что наследует любое животное существо
Что такое наследственность?
Сможет ли в семье кареглазых родителей родиться голубоглазый малыш? Чтобы не гадать на кофейной гуще, достаточно подробнее изучить особенности наследственности генов. Что такое наследственность, как сочетание генов может повлиять на характер и внешность ребенка — попытаемся разобраться в основах генетики вместе.
Что такое наследственность
Наследственность — это умение организма передавать потомкам собственные признаки и особенности развития или свойство быть похожим на родителей. Например, ребенок может перенять определенные черты характера, внешности, задатки, тип обмена веществ и заболевания родителей — любые признаки, характерные для данного биологического вида. Все это возможно благодаря молекулам ДНК — генетическому материалу клеточных организмов. В то же время каждый отдельный индивид всегда имеет и собственные отличительные признаки и особенности.
Краткая история генетики — науки о наследственности
Сейчас благодаря развитию генетики мы знаем главные качества наследственности, можем разобраться в ее свойствах и закономерностях.
Виды генетики
Генетику человека разделяют на несколько разделов:
Виды наследственности
Ядерная или хромосомная наследственность человека
Этот вид наследственности связан с передачей наследственных признаков, расположенных в хромосомах ядра.
Критерии типов ядерной наследственности:
Цитоплазматическая или нехромосомная наследственность
Эта наследственность осуществляется с помощью молекул ДНК, находящихся вне хромосом, в пластидах и митохондриях.
Наследственность и заболевания
Часто вместе с чертами характера и особенностями внешности детям от родителей передаются и многие заболевания. Вероятность развития болезни у ребенка увеличивается, если наследуется от обоих родителей. А избежать этого стало возможно благодаря специальным генетическим исследованиям. Все генетические заболевания разделяют на следующие группы:
Таким образом, факторы окружающей среды могут послужить триггерами, а вовлеченные гены могут повысить шанс человека заболеть. Сюда относится большинство психических заболеваний.
Генетика и гены
Почему ты похож на родителей? Почему у тебя такой же цвет глаз или волос, как у мамы или папы? Что такое гены и как они работают? Чем прославилась овечка Долли? Ответы на эти и многие другие вопросы дает генетика.
Что изучает генетика?
Генетика изучает, каким образом передаются отличительные признаки клеток из одного поколения в другое Это наука о том, как от родителей к детям передаются цвет глаз, форма носа, рост и даже определенные черты характера. Но не думай, что генетика занимается изучением только человека. Наследственность характерна для всех живых существ. И растения, и животные также передают характерные им черты из поколения в поколение.
Зарождение генетики
Какого цвета твои глаза, волосы, кожа? Почему у тебя такие же вьющиеся волосы, как и у твоей мамы? Почему ты очень похож на своих родителей, но не являешься их полной копией? Почему листики одного дерева такие разные? Ответы на все эти вопросы дает один из самых интересных разделов биологии — генетика.
Первые шаги
В течение очень длительного периода людям была непонятна причина схожести родственных организмов. Ситуация изменилась в 60-х гг. XX в., когда австрийский биолог и ботаник, монах августинского монастыря в Брно Грегор Мендель начал проводить опыты на горохе в монастырском саду. Он хотел узнать, каким образом определенные признаки живых существ передаются из одного поколения в другое.
Следующий научный шаг в изучении генетики был сделан в 1909 г. датским биологом профессором Вильгельмом Иогансеном, который ввел и объяснил термин «ген». Несколько позже, в 1923 г., американский биолог Томас Морган доказал, что гены находятся в хромосомах, и сформулировал хромосомную теорию наследственности. С тех пор генетика стала развиваться на уровне гена.
Опыты Менделя
Менделя интересовали высота растения, цвет цветков и форма горошин. Занимаясь перекрестным опылением гороха, он тщательно анализировал получаемые результаты и наблюдал, какие именно признаки и в каком поколении передавались по наследству. Причем каждый раз в перекрестном опылении участвовали специально отобранные растения с теми признаками, которые, как думал Мендель, обязательно должны передаться последующему поколению.
