

• Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики. — М.: Наука, 1988. — 424 с. — ISBN 5-02-005265-5
• Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. — М.: Высшая школа, 1989. — 591 с. — ISBN 5-06-001146-1

Белковая наследственность — новая глава генетики

• На рубеже второго и третьего тысячелетий открыта особая форма наследственности • Так называемые прионные белки способны передавать информацию о своей пространственной форме от одного белка к другому без участия ДНК • Открытие белковой наследственности дает надежду на исцеление от неизлечимых сегодня болезней.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Открыть в полном размере

Генетика, начало которой было положено еще в прошлом веке опытами Менделя, для большинства из нас до сих пор является молодой наукой. В России такой взгляд исторически оправдан: долгое время генетика в Советском Союзе считалась «буржуазной лженаукой». Возможно, именно драматизм истории генетики в нашей стране обусловливает непреходящий интерес к ней. На памяти старшего поколения — разгул лысенковщины. Закрывались лаборатории, выдающиеся исследователи оказывались в лагерях. Погиб в тюрьме наш крупнейший ученый, генетик с мировым именем Н. И. Вавилов. А в это время в Европе и США новая наука стремительно развивалась. Западные ученые делали ошеломляющие открытия в изучении механизма наследственности. И хотя наука не имеет национальности и по сути своей должна быть общечеловеческой, все же обидно, что в истории генетики последних десятилетий встречается так мало русских имен.

Сегодня отечественная наука снова переживает не лучшие времена. Запрещенных теорий теперь, правда, нет, но и заниматься исследованиями становится все сложнее: нет денег, нет необходимого оборудования. Почти все открытия совершаются в соавторстве с зарубежными учеными, предоставляющими свои лаборатории нашим исследователям. Угнаться за Западом отечественным ученым почти невозможно: даже по количеству исследовательских центров мы сильно уступаем Европе и Америке. А ведь в истории остается тот, кто совершил открытие первым.

И все же российским ученым удается идти в ногу со своими иностранными коллегами, а иногда и опережать их. Доказательством может служить история того, как была открыта особая форма наследственности — прорыв, ставший новым словом в фундаментальной генетике.

ПРИОННЫЕ БЕЛКИ

Как и многие другие серьезные открытия, обнаружение белковой наследственности было подготовлено несколькими разнонаправленными сериями исследований.

Интересно, что ни один из коллективов ученых, совместными усилиями которых было сделано открытие, первоначально не ставил целью изучать механизм наследственности.

Пожалуй, начать стоит с исследований американского биохимика Стэнли Прузинера. Именно он обнаружил новый тип инфекции — прионную, за что получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1997 году. Вероятно, читатели помнят скандал, разразившийся вокруг эпидемии коровьего бешенства в Англии. Белковые возбудители этой болезни (а также некоторых других смертельных болезней человека и животных — болезни Крейтцфельда—Якоба у человека, скрейпи у овец), поражающие нервную систему, мозг, и были названы прионами.

Стэнли Прузинер обнаружил, что абсолютно одинаковые по химическому составу прионные белки могут находиться в двух разных пространственных формах. Разница между такими белками отчасти напоминает разницу между сырым и вареным белком обыкновенного куриного яйца. Если белок находится в «нормальной» форме, он хорошо растворяется и выполняет в организме свойственную ему функцию.

Напротив, белок, находящийся в «аномальной» пространственной форме, образует нерастворимые агрегаты, слипается. Но самым важным — и уникальным — свойством прионов является следующее: белок, находящийся в «аномальной» форме, столкнувшись с «нормальным» белком, переводит его в свою, «аномальную», форму. Это и является сутью прионного типа инфекции: «больной» белок заражает «здоровый», который начинает слипаться и, накапливаясь, заполняет клетки мозга, препятствуя их работе. Причины изначального появления в организме белка в «аномальной» форме пока не установлены. Обе формы белка кодируются одним геном, поэтому вполне вероятно, что на образование «аномальной» формы могут влиять внешние воздействия (например, есть гипотеза, что к появлению «аномального» приона в организме может привести высокая температура, перенесенная человеком).

ДРОЖЖИ: ОТ ПРИОННОЙ ИНФЕКЦИИ К БЕЛКОВОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

В рассказе об открытии белковой наследственности придется сделать небольшое отступление, вернее, начать рассказ заново, уже с другой точки. Возможно, это покажется нелогичным, но ведь именно так движется наука: каждый ученый идет своим путем, каждое открытие включает труд многих исследователей.

