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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Grundlagen der Genetik. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen Die Menschheit brauchte mehr als 2500 Jahre, um die Vererbungsmuster aufzudecken. "... Alte Naturphilosophen und Ärzte konnten die Phänomene der Vererbung aufgrund der begrenzten und teilweise fehlerhaften Kenntnisse der Anatomie und Physiologie der Fortpflanzungsorgane und der Prozesse der Befruchtung und sogar der Entwicklung nicht richtig verstehen", bemerkt der bekannte Sowjet Genetiker A. E. Gaisinovich. "Sie hatten die am besten zugänglichen Studienstrukturen von Tieren, und es ist nicht verwunderlich, dass sie die bei Tieren gefundenen Merkmale der Anatomie ihrer Geschlechtsorgane auf den Menschen übertragen haben ... Der Ursprung des männlichen Samens war in der Antike unbekannt, und dies führte zu falschen Vorstellungen über die Bildung des Samens aus Partikeln, die von allen Organen des Körpers getrennt wurden und ihre Form und Struktur in Miniaturform wiederholten. Es war in der Tat die erste Vererbungstheorie, die bis zu ihrer Wiederbelebung im XNUMX. Jahrhundert eine außergewöhnliche Vitalität zeigte Charles Darwin in seiner Hypothese der Pangenese ... "Zwei Standpunkte kämpften. Der erste, der die Existenz des weiblichen Samens und seine Teilnahme an der Befruchtung zuließ. Und der zweite, einer der klügsten Vertreter, von denen Aristoteles war. Er glaubte, dass die Die Form des zukünftigen Embryos wird nur durch den männlichen Samen bestimmt Die Entwicklung der epigenetischen Theorie von Aristoteles und die Theorie der Pangenese und Präformation haben einen jahrhundertelangen Kampf hinter sich. „Im XNUMX. Jahrhundert von W. Harvey wiederbelebt“, schreibt A.E. Gaisinovich, „wurde sie dennoch von den meisten Biologen aufgrund der Beobachtungen von Mikroskopikern des XNUMX.–XNUMX. Jahrhunderts abgelehnt.“ Erst in der zweiten Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts wurde die Lehre der Präformation erschüttert und neue Versuche unternommen, epigenetische Entwicklungs- und Vererbungstheorien zu formulieren, die auf der Erkenntnis der Existenz männlicher und weiblicher Samen und dem Prinzip der Pangenese beruhen (P. Maupertuis, J. Buffon). legte die ersten Grundlagen der Embryologie, jedoch blieb ihm das Wissen um das Wesen der Befruchtungsvorgänge verborgen, und seine Vorstellungen über die Phänomene der Variabilität und Vererbung waren verfrüht und irrig.Ein großer Fortschritt in der Erforschung der Vererbungsphänomene war die Verwendung von Pflanzen für Experimente zu ihrer Hybridisierung. Die Experimente von Züchtern des XNUMX. Jahrhunderts bestätigten schließlich die Existenz zweier Geschlechter bei Pflanzen, die in der Antike vage angenommen wurden, und ihre gleichberechtigte Beteiligung an den Phänomenen der Vererbung (I. Ke Lreiter und viele andere). Die Doktrin der Unveränderlichkeit der Arten und ihre imaginäre Bestätigung während der interspezifischen Hybridisierung erlaubte es ihnen jedoch nicht, die unabhängige Weitergabe einzelner Arten und individueller Merkmale durch Vererbung zuverlässig zu beweisen. Dies war ein großes Verdienst des Mönchs-Wissenschaftlers Gregor Mendel, der zu Recht als Begründer der Vererbungslehre gilt. Gregor Johann Mendel (1822–1884) wurde in Heisendorf in Schlesien in eine Bauernfamilie geboren. In der Grundschule zeigte er hervorragende mathematische Fähigkeiten und setzte seine Ausbildung auf Drängen seiner Lehrer am Gymnasium in der kleinen nahe gelegenen Stadt Opava fort. Für die weitere Ausbildung Mendels fehlte jedoch das Geld in der Familie. Mit Mühe schafften sie es, den Gymnasialkurs zu absolvieren. Die