В чем заключалась суть экспериментов биолога?
Одним из признаков, которые исследовал Мендель, был цвет цветков гороха. В своих первых опытах он отобрал только те сорта, которые цветут белыми и красными цветками. Мендель был уверен, что после скрещивания в первом поколении (поколение F1) будут растения как с белыми, так и с красными цветками. Каково же было его удивление, когда абсолютно все цветки оказались красными!
Такой результат не только не остановил ученого, но и заставил продолжить эксперименты. Мендель опылил цветки полученных растений первого поколения их же пыльцой и ожидал совершенно логичного результата — красных цветков. Но снова его предположения не оправдались: во втором поколении (поколение F2) 75% всех цветков были красными, а оставшиеся 25% — белыми!
В чем причина?
Такой неожиданный результат вовсе не огорчил ученого. Благодаря полученным данным он пришел к выводу о том, что у каждого растения не один, а два гена, которые принимают участие в передаче определенных признаков. Он назвал красный цвет гороха главным, доминантным, а белый — рецессивным, уступающим признаком.
При наличии двух разных генов (например, красного и белого), определяющим при цветении будет доминантный ген. Поэтому, если у растения есть оба гена (красный и белый), на цвет цветка будет влиять доминантный ген красного цвета. А тот факт, что среди дочерних растений могут быть и цветки белого цвета, говорит лишь о наличии этого гена у растения.
У одного и того же гена может быть две или более разновидностей: одна — сильная, вторая — слабая. Сильная разновидность называется доминирующей, а слабая — рецессивной.
Роль генов
Главная заслуга Грегора Менделя заключается в том, что он изложил основы генетики — принципы передачи наследственных признаков от родителей к потомкам. Мендель пришел к выводу о том, что в живом организме за любой наследуемый признак (рост, цвет глаз, волос, кожи, форма уха у человека, листа и стебля у растений и т.д.) отвечают два гена. И во время воспроизводства каждый родитель отдает своему потомку только один ген из каждой пары. Это означает, что дочернее поколение наследует по одному гену у каждого родителя, и таким образом в организме потомка образуется новая пара генов.
Что такое ген?
Гены — это носители наследственной информации. По сути эти мельчайшие структуры несут очень четкую «инструкцию по эксплуатации» нашего организма. Гены представляют собой участки ДНК, несущие информацию о наличии определенных признаков и следящие за тем, чтобы развитие организма происходило строго в соответствии с этими данными. В каждой клетке человека находится от 25 000 до 35 000 генов, содержащих специфические биологические коды, или информацию, которую живые существа наследуют от своих родителей.
Гены и рост клеток
С ростом человека число клеток увеличивается. При этом каждая часть тела состоит из определенных клеток кожи, мышц, внутренних органов и т.д, — имеющих разное назначение и свойства. У тебя может возникнуть логичный вопрос откуда клетки знают, где им расти? Почему на месте рук всегда вырастают руки, а не нос? Об этом даже подумать страшно! Конечно, теоретически такая опасность есть, но мудрая природа придумала молекулу, в которой зашифрован весь план нашего развития, — молекулу ДНК. Она есть внутри абсолютно каждой клетки нашего организма.
Именно ДНК содержит информацию о том, что и где у нас вырастет. Эту молекулу каждый из нас получает в наследство от родителей. Поэтому мы и похожи на них. У каждого живого существа своя молекула ДНК которая определяет наличие хвоста, рогов, длинных ушей и т.д. За каждый из этих признаков отвечает отдельный участок ДНК который называется ген. Ученые подсчитали, что таких генов более 30 000.
Генетика занимается не только изучением, но и изменением генов. Например, уже сегодня биологи научились менять гены некоторых растений. Эти растения так и называются — генно-модифицированные. Так, биологи вывели сорта помидоров, которые менее прочих чувствительны к холоду, а также несъедобные для насекомых овощи.
Где расположены гены?