Обнаружение прионного типа инфекции стало первым шагом к открытию нового типа передачи наследственной информации.

Второе направление, подготовившее его, было связано с дрожжами. Дрожжи — один из самых удобных объектов молекулярной генетики и молекулярной биологии. Во-первых, это связано с тем, что популяция дрожжей включает огромное количество одноклеточных микроорганизмов, поэтому можно регистрировать очень редкие явления, происходящие в одном случае из миллионов. Во-вторых, дрожжи хорошо изучены: известны структуры всех генов дрожжей. В-третьих, дрожжи в генетическом плане устроены практически так же, как человек.

Почти все белки, которые есть у человека, есть и у дрожжей, более того, часто эти белки взаимозаменяемы. И, наконец, дрожжи быстро размножаются, поэтому опыты не требуют длительного времени. Один из основателей школы генетики дрожжей в бывшем Советском Союзе — Сергей Георгиевич Инге-Вечтомов. Сейчас в России дрожжами занимаются несколько групп ученых, среди них — лаборатория его ученика, профессора Михаила Давидовича Тер-Аванесяна в московском Кардиологическом научном центре.

Еще в 1964 году С. Г. Инге-Вечтомов обнаружил у дрожжей ген SUP35. Примерно в это же время британский исследователь Брайан Кокс нашел у дрожжей наследуемый признак, обладающий рядом уникальных свойств, трудно объяснимых с точки зрения обычных представлений о генетических явлениях. Позже в лаборатории Инге-Вечтомова были получены свидетельства того, что существование этого признака зависит от гена SUP35. Одновременно с исследованиями Инге-Вечтомова такие же результаты были получены в лабораториях Тер-Аванесяна и Кокса. Все данные свидетельствовали о том, что белок Sup35 может каким-то образом отвечать за проявление и наследование этого признака, причем это его свойство не связано с мутациями (структурными изменениями) в гене SUP35.

Обнаруженное явление оставалось необъяснимым до последнего времени, когда широкий интерес к прионам навел исследователей на мысль о сходстве белка Sup35 с прионами млекопитающих. Такое сходство предполагало, что белок Sup35 может иметь разную пространственную укладку, причем, находясь в прионной («аномальной») форме, белок может «наводить» такую форму на молекулы этого же белка, находящиеся в «нормальном» состоянии. Такую аналогию провел американский ученый Рид Викнер, выдвинув гипотезу, что дрожжи могут синтезировать белки, проявляющие прионные свойства. Правда, Прузинер применительно к прионам говорил об «инфекции», но ведь никто не наблюдал передачи вещества от одной клетки к другой через межклеточное пространство (а именно в этом заключается суть инфекции). Викнер предположил, что и в том, и в другом случае мы имеем дело с одним и тем же явлением, а именно с прямой передачей информации от белка к белку.

Чтобы оценить смелость гипотезы, надо вспомнить: вся современная генетика основывается на том, что наследственная информация передается через молекулы ДНК, которые могут удваиваться и передаваться потомству.

Белки же синтезируются на основе информации, заложенной в ДНК. Цепочка передачи информации выглядит так: ДНК®РНК—>белок. В свое время сенсацией явилось открытие так называемой «обратной связи»: оказалось, что информация может передаваться из РНК в ДНК. Но то, что информация, передаваемая по наследству, не может быть заложена в белках, никогда не подвергалось сомнению (если не считать теории Лысенко, научные взгляды которого, по оценкам современных ученых, были близки средневековым). Теперь же получалось, что признак может наследоваться без участия ДНК.

За исследование прионоподобных свойств дрожжевых белков взялись две лаборатории: группа американских ученых во главе с профессором Сьюзен Линдквист и лаборатория М. Д. Тер-Аванесяна. Позже к ним присоединились и другие. У американцев было лучшее оборудование, кроме того, они использовали в своей работе материалы, полученные нашими учеными. Но в данном случае сыграло роль то, что у наших генетиков были большие наработки по этой теме.