jüngere Schwester Teresa kam zur Rettung: Sie spendete die für sie angesammelte Mitgift. Mit diesen Mitteln konnte Mendel noch einige Zeit an Universitätsvorbereitungskursen studieren. Danach versiegten die Mittel der Familie vollständig. Der Ausweg wurde vom Mathematikprofessor Franz vorgeschlagen. Er empfahl Mendel, in das Augustinerkloster in Brünn einzutreten. An der Spitze stand damals Abt Cyril Napp, ein Mann mit weitreichenden Ansichten, der die Wissenschaft förderte. Im Jahr 1843 trat Mendel in dieses Kloster ein und erhielt den Namen Gregor (bei seiner Geburt erhielt er den Namen Johann). Vier Jahre später schickte das Kloster den 1851-jährigen Mönch Mendel als Lehrer an eine weiterführende Schule. Anschließend studierte er von 1853 bis XNUMX Naturwissenschaften, insbesondere Physik, an der Universität Wien und wurde anschließend Lehrer für Physik und Naturwissenschaften an einer echten Schule in der Stadt Brünn. Seine vierzehnjährige Lehrtätigkeit wurde sowohl von der Schulleitung als auch von den Schülern sehr geschätzt. Nach den Erinnerungen des letzteren war Mendel einer der beliebtesten Lehrer. In den letzten fünfzehn Jahren seines Lebens war Mendel Abt des Klosters. Seit seiner Jugend interessierte sich Gregor für Naturwissenschaften. Mendel war eher ein Amateur als ein professioneller Biologe und experimentierte ständig mit verschiedenen Pflanzen und Bienen. 1856 begann er mit der klassischen Arbeit zur Hybridisierung und Analyse der Vererbung von Merkmalen bei Erbsen. Mendel arbeitete in einem winzigen Klostergarten, weniger als zweieinhalb Morgen. Er säte acht Jahre lang Erbsen und manipulierte zwei Dutzend Sorten dieser Pflanze, die sich in Blütenfarbe und Samenart unterschieden. Er führte zehntausend Experimente durch. Er untersuchte die Form von Samen in Pflanzen, die durch Kreuzungen entstanden waren, um die Übertragungsmuster nur eines Merkmals („glatt – faltig“) zu verstehen, und analysierte 7324 Erbsen. Er untersuchte jeden Samen mit einer Lupe, verglich seine Form und machte sich Notizen. Mendel formulierte den Zweck dieser Versuchsreihe folgendermaßen: „Die Aufgabe des Versuchs bestand darin, diese Veränderungen für jedes Paar unterschiedlicher Merkmale zu beobachten und das Gesetz festzulegen, nach dem sie in aufeinanderfolgenden Generationen verlaufen.“ Daher ist der Versuch geteilt entsprechend der Anzahl konstanter Unterscheidungsmerkmale in eine Anzahl separater Experimente. Mit Mendels Experimenten begann ein weiterer Countdown, dessen Hauptunterscheidungsmerkmal Mendels erneut eingeführte hybridologische Analyse der Vererbung individueller Merkmale von Eltern auf Nachkommen war. Aber gerade das erlaubte dem bescheidenen Lehrer der Klosterschule, ein vollständiges Bild des Arbeitszimmers zu sehen; um es erst zu sehen, nachdem man die Zehntel und Hundertstel aufgrund der unvermeidlichen statistischen Schwankungen vernachlässigen musste. Erst dann offenbarten ihm die vom Forscher buchstäblich „markierten“ Alternativmerkmale etwas Sensationelles: Bestimmte Kreuzungsarten bei unterschiedlichen Nachkommen ergeben ein Verhältnis von 3:1, 1:1 oder 1:2:1. Mendel wandte sich an die Arbeit seiner Vorgänger, um eine Vermutung zu bestätigen, die ihm durch den Kopf gegangen war. Diejenigen, die der Forscher als Autoritäten ansah, kamen zu unterschiedlichen Zeiten und jeder auf seine eigene Weise zu einer allgemeinen Schlussfolgerung: Gene können dominante (suppressive) oder rezessive (unterdrückte) Eigenschaften haben. Und wenn das so ist, schlussfolgert Mendel, dann führt die Kombination heterogener Gene genau zu der Aufspaltung von Merkmalen, die in seinen eigenen Experimenten beobachtet wird. Und zwar in genau den Verhältnissen, die