Наследственность — свойство родителей
передавать свои признаки потомкам,
следующему поколению. Это свойство не абсолютно,
дети никогда не бывают точными копиями
родителей, но кошка всегда приносит на свет
котят, а из семян пшеницы вырастает
только пшеница.
Уже в XIX в. ученые начали понимать, что
передачу признаков по наследству
осуществляют какие-то частицы, имеющиеся в клетках.
Г. Мендель, на опыте доказавший
существование таких частиц, назвал их наследственными
факторами. Теперь мы их называем генами.
Исследования, проведенные в конце XIX —
начале XX в., показали, что основная часть
генов сконцентрирована у эукариот в
клеточных ядрах, а при делении ядра — в хорошо
различимых в микроскоп структурах
—хромосомах. Так как при обычном делении клеток —
митозе количество ядерного материала в
дочерних клетках не меняется, ясно, что гены
удваиваются при каждом делении в числе.
Оказалось также, что некоторые важные
признаки возникают в результате действия
генов, расположенных не в ядре, а в
цитоплазме. Появился термин «цитоплазматичес-
кая наследственность». Сейчас его можно
считать устаревшим: гены расположены не в
самой цитоплазме, а в содержащихся в ней
внутриклеточных частицах — органоидах
(митохондриях, хлоропластах), симбиотиче-
ских микроорганизмах. Однако основная часть
наследственного материала локализована в
ядре.
У прокариот нет оформленного ядра, но
наследственный аппарат есть и у них.
Механизм размножения наследственного
материала долгое время оставался загадкой,
хотя еще в 1927 г. советский генетик Н. К.
Кольцов говорил о том, что новый ген
образуется на старом, как на матрице. Лишь к 1944 г.
были получены прямые доказательства того,
что гены состоят из нуклеиновых кислот: как
теперь установлено, из ДНК — для
подавляющего большинства организмов и РНК —
для некоторых вирусов. Наконец, в 1953 г.
английский ученый Ф. Крик и американец
Дж. Уотсон создали схему строения
молекулы ДНК — знаменитой «двойной спирали»,
из которой автоматически вытекала
возможность удвоения (репликации) гена. Основы
наследственности стали изучать на
молекулярном уровне.
Установлено, что возможность
возникновения всех наследуемых признаков
организмов — от простейших клеток до человека —
«записана», закодирована в виде
последовательности нуклеотидов ДНК,
передающейся от клетки к клетке из поколения в
поколение с момента возникновения жизни на
Земле. Клетки, лишенные ядер (например,
эритроциты — красные кровяные тельца
млекопитающих), неспособны к делению и
размножению. Они возникают только из
клеток-предшественников, имеющих ядра. Именно
наследственность, наличие генетической
программы в виде ДНК обеспечивает смену
поколений, не прерывающуюся не менее 3,8 млрд.
лет. Генетические программы в этом процес-
се изменялись, усложнялись, но никогда не
возникали из ничего. Наследственность и ее
противоположность — изменчивость — два
необходимых условия жизни.
Если скрестить
два сорта гороха,
различающиеся по каким-либо
признакам (например, окраска
стручков), первое поколение будет
по этому признаку походить на
одного из родителей, а во
втором поколении произойдет
расщепление признака: в
среднем 75% потомства будет
походить на одного родителя, а
25% — на другого. Это
объясняется существованием
единиц наследственности —
генов, случайно
распределяющихся в потомстве. Этот пример
иллюстрирует также понятия
доминантности и
рецессивности.
Теперь мы можем дать строгое
определение наследственности: это свойство
организмов обеспечивать преемственность
признаков и свойств между поколениями, а также
определять характер развития организма в
специфических условиях внешней среды. Ведь
развитие признаков, определяемых
наследственно, зависит и от внешней среды. Каждый
организм — это результат взаимодействия
между генетической программой его
развития и условиями ее реализации. Наука,
изучающая закономерности наследственности и
изменчивости — генетика — детище нашего
века.
В наше время генетики уверенно
расшифровывают строение генов, создают новые
гены, направленно изменяют наследственность,
правда пока только у микроорганизмов (см.
Генная инженерия). Идеями генетики сейчас
пронизаны практически все отрасли
биологии — биология развития и теория эволюции,
экология и систематика. Так как
наследственность и изменчивость — основные свойства
жизни, изучающая их наука может считаться
стержневой отраслью науки о живом.