Гены находятся в небольших элементах, похожих на спагетти, которые называются хромосомы. Хромосомы расположены в ядре клетки. Следует иметь в виду, что у различных живых организмов количество хромосом разное. В клетке человека находятся 23 пары хромосом, т.е. 46 в каждой клетке причем одна половина хромосом достается от одного родителя, другая — от другого.
Как работают гены?
Каждый ген выполняет свою работу. ДНК в гене выдает особые инструкции (такие же, как, например, в кулинарных книгах) для производства белка в клетке.
Белки — это строительные «кирпичики» нашего организма. Кости и зубы, кровь и мышцы, волосы и ушные раковины — все эти органы состоят из белков, которые помогают нашему организму расти, изменяться и оставаться здоровым
Наследственная информация животного и растительного мира
Гены передают наследственную информацию не только у человека, этот процесс свойственен всем живым организмам. Именно поэтому вокруг нас такое разнообразие животных и растений. Взять, например, породы собак. Для каждой породы характерны свои отличительные признаки, которые передаются из одного поколения в другое. Одни собаки очень маленькие, другие — очень большие. У одних длинная шелковистая шерсть, у других ее и вовсе нет.
У собак породы далматин есть гены, отвечающие за количество черных и белых пятен. Волнистая шерсть карликового пуделя и пятна на шкуре жирафа также определяются особыми генами, передающими этот признак по наследству.
Что произойдет, если ген окажется поврежденным?
Сегодня гены являются предметом скрупулезного изучения генетиков всего мира. Ученые хотят достоверно знать, какие именно белки вырабатываются каждым геном и за что именно отвечает каждый белок. Их также интересуют заболевания, вызванные тем, что какой-то ген имеет измененную структуру и неправильно выполняет свою работу. Изменение гена называется мутацией.
По мнению исследователей, именно мутации являются одной из причин многих серьезных заболеваний, например рака. Менее значительные проблемы со здоровьем возникают в случае нехватки гена или наличия лишних частей гена в хромосоме.
Клонирование
Скорее всего, ты слышал о знаменитой овечке Долли. Это первое существо, полученное путем клонирования взрослого животного. Почему именно взрослого? Дело в том, что искусственное клонирование животных началось с 60-х гг. XX в. В течение 35 лет ученым удалось клонировать лягушку, мышь и даже несколько овечек. Но генетический материал для этих клонов был взят на стадии эмбрионов, а Долли получила мировое признание, так как была клонирована на основе материала, взятого у взрослого животного.
Что такое клонирование?
Клонирование — это создание организма с тем же набором генов, который содержится в исходной копии. Это означает, что полученный клон генетически идентичен тому организму, из которого взята ДНК. Ты уже знаешь, что любое живое существо вырастает из одной яйцеклетки, при этом половину генетического материала оно получает от одного родителя, а вторую половину — от другого.
В случае клонирования весь генетический материал берется из клетки одной особи. Происходит это следующим образом: из оплодотворенной яйцеклетки удаляется ядро и переносится в другую, неоплодотворенную яйцеклетку, ядро которой было предварительно удалено. Затем эта яйцеклетка пересаживается суррогатной матери. Сейчас такая процедура успешно применяется для клонирования различных животных: крыс, кошек, собак, коров и т.д.
Клонирование овечки Долли
В 1996 г. стало известно о первом удачном опыте клонирования млекопитающих. В результате многочисленных экспериментов, проведенных под руководством британского эмбриолога Яна Уилмута, родилась овечка Долли.
Для клонирования Долли были использованы клетки вымени взрослой овцы-донора. Причем брались замороженные клетки уже умершего к тому времени животного. Интересно, что в случае с Долли суррогатной матерью была овца с черной шерстью, а Долли родилась с белой, т.е. точно такой же, как и овца, у которой был взят генетический материал.
Если ли у Долли родители?
Каждый из нас является результатом объединения генов, полученных от мамы и от папы. Поэтому каждый ген в нашем организме присутствует в двух экземплярах: один — от папы, один — от мамы.
Что касается клонирования овечки Долли, то у нее не было ни отца, ни матери. Ведь для создания клона была взята неоплодотворенная яйцеклетка от одной особи.