anhand seiner statistischen Analyse berechnet wurden. „Überprüfung der Harmonie der Algebra“ der laufenden Veränderungen in den resultierenden Generationen von Erbsen, führt der Wissenschaftler Buchstabenbezeichnungen ein. Er schreibt den dominanten Zustand groß und den rezessiven Zustand desselben Gens klein. Kombinationszeilen multiplizieren. (A + 2Aa + a) x (B-2Bb + b) findet Mendel alle möglichen Kombinationstypen. „Die Reihe besteht also aus 9 Mitgliedern, von denen 4 in ihr jeweils einmal vorgestellt werden und in beiden Merkmalen konstant sind; die Formen AB, ab sind der ursprünglichen Art ähnlich, die anderen beiden stellen neben ihnen die einzigen möglichen konstanten Kombinationen dar.“ zwischen den kombinierten Zeichen A, a, B, b. Vier Mitglieder kommen jeweils zweimal vor und sind in einem Merkmal konstant, im anderen hybrid. Ein Mitglied kommt viermal vor und ist in beiden Merkmalen hybrid ... Diese Serie ist zweifellos eine Kombinationsserie wobei Term für Term beide Entwicklungsreihen für die Zeichen A und a, B und b sind. Als Ergebnis kommt Mendel zu folgenden Schlussfolgerungen: „Die Nachkommen von Hybriden, die mehrere signifikant unterschiedliche Merkmale in sich vereinen, sind Mitglieder einer Kombinationsreihe, in der die Entwicklungsreihen jedes Paares unterschiedlicher Merkmale verbunden sind.“ Dies beweist gleichzeitig, dass das Verhalten in a Hybridkombination jedes Paars unterschiedlicher Merkmale ist unabhängig von anderen Unterschieden in beiden Ursprungspflanzen", und daher können "konstante Merkmale, die in verschiedenen Formen einer verwandten Pflanzengruppe vorkommen, in alle Verbindungen eingehen, die nach den Kombinationsregeln möglich sind". Zusammengefasst sehen die Ergebnisse der Arbeit des Wissenschaftlers so aus: 1) alle Hybridpflanzen der ersten Generation sind gleich und zeigen das Merkmal eines Elternteils; 2) bei Hybriden der zweiten Generation treten Pflanzen mit dominanten und rezessiven Merkmalen im Verhältnis 3: 1 auf; 3) zwei Charaktere in den Nachkommen verhalten sich in der zweiten Generation unabhängig voneinander. 4) es ist notwendig, zwischen Merkmalen und ihren erblichen Neigungen zu unterscheiden (Pflanzen mit dominanten Merkmalen können latent das Zeug zu rezessiven Merkmalen tragen); 5) Die Assoziation von männlichen und weiblichen Gameten ist zufällig in Bezug auf die Neigungen, welche Charaktere diese Gameten tragen. Im Februar und März 1865 berichtete eines ihrer ordentlichen Mitglieder, Gregor Mendel, in zwei Berichten auf Sitzungen des provinziellen wissenschaftlichen Kreises, der Gesellschaft der Naturforscher der Stadt Brünn, über die Ergebnisse seiner langjährigen Forschung, die 1863 abgeschlossen wurde . Obwohl seine Berichte von den Kreismitgliedern eher kühl aufgenommen wurden, entschloss er sich, sein Werk zu veröffentlichen. Das Licht der Welt erblickte sie 1866 in den Werken einer Gesellschaft namens „Experimente zu Pflanzenhybriden“. Die Zeitgenossen verstanden Mendel nicht und schätzten seine Arbeit nicht. Zu einfach, unausgeklügelt erschien ihnen ein Schema, in das sich ohne Schwierigkeiten und Knarren komplexe Phänomene einfügten, die aus Sicht der Menschheit die Grundlage einer unerschütterlichen Evolutionspyramide bildeten. Zudem gab es Schwachstellen in Mendels Konzept. So schien es zumindest seinen Gegnern. Und der Forscher selbst auch, denn er konnte ihre Zweifel nicht ausräumen. Einer der "Schuldigen" seines Versagens war ein Falke. Der Botaniker Karl von Negeli, Professor an der Universität München, schlug dem Autor nach der Lektüre von Mendels Werk vor, die von ihm entdeckten Gesetze an einem Falken zu überprüfen. Diese kleine Pflanze war Naegelis Lieblingsmotiv. Und Mendel