Основоположники генетики: Законы генетики. Основоположники генетики – Генетика

Законы генетики. Основоположники генетики – Генетика

Основоположники генетики

Мендель Грегор Иоганн (1822—1884)

Материалом для опытов Мендель избрал горох. Комбинируя различные по признакам родительские растения,биолог установил, что наследственность подчиняется определёным правилам и поддаётся математическому выражению. За каждый признак ответствен конкретный ген —Мендель назвал его неделимым носителем наследственности. Ему удалось показать, что характерные признаки при скрещивании передаются независимо, не сливаются и не исчезают. Учёный ввёл понятие доминантных признаков, проявляющихся в ближайшем поколении гибридов, и рецессивных, возникающих через одно или несколько поколений.

Морган Томас Хант (1866— 1945)

В 1900 г. получили подтверждение выводы Г. Менделя, связанные с законами наследования признаков. Это вызвало у Моргана интерес к новой сфере знаний — генетике. Исследуя мушку дрозофилу (всего четыре хромосомы, высокая скорость размножения и короткая продолжительность жизни), учёный пришёл к выводу, что хромосомная теория наследственности верна. Обнаружив сцепленное наследование признаков, он предположил, что гены в хромосоме располагаются в тесной близости друг к другу, и составил «карты», отражающие эту картину.

Вавилов Николай Иванович (1887—1943)

На основании проведенных в 1919— 1920 гг. исследований в книге «Полевые культуры Юго-Востока» (1922 г.) Вавилов описал все культурные растения Поволжья и Заволжья.

С 1920 по 1940 г. он руководил многочисленными ботанико-агрономическими экспедициями по изучению растительных ресурсов Средней Азии, Средиземноморья и др. В 1924 г. экспедиция побывала в Афганистане. Собранный материал позволил учёному установить закономерности в происхождении и распределении сортов культурных растений, что значительно облегчило работу ботаников и селекционеров.

Особое значение для теоретической генетики приобрёл открытый им в 1920 г. закон гомологических рядов наследственной изменчивости у близких видов, родов и даже семейств, согласно которому у родственных групп возникают сходные наследственные изменения.

Законы и закономерности генетики

При рассмотрении основных законов генетики необходимо отметить, что они носят статистический характер, т.е. эти законы можно обнаружить при изучении очень большого количества объектов. Так, изучив 10 особей данного вида, обнаружить тот или иной закон нельзя — слишком мало параллельных наблюдений. Чем больше параллельных наблюдений будет сделано, тем четче и рельефнее будет проявляться тот или иной генетический закон.

1. Генетика. История развития науки

Термин «генетика» предложил в \(1905\) году У. Бэтсон.

Генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов.

Наследственностью называется свойство организмов передавать потомкам особенности строения, физиологические свойства и характер индивидуального развития.

 

Изменчивостью называется способность живых организмов изменять свои признаки.

 

В своём развитии генетика прошла ряд этапов.

 

Наследственностью люди интересовались очень давно. С развитием сельского хозяйства сформировалась прикладная наука селекция, которая занималась созданием и формированием новых пород животных и сортов растений. Но объяснить механизмы передачи признаков потомкам селекционеры не могли. 

  

Первый этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на организменном уровне.

  

Этот этап связан с работами Г. Менделя. В \(1865\) г. в работе «Опыты над растительными гибридами» он описал результаты своих исследований закономерностей наследования признаков у гороха.

 

Г. Мендель установил дискретность (отдельность) наследственных факторов и разработал гибридологический метод изучения наследственности.

 

Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и признаки организма развиваются под контролем наследственных факторов, которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга.

 

В \(1909\) г. В. Иоганнсен назвал эти факторы генами.

 

Значение открытий Г. Менделя оценили только после того, как его результаты были подтверждены в \(1900\) г. тремя биологами независимо друг от друга: Х. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Этот год считается годом возникновения науки генетики.

 

Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена, а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии.

 

В \(1901\)–\(1903\) гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.

 

Второй этап развития генетики — изучение закономерностей наследования признаков на хромосомном уровне.

 

Была установлена взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз).

 

Изучение строения клетки привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены — это участки хромосом.