Статья М. Д. Тер-Аванесяна и его сотрудников появилась в июле 1996 года в журнале Европейской организации молекулярной биологии (EMBO Journal). В ней было показано, что белок Sup35 может образовывать агрегаты, подобные тем, которые создают прионы в «аномальной» форме. Уже в следующем месяце аналогичные результаты, полученные лабораторией Линдквист, были опубликованы в журнале «Science». Теперь нужно было доказать, что информация о пространственной форме передается напрямую от белка к белку.

И вот в 1997 году группа Тер-Аванесяна нашла такое доказательство. Опыт был поставлен в среде без ДНК. К Sup35 добавляли некоторое количество белка, находящегося в «аномальной» пространственной форме. Через некоторое время весь белок оказывался в «аномальной» конформации. Этот белок снова добавляли к «нормальному», и он опять переводил его в «аномальную» форму. Так повторялось много раз, пока доля исходного «аномального» белка не оказалась совершенно ничтожной, так что стало ясно: «аномальный» белок, образованный из «нормального», способен передавать свою пространственную форму другому, «нормальному», белку. Итак, был открыт новый механизм передачи наследственной информации — белковая наследственность.

Sup35. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ

Как ни странно, белок Sup35, на котором была открыта белковая наследственность, был для генетиков чем-то вроде «белого пятна» в науке. Ученые ничего не могли сказать о его функциях: зачем он нужен в организме? Но, вероятно, это был как раз тот случай, когда, как говорят, «идея носилась в воздухе». И вот, в то время как генетики занимались Sup35 с точки зрения его прионоподобных свойств, молекулярные биологи неожиданно пришли к разгадке его функций.

Когда девять лет назад началась эта история, никто из исследователей не мог предположить, что их работа приведет именно к выявлению функций белка Sup35. В то время Лев Львович Киселев и его коллеги из Института молекулярной биологии Российской академии наук занимались биосинтезом белков. В 1990 году известный американский ученый Т. Каски опубликовал статью, в которой описал белок, участвующий, по его мнению, в окончании процесса синтеза сложного вещества, состоящего из нескольких аминокислот, — полипептидной цепи. Однако этот белок был практически тождествен тому, структуру которого расшифровали наши ученые, но который, согласно нашим данным, участвовал не в окончании, а в начале указанного процесса. Не есть ли это противоречие здравому смыслу: два очень похожих белка не могут выполнять совершенно разные функции. Напрашивался вывод: Каски ошибся, его белок не заканчивал синтез, а участвовал в его начале. В 1993 году Л. Л. Киселев и его коллеги опровергают работу Каски, и уже в следующем году сам Каски подтверждает, что его выводы были ошибочны.

Какой же белок в таком случае завершает синтез? Теперь его поисками занялись уже российские ученые. И вот в 1994 году (как раз в то время, когда Рид Викнер выдвинул гипотезу о прионоподобных свойствах Sup35) наши исследователи опубликовали в журнале «Nature» структуру такого белка. Его назвали eRF1. Этот белок оказался весьма консервативным по структуре: у человека, лягушки и дрожжей его аминокислотная последовательность очень похожа (дрожжевой белок имеет свое имя — Sup45). Как только это выяснилось, стало очевидно, что другой дрожжевой белок, о котором уже шла речь, —Sup35 (дрожжевой прион) тоже может быть вовлечен в завершение синтеза полипептидной цепи. Действительно, годом позже (в 1995 году) группы Киселева и Инге-Вечтомова совместно с группой М. Филиппа из Реннского университета (Франция) открыли новую группу белков, получивших название eRF3. Среди них был и белок Sup35. Стало ясно, что Sup35 — один из двух белков, определяющих окончание белкового синтеза у клеточных организмов. Чуть позже группа Киселева доказала, что белки eRF3/Sup35 обладают ферментативной активностью: расщепляют одно из ключевых соединений клетки — гуазинтрифосфат (ГТФ). Открытие ферментативной активности дрожжевого приона Sup35 имеет большое значение, так как позволяет использовать биохимические методы для анализа прионных превращений, что ранее было невозможно.

БЕЛКОВАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ: ЗНАЧЕНИЕ ОТКРЫТИЯ

Итак, на примере дрожжевого белка открыт новый принцип наследственной передачи признаков. «Белковая наследственность» — так назвали ученые свойство прионоподобных белков передавать информацию о своей пространственной форме без участия ДНК. Насколько широко распространено это явление? Прионоподобные белки уже обнаружены у некоторых грибов, возможно, в скором времени они будут найдены и у других организмов. Исследования на эту тему ведутся сейчас очень интенсивно. Пока даже сами ученые остерегаются делать прогнозы.

