Genetika

ДНК, наслдорликнинг молекуляр асоси.

Генетика жонли организмлардаги наслдорлик ва турланишни ўрганувчи фандир. Ҳайвон ва ўсимликларнинг баъзи хусусиятлари наслдан наслга ўтиши мумкинлиги ибтидоий жамият давридаёқ маълум эди ва бу билимдан чорвачилик ва деҳқончиликда танланма кўпайтириш орқали қўлланилар эди. Бироқ, замонавий генетика наслдорлик механизмларини тушунадиган фан сифатида Грегор Мендел (ХИХ аср) меҳнатларидан кейингина ривожлана бошлади.

Мендел наслдорлик мустақил функсияларга эга фундаментал дискрет жараён эканлигини кашф этди. Наслдорликнинг ушбу асосий бирликлари ҳозир „генлар“ деб аталади. Организм ҳужайраларида генлар жисман ДНК молекулаларида жойлашган бўлиб, ўзида ҳужайра компонентларини қуриш ва бошқариш учун керакли ахборот ташийди. Генетика организмнинг кўриниши ва хатти-ҳаракатини белгилашда катта рол ўйнаса ҳам, умумий натижа нафақат генларга, балки организмни ўраб турган атроф-муҳитга ҳам боғлиқ бўлади. Масалан, инсон бўйини фақатгина генлар эмас, балки унинг болалигида олган озуқа ва соғлиғи ҳам белгилайди.

Генетиканинг асосий вазифаси ирсиятнинг моддий асослари ҳисобланадиган хромосома, генлар ва нуклеин кислоталар (ДНК, РНК) тузилиши ҳамда функсияларини тадқиқ қилиш орқали организмлар белги ва хусусиятларининг ривожланиши ва келгуси авлодларга ўтишини очиб беришдан иборат. Ҳар хил физик ва кимёвий омиллар таъсирида организмларда ирсий ўзгарувчанликнинг пайдо бўлиши ва унинг организмлар эволюциясидаги аҳамиятини тадқиқ қилиш ҳам генетиканинг вазифалари қаторига киради. Маданий ўсимликларнинг серҳосил навлари, ҳайвонлар ва микроорганизмларнинг маҳсулдор зотлари ва штампларини яратиш; ирсий касалликларнинг пайдо бўлиш сабабларини ўрганиш асосида уларнинг олдини олиш ва даволаш усулларини ишлаб чиқиш; экологик муҳитнинг ирсиятга салбий таъсир этувчи омилларини ўрганиб, генофондни сақлаб қолишни генетик жиҳатдан асослаб бериш генетика тадқиқотларининг амалий муаммоларини ифодалайди.

Этмологияси

Генетика атамаси қадимги юнончача γένεσις (генесис) сўзидан олинган бўлиб, „келиб чиқиш“, „пайдо бўлиш“ маъносини англатади.