Из этой яйцеклетки убрали всю генетическую информацию, т.е. ядро, и ввели генетическую информацию от другой овцы (из клетки ее вымени).
В результате такого слияния возникла яйцеклетка, в которой был двойной набор генов, но не потому, что одна половина из них была от папы, а вторая половина — от мамы, а потому, что из клетки второй овцы было взято ядро с двойным набором генов. Затем эту яйцеклетку подсадили в организм третьей овцы — суррогатной матери. Вряд ли этих животных можно считать родителями Долли.
С точки зрения генетики, Долли является полным клоном того животного, из клетки вымени которого было взято ядро.
Можно ли клонировать мамонтов?
Казалось бы, какая разница, кого клонировать? В случае с мамонтами, например, в качестве суррогатной матери можно использовать слониху, в качестве донора энуклеированной (безъядерной) яйцеклетки — тоже, а источником генетической информации мамонта могут стать очень хорошо сохранившиеся в условиях вечной мерзлоты останки этих животных.
По данным ученых клеточная структура таких останков представлена довольно хорошо: в клетках есть белки, ядра, ДНК и т.д. Казалось бы, чисто технически все компоненты клонирования в наличии. Однако возникает вопрос сможет ли генетическая информация мамонта реализовать заложенную в ней программу в условиях Яйцеклетки слона? Слон и мамонт — близкие виды, но не идентичные. Несмотря на внешнюю похожесть, на генетическом уровне у них миллионы различий (как, например, у человека и шимпанзе). Может случиться так, что генетическая программа мамонта не будет работать в яйцеклетке слона.
Еще одна проблема — состояние ДНК останков мамонта. Все дело в том, что под действием множества факторов очень длинная молекула ДНК со временем распадается. Генетическая информация мамонта представлена в виде определенного генетического текста, благодаря которому можно понять принадлежность ДНК именно этому биологическому виду.
Для клонирования мамонта нужно найти ядро клетки с неповрежденной ДНК. Это не так-то просто: в клетках большинства доступных ученым останков молекула ДНК уже наверняка разделилась на нескольких кусочков. Восстановить ее — это примерно то же самое, что разорвать журнал на множество мельчайших клочков, а потом пытаться собрать его. Так что клонирование мамонтов по-прежнему остается вопросом будущего.
Что такое наследственность
Урок 3. Обществознание 5 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Что такое наследственность»
Вам никогда раньше не приходилось слышать высказывание: «Душа ребёнка есть чистый лист бумаги, на котором можно написать всё». Оно принадлежит английскому философу Джону Локку, который утверждал, что человек появляется на свет с чистым сознанием, не загруженным никакими врождёнными знаниями. Поэтому человек познает всё только через свой жизненный опыт.
В отличие от Локка, другие учёные считали, что человек способен передавать некоторые свои свойства по наследству.
А как вы думаете, на кого вы похожи? Почему вы похожи на папу, а ваша сестра – на маму? Или почему о близких родственниках говорят «похожи как две капли воды»?
На эти вопросы можно найти ответ только в том случае, если вы будете знать, что любое живое существо наследует от своих родителей определённые биологические признаки.
То есть, наследственность – это способность живых существ передавать свои признаки потомству.
Благодаря этой способности, все живые существа сохраняют в своих потомках характерные черты.
Например, если у ваших родителей голубые глаза, то и вы будете голубоглазым.
Сегодня учёным хорошо известно, как нам можно унаследовать характерные признаки родителей. Впервые такую закономерность заметил австрийский биолог Грегор Мендель. В монастырском саду учёный посадил две грядки с горохом. На первой грядке горох рос из семян зелёного цвета; его горошины тоже были зелёными, а на второй – из семян жёлтого цвета; горошины были жёлтые.
Это натолкнуло учёного на мысль, что всё неспроста, и он начал экспериментировать. Он высаживал горох, ориентируясь на длину стручков, размер и цвет семян, высоту растений и так далее. Учёный так увлёкся подсчётом переходящих и не переходящих из поколения в поколение гороховых признаков, что его эксперименты затянулись на десять лет и послужили началом рождения целой науки, которая изучает наследственность – генетики. А элементы, которые несут непосредственную ответственность за передачу такой наследственной информации учёные называют генами.