«Важно, что здесь мы имеем дело с передачей информации иного типа по сравнению с той, что передается через гены, а именно с передачей структурной, трехмерной информации, — говорит М. Д. Тер-Аванесян. — Это совершенно новый принцип, и это чрезвычайно важно для науки». Есть теория, что прионоподобные белки участвуют в формировании долговременной памяти человека. Если это действительно так, то белковая наследственность, возможно, связана с важнейшей функцией мозга.

Разумеется, открытие белковой наследственности ни в коей мере не означает пересмотра теории передачи наследственной информации через нуклеиновые кислоты. Это — дополнение к ней, новая глава классической генетики. Однако не исключено, что многие явления будут переосмыслены. Наука «прошла мимо» прионоподобных белков. Ученые не исключают, что таких белков много, и в таком случае белковый механизм наследственности может иметь немаловажное значение в жизни многих организмов.

Возможно, белковая наследственность играла значительную роль и в биологической эволюции, по крайней мере в эволюции одноклеточных организмов, размножающихся путем деления. Ведь благодаря постоянному делению в популяции в результате механизма прионной наследственности может возобладать одна из форм прионоподобного белка. Пока неясно функциональное назначение той или иной формы, но в природе нет ничего лишнего — следовательно, этот механизм для чего-то нужен. В случае дрожжей он, вероятно, служит целям адаптации.

Для медицины открытие белковой наследственности означает перспективу лечения болезней, вызываемых прионными и прионоподобными белками. Что касается собственно прионных заболеваний, то они мало распространены среди людей (приблизительно один случай на миллион в год). Но у животных они нередки, а в связи с их инфекционностью опасность заражения человека очень велика — именно это обусловило ажиотаж вокруг эпидемии коровьего бешенства в Англии. Кроме того, есть еще ряд заболеваний — гораздо более распространенных, — которые также связаны с белками, способными образовывать агрегаты. Например, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Хангтингтона. Возможно, они также передаются с помощью механизма белковой наследственности. Уже открыт способ «лечения» дрожжей от прионных заболеваний, а значит, появилась модель создания лекарств для человека.

Определение и значение наследственности — Merriam-Webster

он · красный · i · ти hə-re-də-tē

1

а

: наследство

б

: традиция

2

а

: сумма характеристик и потенциальных возможностей, генетически полученных от предков

б

: передача таких качеств от предка к потомку через гены

Примеры предложений

Наследственность не играет роли в заболевании.

Недавние примеры в Интернете Чтобы было ясно, идея о том, что наследственность может объяснить пятна жирафа — уникально расположенные на каждой особи и неизменные на протяжении всей жизни — является старой. —Билл Эндрюс, , журнал Discover , 2 окт. 2018 г. А знаменитые эксперименты австрийского монаха Грегора Менделя по выращиванию гороха — основа современных представлений о наследственности — подозрительно хороши, слишком хорошо согласуясь с его теорией генетической наследственности. — Эрик А. Пауэлл, Discover Magazine , 20 августа 2012 г. Чаще всего это история, а не наследственность — обычно какая-то предыстория, связанная с травмой, жестоким обращением или пренебрежением, — что, к лучшему или к худшему, подготовило их к ясному зрению и сохранению равновесия во враждебной среде. — Александр Штейн, 9 лет.0035 Forbes , 11 октября 2022 г. Отвечая на этот вопрос утвердительно, сторонники монархии удваивают значение принципов наследственности , иерархии и неравенства как фундаментальных для функционирования общества. — Сюзанна Шнайдер, Новая Республика , 27 сентября 2022 г. Другие включают сон, курение, употребление алкоголя, физические упражнения и даже наследственность . — Перри О. Блумберг, 9 лет.0035 Мужское здоровье , 27 сентября 2022 г. Есть несколько факторов, которые помогают музыканту начать, и наследственность может быть одним из них. —Брайан Николс, Разговор , 16 августа 2022 г. Вот где ее наследие принимает темный оборот. Оуэнс-Адэйр, умершая в 1926 году в возрасте 86 лет, возглавила работу над законом штата о стерилизации, основанным на ее вере в евгенику, научную теорию о наследственность , которая теперь считается расово предвзятой и неэтичной. — oregonlive , 10 мая 2021 г. Уилсон считал, что демократия — это не абстрактная система, а расовый дар саксонского народа, переданный генетически через нашу зародышевую плазму (канал наследственности , согласно немецким ученым конца 19 века). — Дэн Маклафлин, National Review , 16 марта 2022 г. Узнать больше