Тарихи

Генетиканинг мустақил фан сифатида шаклланишида чех олими Грегор Мендел томонидан 1865-йилда ирсият қонунларининг очилиши катта аҳамиятга эга бўлди. Нўхат устида олиб борган тажрибалари асосида Мендел генетиканинг асосий методи ҳисобланган дурагайлаш орқали ирсиятни ўрганиш методига асос солди. У организмлар белги ва хусусиятларини келгуси авлодга бериши ирсият омиллари (ҳоз. тушунчага кўра генлар) билан боғлиқлигини таъкидлайди. Мендел очган қонунлар узоқ вақт эътибордан четда қолди. Фақат 1900-йилда Ҳуго де Вриэс (Нидерландия), Cарл Cорренс (Германия) ва Эрич вон Цчермак (Австрия) тадқиқотлари туфайли бу қонунлар қайта кашф қилиниб, Мендел номи билан аталадиган бўлди. Шу сабабдан 1900-йил генетиканинг мустақил фан сифатида ташкил топган йили ҳисобланади. Бироқ генетика термини 1906-йил инглиз олими Wиллиам Батесоннинг таклифи билан берилди. Генетиканинг кейинги ривожланиши натижасида Мендел кашф этган қонунларнинг универсаллиги уни барча организмларга, жумладан одамга ҳам тааллуқли эканлиги исбот қилинди. Кейинчалик организмдаги аксарият белгиларнинг ирсийланишида икки ва ундан ортиқ генлар иштирок этиши билан боғлиқ бўлган комплементарлик, эпистаз, полимерия, плеётропия ҳодисалари ҳамда белгилар ирсийланишида аллел булмаган генларнинг мураккаб о'заро таъсиридан иборат комбинирланган тип кашф этилди. Генетиканинг Мендел асос солган ушбу йўналиши ҳозирги даврда янада тез ривожланмоқда. Бу йўналиш классик генетика, яъни менделизм деб аталади. Мендел яратган ирсият қонунларини исботлашда ситология фани эришган ютуқлар ҳам катта аҳамиятга эга. Ситологик тадқиқотлар туфайли ирсиятнинг моддий асоси ҳисобланган хромосомалар мавжудлиги, улар сони ҳар бир турнинг барча индивидлари учун бир хил бўлиши аниқланди. Генетика тарихида америкалик генетик Тҳомас Ҳунт Морган (1911) ва унинг ходимлари (К. Брижес, Алфред Стуртевант ва Грегор Меллер) томонидан асослаб берилган ирсиятнинг хромосома назарияси алоҳида ўрин тутади. Бу назариянинг очилишида Морган ва ходимларининг жинс генетикаси ва белгиларнинг жинс билан боғлиқ ҳолда ҳамда уларнинг бириккан ҳолда ирсийланишини ўрганиш натижалари катта аҳамият касб этди. Мазкур назарияга биноан организмлар белги ва хусусиятларининг ирсийланиши ирсият бирлиги — генлар орқали амалга ошади; генлар хромосомаларда кўп миқдорда ҳамда тегишли таркибда чизиқ-чизиқ бўлиб жойлашади. Битта хромосомада жойлашган генлар биргаликда ирсийланади ва улар бириккан генлар деб аталади. Ирсийланишнинг бу хили бириккан ҳолда ирсийланиш дейилади. Бириккан генларнинг ирсийланиши Менделнинг учинчи қонунига мос келмайди. Битта хромосомада жойлашган генларнинг бириккан ҳолда ирсийланиши ҳақидаги Морган кашф этган қонуният генетиканинг тўртинчи фундаментал қонуни ҳисобланади. Бироқ бириккан ҳолда ирсийланиш мутлақ бўлмасдан, бир қанча ҳолларда авлодда ота-она белгиларига нисбатан ажралиш рўй беради. Бу ҳодиса гомологик хромосомаларнинг чалкашуви (кроссинговер), яъни иккита хромосома айрим қисмларининг ўзаро ўрин алмашиниши натижасида содир бўлади. Бу соҳадаги илмий тадқиқотлар туфайли хромосомаларда генларнинг жойлашиш тартиблари аниқланди, яъни хромосомаларнинг генетик ҳариталари тузилди. Морган ва ходимларининг тадқиқотлари генетиканинг бир тармоғи бўлган ситогенетиканинг пайдо бўлишига асос солди. Генларнинг тузилиши ва фаолиятининг молекуляр асосларини кимёвий, физик, кибернетик методлар ва математик моделлаштириш орқали тадқиқ қилиш молекуляр генетиканинг ривожланишига олиб келди. Молекуляр генетика соҳасида эришилган муваффақиятлар ДНК кодининг кашф этилиши (Жамес Д. Wацон ва Франcис Cриcк, 1953); оқсил молекулалари таркибига кирувчи аминокислоталарнинг биосинтез жараёнида оқсил ҳосил бўлишидаги иштирокини таъмин этувчи ирсий ахборот (код) бирлиги бўлган нуклеотидлар триплетининг аниқланиши (Маршалл Ниренберг, Г. Маттей, Северо Очоа ва Франcис Cриcк, 1961—62); геннинг молекуляр-генетик таърифи изоҳланиши (Георге Wеллс Беадле ва Эдwард Лаwриэ Татум); лаборатория шароитида ДНК молекуласининг сунъий синтез килиниши (А. Корнберг, 1958); ген функсияси, яъни оқсил синтез қилиниши регуляцияси молекуляр механизмининг очиб берилиши (Франcоис Жаcоб, Ж. Моно, 1961-62) билан боғлиқ. Бу соҳада назарий тадқиқотларнинг ривожланиши натижасида генетиканинг амалий соҳаси — ген инженерияси ва биотехнология пайдо бўлди.