stimmte zu. Er investierte viel Energie in neue Experimente. Der Habicht ist für eine künstliche Kreuzung eine äußerst ungünstige Pflanze, da er sehr klein ist. Ich musste mein Sehvermögen anstrengen, aber es wurde immer schlimmer. Die aus der Kreuzung des Habichts gewonnenen Nachkommen hielten sich nicht an das Gesetz, da er glaubte, dass es für alle richtig sei. Nur Jahre nachdem Biologen die Tatsache einer anderen, nicht-sexuellen Fortpflanzung des Habichts festgestellt hatten, wurden die Einwände von Professor Negeli, Mendels Hauptgegner, von der Tagesordnung gestrichen. Aber leider waren weder Mendel noch Negeli selbst bereits tot. Sehr bildlich, der größte sowjetische Genetiker Akademiker B.L. Astaurov: „Das Schicksal von Mendels klassischem Werk ist pervers und dem Drama nicht fremd. Obwohl er sehr allgemeine Vererbungsgesetze entdeckte, klar zeigte und weitgehend verstand, war die damalige Biologie noch nicht gereift, um ihre grundlegende Natur zu erkennen. Mendel selbst sah mit erstaunlicher Einsicht die universelle Bedeutung der auf Erbsen entdeckten voraus und erhielt einige Beweise für ihre Anwendbarkeit auf einige andere Pflanzen (drei Arten von Bohnen, zwei Arten von Levkoy, Mais und Nachtschönheit). Seine hartnäckigen und langwierigen Versuche jedoch Die Anwendung der gefundenen Muster auf die Kreuzung zahlreicher Habichtsarten und -arten berechtigte keine Hoffnungen und erlitt ein komplettes Fiasko. „Wie glücklich war die Wahl des ersten Objekts (Erbsen), ebenso erfolglos war das zweite. Erst viel später, schon in In unserem Jahrhundert wurde klar, dass die eigentümlichen Vererbungsmuster von Merkmalen bei einem Falken eine Ausnahme sind, die nur die Regel bestätigt, was zu Mendels Zeiten niemand konnte zu reifen, dass die von ihm vorgenommenen Kreuzungen von Habichtskraut-Sorten tatsächlich nicht stattgefunden haben, da sich diese Pflanze ohne Bestäubung und Befruchtung auf jungfräuliche Weise durch die sogenannte "Apogamie" vermehrt. Das Scheitern sorgfältiger und anstrengender Experimente, die einen fast vollständigen Verlust des Sehvermögens verursachten, die belastenden Pflichten eines Prälaten, die auf Mendel fielen, und fortgeschrittene Jahre zwangen ihn, seine Lieblingsstudien aufzugeben. Ruhm und Ehre werden Mendel nach dem Tod zuteil werden. Er wird das Leben verlassen, ohne die Geheimnisse des Falken zu lüften, der nicht in die Gesetze der Einheitlichkeit der Hybriden der ersten Generation und der Charakteraufspaltung der von ihm abgeleiteten Nachkommen "passte". Zu früh meldete der große Entdecker seine Entdeckungen der wissenschaftlichen Welt. Letzterer war dazu noch nicht bereit. Erst im Jahr 1900, als die Mendelschen Gesetze wiederentdeckt wurden, war die Welt erstaunt über die Schönheit der Logik des Experiments des Forschers und die elegante Genauigkeit seiner Berechnungen. Und obwohl das Gen weiterhin eine hypothetische Erbeinheit war, verschwanden schließlich die Zweifel an seiner Materialität. Die revolutionäre Rolle des Mendelismus in der Biologie wurde immer deutlicher. In den frühen dreißiger Jahren unseres Jahrhunderts waren die Genetik und die ihr zugrunde liegenden Gesetze von Mendel zur anerkannten Grundlage des modernen Darwinismus geworden. Der Mendelismus wurde zur theoretischen Grundlage für die Entwicklung neuer ertragreicher Kulturpflanzensorten, ertragreicherer Nutztierrassen, nützlicher Arten von Mikroorganismen und gab Impulse für die Entwicklung der medizinischen Genetik. berühmter Physiker Erwin Schrödinger glaubte, dass die Anwendung der Mendelschen Gesetze gleichbedeutend sei mit der Einführung des Quantenprinzips in die Biologie Autor: Samin D. K.
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