 

В  \(1910\)–\(1911\) гг. американский генетик Т. Г. Морган и его сотрудники провели исследования закономерностей наследования на мушках дрозофилах.  Они установили, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления.

 

Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

 

Эти открытия позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности.

 

Третий этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на молекулярном уровне.

 

На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория «один ген — один фермент»: каждый ген контролирует синтез одного фермента, а фермент контролирует одну биохимическую реакцию.

 

В \(1953\) г. Ф. Крик и Дж. Уотсон создали модель молекулы ДНК в виде двойной спирали и объяснили способность ДНК к самоудвоению. Стал понятен механизм изменчивости: любые отклонения в структуре гена, однажды возникнув, в дальнейшем воспроизводятся в дочерних нитях ДНК.

 

Эти положения были подтверждены экспериментами. Уточнилось понятие гена, был расшифрован генетический код и изучен механизм биосинтеза. Были разработаны методы искусственного получения мутаций и с их помощью созданы новые ценные сорта растений и штаммы микроорганизмов.

В последние десятилетия сформировалась генная инженерия — система приёмов, позволяющих синтезировать новый ген или выделить его из одного организма и ввести в генетический аппарат другого организма.

 

В последнее десятилетие  \(20\) века были расшифрованы геномы многих простых организмов. В начала \(21\) века (\(2003\) г.) был завершён проект по расшифровке генома человека.

 

На сегодняшний день существуют базы данных геномов многих организмов. Наличие такой базы данных человека имеет большое значение в предупреждении и исследовании многих заболеваний.

Как робкий и тревожный монах Мендель положил начало современной генетике и умер непонятым

Монаха-августинца Грегора Менделя часто называют отцом генетики, но это не совсем точный эпитет. Генетика как учение о наследственности уходит корнями в античность. Зачатки современной генетики появились в конце XVIII века, когда в Европе и Северной Америке один за другим открывались дома сумасшедших: для отчетности перед властями врачи и психиатры собирали и обрабатывали подробные данные о пациентах и в конце концов пришли к догадке, что безумие обусловлено наследственностью.

О наследственности рассуждали и натуралисты XIX века, в том числе Чарльз Дарвин, один из основоположников эволюционной теории и современник Менделя. Дарвин не знал об экспериментах Менделя и был приверженцем популярной идеи, что черты отдельной особи — результат смешения, что-то вроде среднего значения признаков ее родителей. Мендель своими опытами с кустами гороха показал, что эта гипотеза неверна: черты определяются двумя “факторами”, отцовским и материнским, но в особи проявляется только один, доминантный, а второй, рецессивный, скрыт. В наши дни ученые называют эти факторы генами. Отцом генетики в узком смысле — как науки о генах — и стал Мендель.

В монастырь — за бесплатным образованием

На эту тему

Мендель родился в скромной крестьянской семье с севера Моравии, которая в XX веке отошла Чехии, а тогда принадлежала Австрийской империи. Его отца придавило бревном, отчего тот больше не мог работать, и Мендели вконец обеднели. Вероятно, это произвело неизгладимое впечатление на юного Иоганна. Всю жизнь его мучили симптомы тяжелой депрессии: еще в гимназии ему пришлось оставить учебу на четыре месяца, позже Мендель брал отпуск и в Университете Оломоуца, где изучал философию и физику. В это время он подрабатывал учителем, но денег не хватало, и младшая сестра Терезия отдала ему свое приданое.

После университета Мендель постригся в монахи и принял имя Грегор. В монастыре Святого Томаша в Брно жили ученые мужи и была огромная библиотека, а за учебу не нужно было платить. В 26 лет у Менделя уже был собственный приход: три других священника умерли во время эпидемии. Свои обязанности Грегор выполнял с трудом: навещать больных он стеснялся, да и сам постоянно болел. Зато местный епископ отмечал усердие Менделя в науке.

Тогда Грегора направили временным учителем на юг Моравии, но вскоре он провалил устный экзамен, не прошел аттестацию и уехал учиться в Вену. По возвращении он еще раз не справился с устным экзаменом. Только благодаря превосходным способностям его оставили учителем, но на полставки. Зато для науки это была удача: освободившееся время Мендель посвятил экспериментам.

