Значение генетики для других наук и практики

Характерная черта методологии генетики состоит в том, что она оперирует дискретными индивидуальными единицами наслед­ственной информации — генами. Этот подход определяет не толь­ко место генетики среди других биологических дисциплин, но в еще большей мере — место генетики в общей системе естествен­ных наук. Благодаря открытиям Г. Менделя биология наряду с физикой и химией с начала XX столетия участвовала в формиро­вании современного атомистического мировоззрения, основателя­ми которого были Демокрит (460—370 г. до н. э.) и Эпикур (341—270 г. до н. э.).

Современная генетика вместе с ее практическими отраслями является частью общечеловеческой науки, которая в значитель­ной мере исходит из того, что окружающий мир слагается из неких элементарных сущностей. Физика и химия оперируют моле­кулами, атомами и элементарными частицами, биология — индиви­дуумами, клетками и генами.

Положение генетики среди других биологических наук опреде­ляет предмет ее исследования — наследственность и изменчи­вость — свойства, универсальные для всех живых существ.

Генетика и селекция. Генетика представляет собой теорети­ческую основу селекции растений, животных и микроорганизмов. Опираясь на частную генетику различных объектов, селекционеры подбирают исходный материал для создания новых пород живот­ных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. При этом при­меняются различные системы скрещиваний, метод гибридологи­ческого анализа, индуцирование мутаций и т. д. Так, «зеленая революция» последних лет в значительной степени основывалась на использовании карликовых мутантов различных злаков. Низко­рослые, короткостебельные формы пшеницы, риса, ячменя и дру­гих растений устойчивы к полеганию и удобны для машинной уборки, что значительно сокращает потери урожая. Широкое рас­пространение получили методы полиплоидизации растений — умножения числа хромосомных наборов. Полиплоиды обычно мощнее своих диплоидных сородичей и более урожайны. Человек издавна использует естественные полиплоидные формы пшеницы, им созданы искусственные полиплоиды ржи, сахарной свеклы, земляники, арбуза и других культур. Гетерозис, или гибридная мощность растений, открытая И. Г. Кельрейтером, также находит применение в селекции сельскохозяйственных растений и живот­ных. Так, в растениеводстве широко распространены межлинейные и сортолинейные гибриды кукурузы и сорго.

Основываясь на менделевских закономерностях, селекционеры выводят новые породы пушных зверей с различными окрасками и оттенками меха (норка, лисица, ондатра, кролик и др.).