Ирсиятнинг мутация назарияси кашф этилиши (де Вриэс, 1903) генетика тарихидаги муҳим воқеалардан бири бўлди. Бу назарияга биноан кучли таъсир этувчи омиллар (мутагенлар) таъсирида организмларнинг генлари тубдан ўзгариб, янги турғун холатда наслдан-наслга бериладиган ўзгарувчанлик пайдо бўлади. Бу жараён мутагенез, ирсий ўзгарган белги эса мутация; мутацияга эга бўлган организм ўз навбатида мутант деб аталади. Ушбу назария дастлаб рус олими С. И. Коржинский томонидан янги далиллар билан тасдикланди. Немис олими Грегор Меллер 1927-йилда дрозофила пашшасига радиация нурларини таъсир эттириб, сунъий шароитда кўплаб мутация олиш мумкин эканлигини исботлади. У тажрибада ҳосил бўлаётган мутацияларни ҳисобга олиш, уларнинг табиатини ўрганиш методини ишлаб чиқди. Рус олимлари генетика А. Надсон ва генетика С. Филиппов (1925) рентген нурлари таъсир эттириб, маданий ўсимликларнинг ҳар хил мутацияларини олишди. Инглиз олими Ш. Ауэрбах, рус олими И. А. Рапопорт айрим кучли таъсир этувчи кимёвий моддалар таъсирида мутация олиш методини ишлаб чиқди. Бу тадқиқотлар мутацион генетика йўналишининг пайдо булишига олиб келди. Эволюцион генетика организмлардаги генетик қонуниятларни популяция даражасида текширади. Бундай маълумотлар эволюцион таълимотни генетик асослашга имкон берди. Эволюцион генетика дурагайлаш, мутагенез, алоҳидаланиш (изоляция), кучиш (миграция), танлаш, генлар дрейфи, популяция тўлқини каби омилларнинг эволюциядаги аҳамиятини тушуниб олишга имкон беради. Турлар эволюцияси, ҳайвонлар зоти ва ўсимлик навлари яратишнинг генетик асосларини урганиш имконини берувчи генетикматематик методлар ишлаб чиқилди (инглиз олимлари Р. Фишер, Ж. Холдейн, америкалик олим С. Райт, 1920—30; рус олимлари С. С. Четвериков, Н. П. Дубинин ва бошқалар) Вавиловнинг ирсий ўзгарувчанликнинг гомологик қаторлар қонуни, маданий ўсимликларнинг келиб чиқиш геноцентрлари ҳақидаги таълимоти ҳамда географик жиҳатдан узоқ формаларни чатиштириш ва иммунлик тўғрисидаги назариялари ўсимликлар селексияси самарадорлигини оширишда катта аҳамиятга эга бўлди. Бу ғоялар мевали дарахтларнинг бир қанча серҳосил ва совуққа чидамли навларини етиштириш учун асос бўлди. Сўнгги йилларда радиация ва кимёвий мутагенлар ёрдамида мутация вужудга келтириш усули тобора кенг қўлланилмоқда. Бир қатор антибиотиклар, аминокислоталар ва биологик фаол моддаларнинг мутант штаммлари вужудга келтирилган.

Ўзбекистонда маданий ўсимликлар генетикаси ва селексияси соҳасидаги илмий тадқиқот ишлари бошланғич материал ҳисобланган ўсимликлар генофондини яратиш билан боғлиқ. Ўсимликлар генофонди ўсимликларнинг икки коллексиясини ўз ичига олади. Улардан бири ўсимликларнинг маданий навлари, чала ёввойи ва ёввойи аждодларининг дунё коллексиясидир.