И в Университете Оломоуца, и в монастыре Святого Томаша, и в институте в Брно, куда молодой монах ходил на занятия, Менделю попадались ученые, интересовавшиеся наследственностью. Судя по всему, это сказалось на его научных интересах, а занятия в Вене у знаменитого физика, математика Кристиана Доплера и ботаника, эволюциониста Франца Унгера, вероятно, сформировали интеллектуальные привычки Менделя.

О чем говорит горошек

Есть разные мнения насчет того, зачем Мендель затеял свои опыты. Одни историки науки полагают, что он хотел разобраться в гибридизации и преследовал скорее прикладные цели. Противоположная точка зрения гласит, что натуралиста интересовали именно принципы наследственности и устройство всего живого. 

На эту тему

Сначала он экспериментировал на мышах и пчелах, но в конце концов остановился на горошке. С точки зрения натуралиста у горошка несколько преимуществ: он быстро растет, занимает мало места, может опылять сам себя, но также благодаря закрытой форме цветка его легко опылять вручную с помощью кисточки — в обоих случаях размножение остается под контролем. Вдобавок большинство признаков горошка, которые выбрал для сравнения Мендель, передаются по отдельности (позже выяснилось, что гены, расположенные в ДНК недалеко друг от друга, часто наследуются в связке). 

Первые два года Мендель следил, чтобы растения опыляли только сами себя и у каждого поколения горошка были одни и те же черты: высота и цвет кустов, форма стручков и горошин — всего семь признаков. Затем он стал скрещивать непохожие кусты. Если бы была верна гипотеза о том, что в потомках смешиваются черты родителей, то гибрид высокого и низкого горошка был бы среднего размера, а гибрид зеленого и желтого обладал бы промежуточным цветом.

Но во втором поколении горох напоминал только одного родителя.

Тогда Мендель стал скрещивать получившиеся гибриды — и потерявшиеся во втором поколении черты вернулись. Например, у исходных кустов с гладкими горошинами и кустов с морщинистыми получилось исключительно “гладкое” потомство, но примерно четверть “внуков” оказалась морщинистой. Это-то и натолкнуло Менделя на мысль, что каждый признак определяют два “фактора” — отцовский и материнский.

У исходных “чистых” кустов с гладкими и морщинистыми горошинами факторы совпадали: ГГ и ММ. Во втором поколении получились только гибриды ГМ, а в третьем были растения четырех типов: ГГ, ММ, МГ и ГМ. Поскольку комбинации складывались с одинаковой вероятностью, а две последние, по сути, были одинаковые, то половина “внуков” оказалась гибридами ГМ, четверть — ГГ, а еще четверть — ММ. Мендель заключил, что морщинистым был только горошек ММ, а в кустах ГМ фактор гладкости (доминантный) побеждал фактор морщинистости (рецессивный). Потому-то во втором поколении гладкими были все растения, а в третьем — только три четверти.

“Мое время еще настанет”

Опыты по скрещиванию горошка проводили и прежде: известно об экспериментах британцев Эндрю Найта, Джона Госса, Александра Сетона. Знал о них и австрийский монах. Наиболее интересной была работа Госса: он получил результаты, похожие на менделевские, но не увидел в них закономерность.

В отличие от него Мендель записывал и анализировал данные, вырастив почти 30 тыс. кустов гороха. Вместе с подготовительным этапом и итоговыми вычислениями у него и его помощников ушло на это целых девять лет. Закономерность была налицо: доминантные признаки проявлялись в три раза чаще рецессивных. Погрешность была настолько мала, что в XX веке Менделя заподозрили в подтасовке результатов. Но, так или иначе, гипотеза, объясняющая эти результаты, оказалась верной.

Горошек — первое, что вспоминают люди со школьных уроков биологии, услышав имя Менделя

© AP Photo/Justin Maxon

В 1865 году Мендель выступил с докладом в Обществе естественной истории в Брно, но коллег его выкладки не впечатлили, потому что противоречили популярной гипотезе о смешивании признаков и опирались на математические вычисления, а в биологии это было не принято. Вскоре Мендель опубликовал статью, но те редкие читатели, что до нее добрались, рассматривали ее как отчет об исследовании гибридов, а не труд о наследственности.