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «наследственность». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Этимология

заимствовано из англо-французского и латинского языков; Anglo-French heredité, borrowed from Latin hērēditāt-, hērēditās «inheritance,» from hērēd-, hērēs heir entry 1 + -itāt-, -itās -ity

First Known Use

circa 1540 , в значении, определенном в смысле 1a

Путешественник во времени

Первое известное использование наследственность была около 1540 г.

Посмотреть другие слова того же года наследственность jacens

наследственность

здесьдо-

Посмотреть другие записи рядом 

Процитировать эту запись

Стиль

MLAЧикагоAPAMМерриам-Вебстер

«Наследственность. » Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/heredity. По состоянию на 1 февраля 2023 г. существительное

он · красный · i · ти hə-ˈred-ət-ē

1

: гены и генетические признаки, экспрессию которых они контролируют и которые передаются от родителей

2

: передача генов и генетических признаков от родителей к потомству

наследственность

существительное

он · красный · i · ти hə-ˈred-ət-ē

1

: сумма качеств и потенциальных возможностей, генетически полученных от предков

сравнить мейоз

Еще от Merriam-Webster о

наследственности

Тезаурус: Все синонимы и антонимы слова наследственность

Английский: Перевод наследственность для говорящих на испанском языке

Britannica English: Перевод наследственности для говорящих на арабском языке

Britannica. com: Энциклопедическая статья о наследственности

Последнее обновление: 26 января 2023 г. — Обновлены примеры предложений

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

Наследственность: факты (Научный путь: Общественное телевидение Айдахо)

• Дом
• Факты
• Ссылки
• Игры
• Учителя
• Книги
• Глоссарий
• Видео

Вам когда-нибудь говорили: «Ты прямо как твой отец!» или «У твоей бабушки были такие же кудрявые волосы!» или «У тебя глаза твоей матери!» или «Ты получил свои веснушки от своего дедушки!» Почему дети похожи на своих родителей? Почему братья и сестры внешне похожи, но отличаются друг от друга? Почему ты так выглядишь?

Ответ: наследственность. Наследственность означает, что черты передаются от родителей к детям. Это относится не только к людям, но и к животным, растениям и всем живым существам. Как работает этот процесс? Наука, изучающая наследственность, называется генетикой, а ученые, изучающие, как признаки передаются от одного поколения к другому, называются генетиками. Это довольно новая, но увлекательная наука. Давайте узнаем больше о том, что делает вас «ВАМИ».

Унаследованные черты

Наследуемые признаки — это те характеристики, которые передаются от родителей детям. Это черты, с которыми вы родились. Вы можете слышать, как люди говорят, что определенная черта, например рыжие волосы, «передается по наследству». У людей эти черты включают цвет глаз, цвет волос, рост, вьющиеся или прямые волосы, а также черты лица, такие как ямочки, веснушки, ямочка на подбородке или форма носа. Также могут быть унаследованы особые способности к спорту или музыке. У животных унаследованными чертами могут быть цвет меха, наличие перьев, стадный инстинкт, размер или скорость. У растений унаследованные признаки могут включать в себя высокий или низкий рост, маленькие или большие плоды и цвет цветков.

Узнайте больше об унаследованных чертах человека, которые передаются из поколения в поколение.

Отец генетики

В прошлом люди всегда знали, что черты передаются по наследству. Они знали, что детеныши живых существ похожи, но не совсем на своих родителей. Однако никто толком не понимал, как это работает, пока Грегор Мендель, австрийский монах, не начал экспериментировать с растениями гороха в своем саду. С 1856 по 1864 год Мендель вырастил тысячи растений гороха, наблюдая за родительскими растениями, их потомками и последующими поколениями. Почему два родительских растения, одно с зеленым горошком, а другое с желтым горошком, дают растения только с желтым горошком? Почему два из этих новых растений, оба с желтым горошком, затем дали растение с зеленым горошком? Он тщательно записывал такие признаки, как цвет и форма стручка, цвет и форма внутренней части гороха, положение и цвет цветка, а также длина стебля.