Ўзбекистонлик олимлар генетика С. Зайсев, Ф. М. Мауер, А. А. Абдуллаев ва бошқаларнинг саъй ҳаракатлари туфайли мамлакатимизда маданий ўсимликларнинг бой коллексияси барпо этилди. Сўнгги йилларда ғўзанинг соф гомозиготали изоген, мутант, моносомик ва транслокацион линиялар генетик коллексиясини яратиш устида тадқиқотлар олиб борилди (Ж. А. Мусаев). Тошкент давлат университети (ҳозирги Ўзбекистон миллий университети)нинг бир гуруҳ олимлари томонидан ғўзанинг муҳим морфологик, биологик, хўжалик аҳамиятига эга белгиларнинг генетик асослари ўрганиб чиқилди ва генетик коллексияси яратилди. Коллексиянинг асосий қисми изоген линиялар мажмуасидан иборат бўлиб, ўзининг сифати ва сони жиҳатидан мамлакатлар ичида ягона ҳисобланади. Бундай коллексиялар ғўзанинг моносом ва транслокацион линиялари бўйича ҳам барпо этилган. Кейинги йилларда генетика соҳасидаги тадқиқотлар Генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси институтит ҳам олиб борилди. Ғўза ситогенетикаси ва селексияси соҳаларидаги тадқиқотларнинг ривожланишига С. С. Канаш, Л. Генетика Арутюнова, Ф. М. Мауер, А. А. Абдуллаев, А. И. Автономов, Л. В. Румшевич, С. М. Мираҳмедов, С. С. Содиқов, Б. П. Страумал ва бошқалар катта ҳисса қўшди. Н. Н. Назиров, О. Ж. Жалилов олиб борган тадқиқотлар асосида радиобиология, радиацион селексиянинг назарий ва амалий асослари ишлаб чиқилди. Ғўза мутагенези соҳасида бир қанча муҳим тадқиқотлар олиб борилди (Ш. И. Иброҳимов, А. Э. Эгамбердиев ва бошқалар). Генетика соҳасидаги тадқиқотлар боғдорчилик ва токчилик, дончилик, шоличилик, сабзавотчилик, ботаника интларида ҳамда бир қанча олий ўқув юртлари кафедраларида олиб борилади.

Ҳайвонлар генетикаси ва селексияси соҳасидаги тадқиқотлар чорвачилик, қоракўлчилик ва ипакчилик илмий тадқиқот интларида амалга оширилади. С. И. Шодмонов ишлаб чиққан иммуногенетик метод кррамоллар селексияси самарадорлигини ошириш имконини берди. С. А. Азимов олиб борган генетик ва селексион тадқиқотлар натижасида сермаҳсул товуқ зотлари етиштирилди. В. А. Струнников, У. Н. Насруллаев ва бошқалар олиб борган изланишлар туфайли ипак қуртининг келгусида эркак капалаклар ривожланиб чиқадиган тухумларини тухумлик давридан ажратиб олиш имконияти туғилди. Одам генетикаси ва молекуляр биологияга оид илмий тадқиқот ишлари тиббиёт ва педиатрия олий ўқув юртлари кафедраларида ҳамда эндокринология, биокимё, иммунология, вирусология, онкология ва радиология илмий тадқиқот институтларида амалга оширилади. Молекуляр генетика, биокимё, ген инженерияси ва биотехнология соҳасидаги илмий изланишлар генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси, биоорганик кимё, микробиология каби илмий тадқиқот интлари ва ЎзМУда олиб борилади.

Генетика фанлари системаси

Текширадиган объектига биноан генетика одам генетикаси, ҳайвонлар генетикаси, ўсимликлар генетикаси, микроорганизмлар генетикаси, вируслар генетикаси каби бир қанча фанларга бўлинади. Бу фанлар ҳам ўз навбатида бир қанча хусусий фанларга (масалан: ўсимликлар генетикаси, ғўза генетикаси, буғдой генетикаси, шоли генетикасига) ажратилади. Қўлланиладиган илмий методларига биноан классик генетикани (Мендел), ситогенетика, биокимё, молекуляр, физиологик, экологик генетика каби тармокларга бўлиш мумкин.

Наслдорлик хоссалари

Дискрет наслдорлик ва Мендел қонунлари

Асосий мақола: Мендел наслдорлиги

Пуннетт квадратида икки нўхат ўсимлигининг пушти (Б) ва оқ (б) ғунчалари гетерозиготик боғланганлиги кўрсатилган.