В том же 1865 году Мендель основал Австрийское метеорологическое общество (кроме того, он изучал грунтовые воды, культивировал фрукты и овощи, разводил пчел), а спустя три года стал настоятелем монастыря. С тех пор большую часть времени Мендель занимался административной работой и прослыл ярым противником налогообложения монастырей. Обсуждая опыты с горошком, он повторял, что его время еще настанет. Дождаться этот момент ему было не суждено: в 1884 году Мендель умер от воспаления почек.

Как подружить Дарвина и Менделя

Заслуги Менделя признали только в 1900 году, когда три ботаника — австриец Эрих Чермак, немец Карл Корренс и голландец Хуго де Фриз — друг за другом опубликовали такие же результаты опытов по скрещиванию гороха с теми же самыми объяснениями. Есть разные мнения насчет того, кто из них первым наткнулся на давнишнюю статью монаха из Брно, но всем троим пришлось долго доказывать, что об экспериментах предшественника они узнали уже после того, как провели собственные.

Хуго де Фриз

© Boyer/Roger Viollet/Getty Images

О Менделе наконец-то узнали крупнейшие ученые своего времени, только его выводы приняли не все. На первый взгляд, менделевские принципы противоречили утвердившейся к тому времени теории эволюции Дарвина с ее постепенными изменениями. Напротив, приверженцы теории Менделя считали, что организмы адаптируются не постепенно, а благодаря стремительным единичным мутациям, и не признавали роль естественного отбора в эволюции живого.

Эти мнимые противоречия разрешились в первые десятилетия XX века. Сначала Рональд Фишер показал, что черты особи, например рост человека, зачастую определяет не один фактор — к тому времени менделевский термин заменило слово “ген”, — а несколько. Каждый отдельный ген мало влияет на признаки, поэтому в зависимости от комбинации генов рост бывает самым разным, в отличие от цвета горошин, который достается кусту либо от отцовского растения, либо от материнского. Затем Фишер, Джон Халдейн и Сьюалл Райт построили математические модели, чтобы количественно измерить вклад естественного отбора, мутаций и других сил в эволюцию и генетическое разнообразие.

Получилось, что дарвинизм и менделизм прекрасно согласуются.

Чарльз Дарвин

© Peter Macdiarmid/Getty Images

Оба великих ученых ошибались в деталях, но в главном были правы. Если говорить о Менделе, то существование “факторов” наследственности подтвердилось экспериментально, когда в ДНК были обнаружены гены. Разные формы одного “фактора” теперь называются аллелями, они действительно бывают доминантными и рецессивными, а в ДНК находится по две их копии: от отца и матери, ведь половые клетки родителей содержат только одну аллель каждого гена. Открытия Менделя породили современную генетику и вместе с положениями Дарвина до сих по служат основой представлений о том, как устроена жизнь.

Марат Кузаев

Отдел молекулярно-генетических и нанобиологических технологий

И.о. руководителя отдела
Пчелина Софья Николаевна

 

Контактная информация

Телефон: (812)347-55-46

E-mail: sopchelina@hotmail. com

Отдел расположен по адресу ул. Льва Толстого, д. 6-8, корпус №28

В структуру отдела входят три лаборатории:

• Лаборатория медицинской генетики
  Зав. лаб. – д.б.н. Пчелина Софья Николаевна
  Тел.: +7 921 304 81 87
  e-mail: [email protected]
• Лаборатория молекулярной биологии
  Зав. лаб. – к.б.н. Тараскина Анастасия Евгеньевна 
  Тел.:  965 1873
  e-mail: [email protected]
• Лаборатория нанотехнологий
  

 

Приоритетные направления работы

Молекулярно-генетические исследования механизмов развития и чувствительности к терапии основных заболеваний человека, включая ИБС, инфаркт миокарда, атеросклероз, метаболический синдром, болезнь Паркинсона, бронхиальную астму, идиопатический фиброзирующий альвеолит, ХОБЛ, хронический миелоидный лейкоз, сахарный диабет 2 типа, злокачественные опухоли толстой кишки, молочной и щитовидной желез, головного мозга, наследственные заболевания слуха, опиоидная и алкогольная зависимость, и др.  