После долгих экспериментов Мендель узнал некоторые важные факты, которые стали известны как законы наследования:

• В потомстве растения проявляется только одна форма признака; унаследованные признаки не смешиваются. Некоторые черты доминируют (сильнее) над другими чертами и, если они присутствуют, проявятся в потомстве. Но рецессивные (более слабые) признаки все еще могут передаваться потомству и проявляться в следующем поколении.
• Даже если растение может нести две формы признака, каждое потомство получает только одну единицу наследования от каждого родителя.
• Различные черты наследуются независимо. У гороха признак формы стручка может не иметь ничего общего с признаком длины стебля.

Несмотря на то, что работа Менделя не была широко известна до 30 лет после его смерти, его открытия остаются основой генетической науки. Узнайте больше об «отце генетики».

Хромосомы, гены и ДНК

Мендель никогда не использовал слова «гены» или «генетика», потому что этих слов еще не существовало. Он объяснил, как работают гены, не понимая, что они из себя представляют. Сегодня мы понимаем, что наследственность происходит внутри клеток живых организмов.

Национальный институт исследования генома человека (NHGRI)

Все живые существа, включая все растения, животных и людей, состоят из клеток. Все человеческие существа начинаются как одна единственная клетка и вырастают до триллионов крошечных клеток. У людей есть клетки кожи, клетки мозга, клетки костей и многое другое. У разных клеток разные задачи, помогающие нашему телу функционировать. Каждая клетка содержит ядро, а в ядре каждой клетки находится 46 хромосом, расположенных в виде 23 спиральных пар. Каждый человек получает половину своих хромосом от отца и половину от матери. Другие растения и животные имеют разное число хромосом.

Эти хромосомы внутри клеточного ядра состоят из удивительной молекулы, называемой дезоксирибонуклеиновой кислотой, более известной как ДНК. ДНК имеет форму спиральной двойной спирали или длинной закрученной лестницы. ДНК похожа на компьютерную программу внутри клетки; он содержит все инструкции, которые сообщают клетке, как расти и что делать. ДНК содержит всю информацию, необходимую для того, чтобы сделать рыбу рыбой, розу розой, а вас ВАМИ. ДНК каждого человека подобна уникальному коду, который находится в каждой клетке его тела.

Участки ДНК, называемые генами, содержат информацию о чертах каждого человека, например, невысокий он или высокий, голубые или карие глаза, мальчик это или девочка. Вы можете думать о генах как о «рецептах» для создания белков, необходимых для всей жизни. У человека около 25 000 генов. Часто несколько генов работают вместе, чтобы определить признаки. Изучение того, какой признак контролируется какими генами, является работой ученых-генетиков.

Национальная медицинская библиотека США 9ДНК 0004 состоит из нуклеотидов четырех различных типов: G (гуанин), C (цитозин), A (аденин) и T (тимин). Эти четыре основы, присутствующие в каждом живом существе, по-разному комбинируются, создавая инструкции для клеток. Например, часть кода может выглядеть так: ATC TGA GGA AAT GAC CAG. Существуют миллиарды различных комбинаций. Именно порядок букв в коде отличает каждый вид организма.

Все люди имеют одинаковые гены, расположенные в одном и том же порядке. Около 99,9% последовательности ДНК у всех одинаковы. Именно эти 0,1% генетического кода объясняют все различия между людьми. Эти небольшие различия между нами делают каждого из нас уникальным. Мы также имеем около 96% общего ДНК с шимпанзе и 85% с мышами.

NHGRI

Ученые впервые определили структуру ДНК в 1953 году. В 2001 году ученые описали последовательность всего генома человека — всего ДНК в клетке, около 3 миллиардов букв! Потребовалось бы 200 книг по 1000 страниц, чтобы содержать всю эту информацию для одного человека. Они идентифицировали геномы и других видов. Основная работа по пониманию геномов еще впереди. Узнайте больше о генах и ДНК.

Модели наследственности

Поскольку каждый новый организм получает половину своих хромосом от матери и половину от отца, как определить, какие черты проявляются у ребенка? Почему две сестры выглядят по-разному, если они получили свои гены от одних и тех же родителей? Гены наследуются по определенным схемам. Грегор Мендель выяснил закономерности наследственности своих растений гороха, и ученые продолжают изучать эти закономерности сегодня.