Организмлардаги наслдорликнинг фундаментал бирлиги „ген“ деб аталувчи дискрет воситалардир. Бу фундаменталликни илк бор Грегор Мендел кузатди; у нўхат ўсимлигидаги наслдорликни ўрганаётган эди. У ўз тажрибаларида нўхат гуллари доимо ё пушти, ёки оқ бўлишини ва ҳеч қачон аралаш рангли бўлмаслигини аниқлади. Геннинг ушбу фарқли шакллари „аллеллар“ деб аталади.

Нўхат гуллари билан боғлиқ вазиятда ҳар бир организм ҳар бир гендан иккитадан аллелга эга ва бир ўсимликка бир аждоддан битта аллел ўтган. Аксар организмлар, шу жумладан одамлар ҳам, диплоиддирлар, яъни бир гендан икки дона аллелга эгалар. Бир аллелнинг икки нусхасига эга организмлар „гомозигота“, икки турли аллелга эга организмлар эса „гетерозигота“ дейилади.

Берилган организм учун мавжуд аллеллар тўплами „генотип“, ўша аллеллар туфайли пайдо бўлувчи хусусиятлар (масалан, нўхат ғунчаси ранги) „фенотип“ дейилади. Гетерозиготик организмларда бир аллел „доминант“ деб номланади, доминант аллел фенотипни белгилайди; бошқа аллел эса „рецессив“ дейилади, унинг таъсири фенотипда кузатилмайди. Доминант аллелни бирор бош ҳарф билан, рецессив аллелни эса ўша ҳарфнинг кичиги билан белгилаш қабул қилинган. Баъзи аллеллар мутлақ доминант бўлмай, фенотипга тўлиқ таъсир этмайди.

Организмлар насл қолдирганда, авлод организмлар аждодлардан тасодифий аллелларни сақлаб қолишади. Шундай тасодифий наслдорлик комбинацияси Пуннетт квадрати деб аталувчи схемада кўрсатилиши мумкин. Аллеллар сегрегацияси орқали кечувчи дискрет наслдорликнинг бундай кузатув натижалари „Мендел’нинг биринчи қонуни“ ёки „Сегрегация қонуни“ дейилади.

Адабиётлар

• Жўра Мусаев, Сапёра Мусаева. ЎзМЕ. Биринчи жилд. Тошкент, 2000.
• Генетика и наследственност. Сб. статей: Пер. с. франс. Москва, 1987
• Вавилов Н. И., Происхождение и география културних растений, Л., 1987
• Аяла Ф., Кайгар Ж., Современная генетика, Тошкент 1—2, Москва, 1988
• Инге-Вечтовом С. Генетика, Генетика с основами селексии, Москва, 1989
• Холиқов П. Х. ва бошқалар, Биология, Тошкент, 1996.

Ўқиш учун

• Алберц, Бруcе; Брай, Деннис; Ҳопкин, Карен; Жоҳнсон, Алехандер; Леwис, Жулиан. Эссентиал Cелл Биологй, 4тҳ Эдитион. Гарланд Сcиэнcе, 2013. ИСБН 978-1-317-80627-1. 
• Ан Интродуcтион то Генетиc Аналйсис, 7тҳ, Неw Ёрк: W. Ҳ. Фреэман, 2000. ИСБН 978-0-7167-3520-5. 
• Генетиcс: Аналйсис оф Генес анд Геномес, 6-, Жонес & Бартлетт, 2005. ИСБН 978-0-7637-1511-3. 
• Кинг, Роберт C; Муллиган, Памела К; Стансфиэлд, Wиллиам Д. А Диcтионарй оф Генетиcс, 8тҳ, Неw Ёрк: Охфорд Университй Пресс, 2013. ИСБН 978-0-19-976644-4. 
• Молеcулар Cелл Биологй, 4тҳ, Неw Ёрк: Сcиэнтифиc Америcан Боокс, 2000. ИСБН 978-0-7167-3136-8. 

Ҳаволалар

• Андоза:Дмоз