Отдел молекулярно-генетических и нанобиологических технологий создан в 2002 году в структуре НИЦ Университета. Создателем и первым руководителем Отдела стал один из основоположников молекулярной медицины в Российской Федерации профессор д.м.н. Шварц Евгений Иосифович. С 2004 года по настоящее время Отделом руководит чл.-корр. РАН д.м.н. Дубина Михаил Владимирович.

Оснащение Отдела позволяет проводить современный молекулярно-генетический анализ РНК/ДНК с использованием ПЦР, РТ-ПЦР (в режиме реального времени), культивирование клеток. Отдел включает в себя 3 лаборатории и осуществляет свою деятельность по всем основным приоритетным направлениям развития медико-биологических исследований в области молекулярной медицины в тесном сотрудничестве с клиническими и образовательными подразделениями ПСПбГМУ, а также с многочисленными ведущими отечественными и зарубежными научными институтами.

За 10-летний период на базе Отдела выполнено 6 докторских и более 30 кандидатских диссертаций по следующим специальностям: 03. 00.15 – генетика, 03.00.07 – микробиология, 14.00.06 – кардиология, 14.00.14 – онкология, 14.00.16 – патологическая физиология, 14.00.27 – хирургия, 14.00.46 – клиническая лабораторная диагностика, 14.01.25 – пульмонология и другие. Сотрудники Отдела имеют ряд приоритетных научных разработок. В частности, впервые определен маркерный профиль и разработан метод диагностики терапевтически резистентной бронхиальной астмы у больных славянской популяции, впервые в России предложен алгоритм выявления наследственных форм болезни Паркинсона и групп высокого риска развития этого заболевания на основе генотипирования мутаций.

Публикации результатов исследований, выполняемых при участии сотрудников Отдела, охватывает следующие реферируемые российские и рейтинговые зарубежные журналы: Медицинский академический журнал (2003, 2011), Вестник РАМН (2003), Кардиология (2005, 2007), Вопросы современной педиатрии (2005), Вестник хирургии им. И.И. Грекова (2007), Доклады Академии наук (2008), Онкоурология (2009), БЭБиМ (2010), Пульмонология (2008, 2010, 2012), Российский аллергологический журнал (2010, 2012), Нефрология (2010), Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова (2011), Медицинская иммунология (2012), Цитология (2012), Практическая онкология (2012), Вопросы онкологии (2006, 2013), Российский академический журнал (2013), Oncogene (2002), Thromb. Res. (2005), Alcohol Clin. Exp. Res. (2005) Movement Disorders (2006, 2012), Am. J. Med. Genet. B Neuropsychiatr Genet. (2007), Eur. J. Neurol. (2008), FASEB J. (2013), Nature (2013), Parkinsonism Relat. Disord. (2013), Blood Coagul. Fibrinolysis (2013), Neurobiol. Aging (2014) и другие.

 