Внутри молекулы ДНК есть разделы информации, называемые генами, которые сообщают клетке, как производить белки, которые приводят к признакам. Но важно помнить, что каждый ребенок наследует две копии каждого гена, по одной от каждого родителя. Для каждого гена копия, передаваемая от родителя, случайна и может быть разной для каждого потомка. Две копии, которые получает ребенок, могут быть одинаковыми или разными. Конкретный образец в гене называется аллелью. Например, один конкретный аллель гена цвета волос делает волосы черными.

Некоторые формы генов более доминантны, чем другие. Например, аллель кареглазых является доминантным, а аллель голубоглазых — рецессивным. Если ребенок получает ген кареглазости от отца и ген голубоглазости от матери, говорят, что он или она гетерозиготны (два разных аллеля) по этому признаку. Доминантная версия подавляет рецессивную, и у ребенка будут карие глаза. Чтобы иметь голубые глаза, ребенок должен получить два рецессивных аллеля голубоглазости и считается гомозиготным (два одинаковых аллеля) по этому признаку.

Мендель понял это, когда работал с зеленым и желтым горошком. Аллель желтого горошка доминирует над аллелем зеленого горошка. На этой диаграмме показано, что произошло, когда он скрестил гомозиготное растение желтого гороха с гомозиготным растением зеленого гороха.

Во 2-м поколении оба ребенка были гетерозиготными желтыми. В 3-м поколении (внуки) у 3 были желтые горошины, у одного — зеленые.

Вы видите, как у кареглазых родителей может родиться голубоглазый ребенок, несмотря на то, что карие глаза доминируют? Помните, что у каждого родителя есть два гена цвета глаз, которые они получили от своих родителей. Когда мы пишем выражение для унаследованных генов, мы пишем одну букву, обозначающую ген от матери, и одну, представляющую ген от отца. Доминантные гены пишутся заглавными буквами, а рецессивные — строчными. Например, доминантный ген кареглазости записывается B , а рецессивный ген голубоглазости записывается b . Таким образом, если отец несет ген кареглазых ( B ) и ген голубоглазых ( b ), его цвет глаз можно записать как Bb . У него карие глаза, потому что кареглазый аллель B является доминантным. Но он по-прежнему является носителем рецессивного гена голубоглазости ( b ) и может передать этот ген голубоглазости ( b ) своему ребенку. Если мать ребенка также передаст ген голубоглазости ( b ), ребенок будет иметь два гена голубоглазости ( bb ) и, следовательно, иметь голубые глаза.

Эти закономерности легче понять с помощью квадрата Пеннета. Квадрат Пеннета показывает все возможные комбинации генов цвета глаз двух родителей. Мать Bb , карие глаза, а отец Bb , карие глаза. Тем не менее, вероятность того, что у их ребенка будут голубые глаза ( bb ), составляет один к четверти (25%).

Поскольку у них общие гены, дети в семье похожи на своих родителей и друг на друга. Но уникальные комбинации генов дают каждому человеку уникальный набор унаследованных характеристик. Узнайте больше о закономерностях наследственности.

Вариация и мутация

Когда два родителя передают свои гены потомству, смешение генов приводит к генетической изменчивости. Изменчивость – это различие в генах между особями или группами. Генетическая изменчивость важна, потому что она помогает популяциям меняться с течением времени. У любого вида у некоторых особей в популяции будут вариации, которые с большей вероятностью помогут им выжить. Изменения, которые помогают организму выжить, передаются их потомству. В течение многих поколений успешная вариация может стать признаком этой популяции.

Мутация — это естественный процесс, вызывающий изменение кода или информации ДНК. Иногда часть гена отсутствует или нуклеотиды встречаются в другом порядке. Изменения в генах могут привести к изменениям в белках, образующихся в клетках, что может вызвать изменения в признаках. В большинстве случаев результатом является небольшое изменение, которое не является ни плохим, ни хорошим. Из-за популярных историй мы иногда думаем о «мутанте» как о чем-то плохом или страшном, но в большинстве случаев мутация — это просто различие, создающее вариацию.

Однако иногда в последовательности ДНК происходят изменения или мутации, которые приводят к проблемам со здоровьем. Иногда есть измененные гены, которые связаны с определенными заболеваниями или состояниями. Возможно, изменение одного нуклеотида может вызвать проблемы. Некоторые из этих проблемных генов могут передаваться от родителей, даже если родители не болеют. Генетики изучают ДНК, чтобы узнать, какая часть кода может вызывать проблемы.