Методы генетики активно используются в рыбоводстве, птице­водстве. Селекция на основе генетики количественных признаковприменяется для повышения мясной и молочной продуктивности скота, а также для повышения урожайности растений.Большую роль мутационная селекция сыграла в развитии микробиологической промышленности: при создании штаммов — продуцентов белково-витаминных концентратов из дрожжей, про­дуцентов антибиотиков, витаминов, аминокислот и других биоло­гически активных веществ на основе массового выращивания низ­ших грибов и бактерий.Новейшие методы генной инженерии применяются для выведе­ния штаммов бактерий и дрожжей,синтезирующих гормоны роста животных, интерферон человека, антиген вируса гепатита и других вирусов, необходимые для борьбы с инфекционными заболева­ниями. Развивается клеточная и генная инженерия высших расте­ний, позволяющая переносить гены одних видов и родов растений в другие. Например, при использовании культуры соматических клеток ген фазеолина (основного запасного белка) бобов перене­сен в клетки подсолнечника.Гибридизация соматических клеток растений позволяет объ­единять геномы видов, никогда не скрещивающихся в природе. Так получены соматические гибриды картофеля и томата, различ­ных декоративных растений и др.Генетика и медицина. Развитие генетики человека привело к пониманию того, что наряду с заболеваниями, которые вызывают бактериальные, вирусные и другие инфекции, существует значи­тельное число (около 2500) наследственных заболеваний. Генети­ческая гетерогенность человеческой популяции включает целый ряд аномалий обмена веществ, нарушений конституции и психи­ческих заболеваний, причиной которых являются генные мутации и хромосомные аберрации. Известный генетик Ф. Г. Добжанский писал: «Если мы сохраняем слабых и генетически больных и даем им возможность продолжения рода, мы можем опасаться заката генетического. Но если мы дадим им умереть или страдать, в то время как можем помочь, мы, несомненно, предвидим закат мо­ральный».Ранняя диагностика некоторых наследственных заболеваний позволяет вовремя вмешаться в течение болезни и посредством диетологических или медикаментозных воздействий предотвратить аномальное развитие и гибель больного. Так можно избежать тра­гических последствий и нормализовать развитие новорожденных, больных галактоземией, не усваивающих молочный сахар, или больных фенилкетонурией, чувствительных к ароматическим ами­нокислотам, если исключить из их рациона нежелательные соеди­нения.Ранняя диагностика наследственных заболеваний до рождения ребенка или определение гетерозиготного носительства генных и хромосомных аномалий позволяет избежать нежелательных по­следствий путем планирования семьи. Большую роль при этом играет медико-генетическое консультирование населения.До последнего времени излечение наследственных заболеванийбыло невозможно. Все разработанные меры лишь устраняли симп­томы заболеваний. Развивающаяся техника генной инженерии в ближайшем будущем обещает возникновение новой области ме­дицины — генотерапии, благодаря которой можно будет исправить или заменить аномальные части генетического материала.Генетика и экология. Хозяйственная деятельность человека часто связана с вмешательством в естественные природные про­цессы, вследствие чего сокращается площадь лесов, изменяется водный баланс, появляются загрязняющие примеси в водоемах, воздухе и почве. Прогнозирование и предотвращение возможных нежелательных последствий такого вмешательства невозможны без знания как экологии, так и генетики и прежде всего знания генетики популяций, которая оперирует большими численностями организмов, обменивающихся генами в естественных условиях. При этом необходимо предусматривать сохранение оптимальных размеров и условий существования популяций растений, животных и микроорганизмов. Сохранение их генофонда — это сохранение неоценимого природного богатства генов, которые в дальнейшем могут быть использованы человеком в селекционном процессе.Не случайно великий советский генетик Н. И. Вавилов еще в 1926 г. обратил внимание на те области земного шара, которые согласно его теории являются центрами происхождения многих культурных растений. Эти области особенно богаты разнообразием генофонда и нуждаются в пристальном внимании экологов и гене­тиков.Очень важный аспект экологической генетики — изучение му­тагенной активности разнообразных физических и химических агентов, используемых человеком. Распространение в нашем оби­ходе мутагенов может повысить концентрацию аномальных генов, увеличить вероятность наследственных заболеваний. Поэтому каж­дое новое воздействие, каждое новое вещество, предназначенное для медицины, сельского хозяйства или пищевой промышленности, проходит испытание на генетическую активность. Для этого гене­тики создают специальные тест-системы: штаммы микроорганиз­мов, культуры дрозофилы, линии мышей, культуры клеток живот­ных и человека. И только убедившись, что то или иное вещество — не мутаген, можно использовать его для тех или иных целей. Особая важность такой службы генетической безопасности ста­новится очевидной, если учесть, что почти 90 % мутагенов яв­ляются канцерогенами.Генетика и другие биологические науки. Методы и принципы генетики находят применение во всей системе биологических наук.Как можно убедиться в дальнейшем, дискретность генов отра­жает дискретность кодируемых ими макромолекул — белков и ри­бонуклеиновых кислот. Именно поэтому генетика наряду с био­химией стала основой молекулярной биологииСовременная так называемая синтетическая теория эволюции вобрала в себя значительную часть генетической методологии на основе развития теории Ч. Дарвина о происхождении видов путеместественного отбора. Тем самым было сформулировано представ­ление об элементарном эволюционном событии — изменении час­тот определенных аллелей в популяции.Генетика животных, растений, микроорганизмов находит применение в зоологии, ботанике, микробиологии. Возможность получения генетически детерминированных различий поведения животных широко используется в физиологии животных, в физио­логии высшей нервной деятельности. Многие проблемы биохимии решаются с помощью мутантов с измененным метаболизмом (с теми или ицыми блоками биосинтезов) или измененной регуля­цией метаболических путей и т. д.Без преувеличения можно сказать, что генетика как наука о наследственности и изменчивости находит применение во всех областях деятельности человека, связанных с живыми существами: растениями, животными и микроорганизмами.