Генетика з основами селекції - М.П.Мигун - 2008

РОЗДІЛ II. Матеріальні основи та молекулярні механізми спадковості

2.2. Сучасно системна концепція гену

Поняття про ген як дискретну одиницю ввів В. Йогансен в 1909 році. Уявлення про ген, що базується на даних класичної генетики (представленої школою Т. Моргана), сформувалися в 30-ті роки XX ст. Вважали, що ген це:

1. Одиниця мутації, тобто ген змінюється як ціле;

2. Одиниця рекомбінації, кросинговер відбувається між генами, але не в середин гена;

3. Одиниця функції, тобто усі мутації одного гену порушують одну і ту ж саму генетичну функцію.

О.С. Серебровський зі своїми співробітниками в ці ж 30-ті роки XX ст. з’ясував факти, що доводять складну структуру гена і показав, що функціональною одиницею може бути не весь ген, а окремі його частини.

С.Бензер здійснив найдетальніше вивчення будови гена за допомогою рекомбінаційного критерію і цис-транс-тесту на алелізм (1961 р.).Виявилось, шо одиниця рекомбінації не ген, як вважав Т. Морган, а лише його незначна частина. Одиниці рекомбінації і мутації С. Бензер запропонував назвати реконом і мутоном, а одиницею функції — цистрон. Таким чином, одиниці функції, мутації та рекомбінації можуть витупати як окремі складові частини гена. Основний ген було названо - базигеном, як складається з функціонально дискретних ділянок — трансгенів.

Цистрон — одиниця іохімічної функції гена, діланка» гена, яка несе інформацію про будову повної білкової молекули.

Рекон - структурний елемент гена (цистрона), який уже не поділяється в процесі кросинговеру і функціонує в ньому як одне ціле (одиниця рекомбінації). Складається із декількох або одного нуклеотиду

Mутон - найменша ділянка гена (ланцюжка ДНК), зміни якого викликають виникнення мутантної форми організму (одиниця мутації). Mутон може дорівнювати одному нуклеотиду.

Г. Д. Бердешев та інші вважають, що розповсюджене в молекулярній біології до сьогодні визначення гена як фрагмента нуклеїнової кислоти відображає лише хімічний бік його суті. Дійсно, з хімічного погляду молекулярною основою гена є нуклеїнова кислота. Однак ізольована ДНК або РНК - це ще не ген. Ген - біологічне поняття.

Характеристика гена як відрізка молекули ДНК чи РНК не відображає численних зв’язків гена з клітиною або організмом. Ген дуже тісно зв’язаний з клітиною і навіть з усім організмом, утворює складну біологічну систему. Остання складається із нуклеотидів, які об’єднуються в систему кордонів, що виникли еволюційно, і мають прямий та обернений зв’язок з клітиною та організмом. Ось чому вивчення системної природи будови і функціонування гена є сьогодні центральним завданням генетики.

Перші спроби дослідити ген та його еволюційні зміни в системі цілісності належать Н. П. Дубін (1929 р.) Важливий внесок у цілісне системне розуміння гену зробили М. І. Вавілов і І. І. Шмальгаузен. Останній висловив думку, що між генами як елементами спадкової інформації існують системні зв’язки, що хромосома - це блок зв’язаної інформації (і цей блок складається з генів). Структура гена в стані функціонування має якісно іншу природу ніж у стані спокою.

Особливо вагомий внесок для вирішення цих питань зробив київський генетик Г .Д. Бердишев (1972 р.). Це дозволило усвідомити, що генотип - це не мозаїка генів, а динамічна система зв’язку генів та їхніх алелів. А це, в свою чергу, дозволяє розробляти системну уяву про будову і функцію генів, тобто ген має систему будову. Свої функції він як система, що складається із нуклеотидів (систем нижчого порядку), а також як система, що належить до генної регуляційної систем (як система більш вищого рівня).

Отже, ген — це поняття не менш складне, ніж поняття життя, смерті, метаболізму. Тому вивчення гена ніколи не припиняється. Воно невичерпне, як і саме життя. Український генеС. М. Гершензон (1979 р.) у зв’язку з цим дав таке визначення гена: ген — це ділянка молекули геномної нуклеїнової кислоти, яка характеризується специфічною для нього послідовністю нуклеотидів, що представляють одиницю функції, відмінної від функції інших генів і здатна змінюватися шляхом мутування.