Гены — это еще не все!

Каждый человек уникален. Вы единственный ВЫ, который когда-либо жил или когда-либо будет жить. Никто другой не выглядит и не ведет себя точно так же, как вы. Одной из причин этого является ваша ДНК, которая отличается от ДНК любого другого человека. Ваша ДНК — это то, что отличает вас от лягушки, дерева или даже вашего лучшего друга.

Но даже однояйцевые близнецы, имеющие абсолютно одинаковую ДНК, не совсем похожи. У каждого близнеца есть своя индивидуальность, таланты, симпатии и антипатии. Различия между близнецами не связаны с их генами, потому что ДНК — не единственное, что делает вас тем, кто вы есть. Окружающая среда, в которой вы живете, люди, которых вы знаете, и опыт, который у вас есть, работают вместе с вашими генами, чтобы сделать вас «ВАМИ». Ученые работают над тем, чтобы лучше понять, как гены и окружающая среда взаимодействуют, влияя на черты.

Окружающая среда может влиять даже на унаследованные черты. Растение может иметь гены определенной высоты, но плохие условия выращивания или засуха могут помешать растению вырасти до такой высоты. Собака-ретривер может унаследовать инстинкт преследовать вещи и возвращать их, но вместо этого ее можно научить переворачиваться. В то время как гены человека могут определять определенный цвет волос, химические вещества или солнечный свет могут изменить этот цвет. Ребенок может унаследовать музыкальные или спортивные способности, но для того, чтобы стать футболистом или пианистом, все равно требуется практика и усилия. Человек может родиться с повышенным риском сердечных заболеваний, но употребление здоровой пищи и физические упражнения могут снизить этот риск.

Делать правильный выбор для своего тела и разума так же важно, как и то, что дают вам ваши гены. Ваша ДНК может решать, из чего вы сделаны и как вы выглядите, но вы сами решаете, что делать со своей жизнью.

Генетическая наука в действии

Ученые многое узнали о наследственности, генах и ДНК за последние 50 лет. Они применяют эти знания, чтобы помочь нашей планете и улучшить жизнь людей.

• Поскольку каждый человек имеет уникальную последовательность ДНК, криминалисты могут использовать доказательства ДНК для идентификации преступников. Например, волосы, найденные на месте преступления, можно проанализировать, чтобы определить, точно ли они совпадают с ДНК подозреваемого.
• Науку о ДНК можно использовать в сельском хозяйстве, чтобы сделать сельскохозяйственные культуры более продуктивными или устойчивыми к болезням или вредителям. Хотя фермеры всегда скрещивали культуры, чтобы получить желаемые признаки, ученые теперь идентифицировали гены, определяющие определенные признаки растений, такие как количество и размер зерен кукурузы. Генетически модифицированные организмы (ГМО) создаются путем вставки генов определенных признаков в геном. Это приводит к улучшению урожая, но некоторые люди обеспокоены тем, что генетическая модификация продуктов питания может привести к нежелательным побочным эффектам.
• Используя компьютеры, которые могут выполнять поиск в длинном наборе инструкций, составляющих ДНК человека, ученые могут обнаруживать ошибки в схеме, вызывающие определенные заболевания. Люди, у которых есть эти гены, часто могут предпринять шаги, чтобы избежать или снизить риск заболевания. Ученые также экспериментируют с генной терапией, при которой дефектный ген заменяется нормальным. Продолжающиеся исследования могут привести к новым способам лечения или даже профилактики заболеваний.
• Ученые могут проанализировать ДНК вымирающих животных и узнать о них больше. Затем эту информацию можно использовать для защиты животных в дикой природе, их разведения в зоопарках, сохранения их среды обитания и увеличения генетической изменчивости. Анализ ДНК также используется, чтобы определить, была ли охота на животное незаконной.
• Ученые научились клонировать определенные организмы. При клонировании новый организм является точной генетической копией другого. Клонирование используется, чтобы помочь ученым изучать болезни и разрабатывать новые лекарства. Забавно думать о возвращении к жизни вымерших динозавров путем клонирования, но маловероятно найти хорошо сохранившуюся ДНК возрастом 65 миллионов лет.
• Будущее широко открыто для изучения и использования генетических технологий.