Вы – это вы, благодаря генам. Гены – это своеобразный сборник инструкций, которые передали вам родители, а они, в свою очередь, получили их от своих родителей, а те – от своих. Эти же гены вы передадите своим детям и так до бесконечности.
«Инструкции» спрятаны в каждой клеточке живого организма и хранятся на длинных ниточках веществ, называемых ДНК.
Именно эти три буквы определяют, являетесь вы ананасом, слоном или человеком. От них также зависит, будут ли у вас черные волосы, голубые глаза или белая кожа, но более подробно об этом вы узнаете на уроках биологии.
Итак, что же передаётся по наследству? Например, у животных наследственность проявляется в их инстинктах.
Инстинкт – это наследственная склонность к определённому поведению или образу действий.
У животного есть инстинкты на все случаи жизни. Они проявляются везде: в процессе добывания пищи, в брачный период при образовании супружеских пар, в условиях, когда нужно защищать себя и потомство от врагов. Они постоянно служат животным для удовлетворения их основных потребностей. Например, мышь-малютка от рождения умеет вить изящные гнезда-шарики, размещая их на толстых травинках или тонких веточках. Учиться этому ей не приходится: гнездо сразу получается таким, как нужно, потому что мышка уже рождается с этим навыком.
Первые наблюдения, которые позволили сделать вывод о существовании врождённых, полученных как бы по наследству от родителей форм поведения, сделал французский натуралист девятнадцатого века Жорж Кювье. К нему как-то попали бобрята, оставшиеся без родителей, и он их вырастил. Поскольку родителей, которые могли бы передать им свой опыт, у этих молодых животных не было, Жорж очень удивился, когда обнаружил, что его бобрята стали строить хатки. Их постройки были точно такими же, как и те, которые строят взрослые бобры, выросшие на воле. Бобрята при этом совершали характерные для своих сородичей действия, хотя их этому никто не учил. Основываясь на наблюдении за своими подопечными, учёный смог сделать вывод о врождённости инстинктов.
Передача наследственных признаков у человека, как и у животных, также обуславливает более или менее выраженное сходство между родителями, их детьми и близкими родственниками. Человек может наследовать от своих родителей группу крови, телосложение, рост, цвет глаз и волос, форму лица.
Ребёнком наследуется биологическая основа характера – темперамент, особенности работы нервной системы.
Вспомним известный мультфильм по мотивам повести Эдуарда Успенского «Трое из Простоквашино». Если бы родители Дяди Фёдора хорошо разбирались в вопросах наследственности, то они не упали бы в обморок, получив от своего сына письмо следующего содержания: «Мои папа и мама! Я живу хорошо. Просто замечательно. У меня все есть. Есть свой дом. Он тёплый. В нем одна комната и кухня. Я без вас очень скучаю, особенно по вечерам.
А здоровье моё не очень: то лапы ломит, то хвост отваливается. А на днях я линять начал. Старая шерсть с меня сыплется – хоть в дом не заходи. Зато новая растёт – чистая, шелковистая. Так что лохматость у меня повысилась».
Но, в отличие от родителей Дяди Фёдора, вы-то уже точно знаете, что ни лапы, ни хвост по наследству вам достаться не могли.
Также, по наследству нельзя передать такие качества человека, как вежливость, уважение к старшим, законопослушность, патриотизм. Всему этому человек должен научиться.
По наследству нельзя передать и характер ребёнка, он похож на характер родителей не благодаря наследуемым признакам, а благодаря тому, что родители – это первое социальное окружение ребёнка, которое оказывает на него огромное влияние.
В современном мире у большого количества людей можно встретить и признаки плохой наследственности. Самый негативный из них – неизлечимая болезнь.
Типичные заболевания, которые передаются по наследству:
Гемофилия – нарушение свёртываемости крови.