Сотрудники

Зав. лаб. медицинской генетики – д.б.н. Пчелина Софья Николаевна

Зав. лаб. молекулярной биологии – к.б.н. Тараскина Анастасия Евгеньевна

Зав. лаб. нанобиотехнологий – к.х.н. Внучкин Александр Васильевич

Старший научный сотрудник – д.б.н. Сироткина Ольга Васильевна

Старший научный сотрудник – к.х.н.Бойцов Виталий Михайлович

Старший научный сотрудник – к.м.н.Улитина Анна Сергеевна

Старший научный сотрудник – к.м.н. Моисеенко Федор Владимирович

Младший научный сотрудник – к.х.н. Вязьмин Сергей Юрьевич

Младший научный сотрудник – к.б.н. Емельянов Антон Константинович

Младший научный сотрудник – к.б.н. Усенко Татьяна Сергеевна

Младший научный сотрудник – к.х.н. Бражникова Евгения Николаевна

Младший научный сотрудник – Андоскин Павел Александрович

Младший научный сотрудник – Мирошникова Валентина Вадимовна

Младший научный сотрудник – Волкова Евгения Вячеславовна

Младший научный сотрудник – Гораб Дуния Нуретдиновна

Лаборант – Нужный Евгений Петрович

Первые «Международные Четвериковские чтения» пройдут в городе Пущино

Международные чтения носят имя доктора биологических наук Сергея Сергеевича Четверикова. Выпускник, а позднее преподаватель Московского университета, Сергей Сергеевич Четвериков занимался общими теоретическими проблемами биологии, эволюционного учения и генетики. Еще в студенческие годы Сергей Сергеевич опубликовал концептуальную работу «Волны жизни», в которой сформулировал вопросы о механизмах, контролирующих численность природных популяций живых организмов. В 1921 году С.С. Четвериков становится заведующим отделом генетики Института экспериментальной биологии. Спустя пять лет им была опубликована статья «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», где С.С. Четверикову удалось интегрировать представление о генетической гетерогенности популяций в классическую теорию эволюции. Биография С.С. Четверикова вобрала в себя все драматические события нашей истории 30-ых годов XX века: на его долю выпала высылка в Свердловск, работа в сельскохозяйственном техникуме во Владимире. Затем его местом работы на долгие годы становится город Горький (Нижний Новгород). С 1935 по 1948 годы он заведовал кафедрой генетики и селекции в Горьковском государственном университете, в военное время Сергей Сергеевич был избран деканом биологического факультета. В 1945 году он был утвержден в ученой степени доктора биологических наук без защиты диссертации.

В очерке профессора Тамары Евгеньевны Калининой, биографа и хранителя архива основоположника популяционной генетики, опубликованном на официальном сайте Конференции (http://chetverikov-readings. org), посвящённом Сергею Сергеевичу Четверикову, есть строки не только о его научной деятельности. Они как нельзя лучше характеризуют человеческие качества этого выдающегося учёного и педагога:

«Сергей Сергеевич Четвериков, получая «профессорскую бронь» — дополнительные продукты в спецмагазине, свои личные карточки на хлеб и продукты часто отдавал через профорга биофака Людмилу Привалову (тогда аспиранта на кафедре ботаники) студентам, по той или иной причине лишившимся хлебных или продовольственных карточек. В те времена потерянные или украденные карточки были настоящей трагедией. «Только, пожалуйста, никому не проговоритесь, что это мои карточки, — говорил декан факультета профоргу, — пусть это будет помощь от профкома».

Мудрая доброта, принципиальность, высокое чувство долга, неизменного личного достоинства и чести, уважение к личности студентов — эти качества наших учителей вызывали глубокое восхищение, уважение и преданность со стороны студентов».

С.С. Четвериков воспитал целую плеяду талантливых ученых, среди которых наиболее заметный след в отечественной и мировой науки оставили академики Борис Львович Астауров, Николай Петрович Дубинин, Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский и другие выдающиеся учёные.

В 2020 году исполнилось 140 лет со дня рождения Сергея Сергеевича Четверикова. Научное наследие учёного оказывает влияние на поколения биологов в разных странах мира. Многие из выпускников Горьковского государственного университета продолжили научную деятельность в городе Пущино, внеся весомый вклад в развитие институтов Пущинского научного центра. Выпускники ГГУ (позднее ННГУ, ИББМ) есть и среди организаторов, и среди докладчиков «Международных Четвериковских чтений».

Конференция охватывает широкий круг вопросов: от истории генетики до технологий изучения геномов, осмысления вопросов эволюции, проблем медицинской генетики и социальных последствий использования достижений генетики.

В программный комитет вошли сотрудники различных научных организаций из города Пущино, Мытищ, Москвы, Нижнего Новгорода, Вены и Нью-Йорка. В составе оргкомитета – представители НОЦ МГОУ, ПущГЕНИ, ИТЭБ РАН, ННИИ гигиены и профпатологии Роспотребнадзора, ООО «Простагност» из города Пущино и Нижнего Новгорода.

В рамках конференции будут работать семь секций. Среди них – история биологии, социальные аспекты применения достижений генетики, информационные, физико-химические, биофизические и молекулярные исследования в генетике. Также в отдельные секции выделены генетика вирусов, прокариот и эукариот, эпигенетика мультифакториальных заболеваний и молекулярно-генетические исследования в диагностике и профилактике развития профессиональных заболеваний.