Дальтонизм – нарушение восприятия красного и зелёного цветов.
Альбинизм – врождённое отсутствие пигмента меланина, который придаёт окраску коже, волосам и глазам.
Синдром Дауна – нарушение умственного и физического развития.
Это далеко не весь список болезней, которые передаются от родителей к детям.
Одна из особенностей плохой наследственности – что она может передаваться через несколько поколений. То есть, если ваша бабушка не могла различать цвета, то вероятность того, что у вас родится ребенок с похожим заболеванием достаточно высока.
Причины этого до конца не исследованы. В настоящее время учёные прикладывают немало усилий, чтобы разработать лекарства, способные окончательно излечить человечество от наследственных недугов.
А можно ли влиять на наследственность?
Учёные провели довольно интересный эксперимент. Обычно запах фруктов не отпугивает мышей, а наоборот, притягивает их, но, когда учёные объединили сладкий запах с болезненным электрическим ударом, лабораторные мыши очень быстро научились его бояться. В ходе эксперимента у мышей сформировались новые нервные окончания в носу и в обрабатывающих запахи участках мозга, что сделало их чувствительными к определённому запаху.
Данный результат далеко не удивителен, но интереснее всего то, что их потомки также стали бояться запаха фруктов, причём в нескольких поколениях, хотя подобных экспериментов над ними никто не ставил. То есть, последующие поколения мышей унаследовали страх перед запахом фруктов от своих предков, который им, в свою очередь, привили учёные.
В отличие от мышей, с человеком все не так просто, потому как мы с вами не живём в идеальных лабораторных условиях.
Ещё в начале девятнадцатого века итальянский врач-психиатр Чезаре Ломброзо предположил, что люди, которые обладают определёнными внешними признаками (строением черепа, формой ушной раковины и другими), имеют склонность к совершению преступлений и могут передавать их по наследству, правда, как не пытался Чезаре Ломброзо доказать свою теорию, у него ничего не получилось.
А вот шведские учёные, изучая вопрос о том, хорошо или плохо питались жители небольшого городка Эверкаликс на северо-востоке Швеции в начале двадцатого века, пришли к выводу о том, что, если отцы и дедушки мужского населения питались особенно хорошо, их дети и внуки жили меньше и страдали различными хроническими заболеваниями намного чаще, чем обычные жители городка.
Если же, напротив, отцам и дедушкам приходилось довольствоваться скудной едой из-за бедного урожая, их потомки мужского пола достигали преклонного возраста, прожив, в среднем, на тридцать два года больше, а также реже или позже подвергались старческим недугам.
Конечно, это совершенно не значит, что мы должны морить своих детей голодом во благо хорошей наследственности в следующих поколениях.
Споры о том, что важнее для развития человека – его наследственность или среда, в которой он вырос, идут не одну сотню лет.
Но насколько ребёнок будет талантлив и неординарен, зависит не только от наследственности. Согласитесь, что ребёнок олимпийского чемпиона не обязательно должен родиться чемпионом.
Влияние наследственности, конечно же, велико, но в какую личность разовьётся ребёнок, во многом зависит от его окружения. Например, чтобы развить в себе зачатки таланта, который уже есть, мало одной наследственности, нужно ещё и правильное воспитание.
Вспомнить хотя бы историю австрийского композитора Вольфганга Амадея Моцарта.
Отец Моцарта, Леопольд Моцарт, был придворным музыкантом. Он играл на скрипке, органе, руководил церковным хором, был неплохим композитором, а его учебник по скрипичной игре долгое время считался одним из лучших в Европе.
И вполне вероятно, что по наследству от талантливого отца Вольфгангу и его сестре Марии Анне могли передаться музыкальные способности отца. Моцарт стал всемирно известным композитором, а его сестра нет. Всё потому, что над развитием таланта маленького Вольфганга отец работал целенаправленно. Это, в итоге, привело Моцарта в будущем к мировой известности.
А теперь проведите небольшое исследование и попробуйте ответить на вопрос, какие наследственные признаки достались вам от ваших родителей?