Очная форма предполагает устный или стендовый доклад, публикацию либо участие без доклада и публикации. Дистанционная предусматривает участие с устным докладом, только публикацию, либо работу без доклада и публикации.

Приглашенные докладчики конференции

Татьяна Борисовна Авруцкая, ученый секретарь Комиссии РАН по сохранению и разработке научного наследия Н. И. Вавилова, хранитель кабинета-музея Н. И. Вавилова Института общей генетики им Н.И. Вавилова РАН.

Игорь Игоревич Адамейко, доктор биологических наук. Каролинский институт, Cтокгольм, Швеция. Медицинский Университет Вены, Вена, Австрия. Игорь Игоревич является пионером в исследованиях мультипотентности и терапевтического потенциала периферических глиальных клеток.

Михаил Сергеевич Гельфанд, доктор биологических наук. Заместитель директора Института проблем передачи информации имени Харкевича, профессор кафедры технологий моделирования сложных систем НИУ «Высшая школа экономики», руководитель магистерской программы «Биотехнологии» Сколковского института науки и технологий. Является профессором факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ. Область научных интересов -сравнительная геномика, метагеномика, метаболическая реконструкция и функциональная аннотация генов и белков, поиск регуляторных сигналов, эволюция метаболических путей и регуляторных систем, альтернативный сплайсинг, статистические особенности последовательностей ДНК.

Алексей Викторович Дворников, PhD, научный сотрудник кафедры клеточной и молекулярной медицины медицинского колледжа г. Тусон, Университет медицинских наук штата Аризона, США.Область научных интересов – структурная функция саркомерных белков, генетика кардиомиопатий.

Андрей Антонович Зимин, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина, г. Пущино (Московская обл.). Область научных интересов – бактериофаги, трансдукция, молекулярные основы биоразнообразия, молекулярная биотехнология, вирусные и бактериофаговые технологии, биоинформатика, происхождение жизни, молекулярная геномика, молекулярная генетика, основные биологические открытия, история науки, экономика биотехнологии, фармацевтическое производство, экономика фармацевтики.

Обзорные статьи и результаты исследований будут опубликованы в Сборнике трудов научно-практической конференции «Международные Четвериковские чтения» c индексацией в РИНЦ. Подробнее можно узнать на сайте конференции http://chetverikov-readings.org.

Московский государственный областной университет и Пущинский научный центр биологических исследований РАН приглашают сотрудников ФИЦ ПНЦБИ РАН и других научных организаций принять участие в работе «Международных Четвериковских чтений».

В материале использованы сведения оргкомитета конференции «Международные Четвериковские чтения», а также с сайта https://persona.rin.ru.

Основоположник генетики – Kratkoe.com

Личности

Автор J.G. На чтение 2 мин. Обновлено 15 июня, 2017

Какой ученый основоположник генетики и как развивалась эта наука Вы узнаете в этой статье, Вы узнаете из этой статьи.

Какой ученый считается основоположником генетики?

Основоположником генетики по праву считают Г. Менделя!

Основоположником генетики является Грегор Мендель, который родился 22 июля 1822 года в крестьянской семье. Из – за финансового положения среднее образование он получил с трудом. А высшего вообще не имел. Мендель служил в монастыре Святого Фомы монахом в городе Брюнне под именем Грегора. Здесь же в Вене  Грегор заинтересовался биологией и под окнами кельи разбил небольшой огородик. Он то  и прославил Иоганна, который решил заняться скрещиванием растений. В качестве «подопытного» он выбрал горох, так как эта культура  самопроизвольно помесей не дает. Целых 10 лет монах занимался экспериментами по скрещиванию гороха разных сортов. Результатом этого стали всемирно известные «гороховые законы», которые не были приняты современниками и даже, порой, высмеивались. Они даже не подозревали, что Мендель был основоположником новой науки. Теперь  же выведенные августинским монахом «гороховые законы» называются законами Менделя. Они являют собой фундамент  классической генетики. Но как это часто бывает, свое признание Мендель получил только после смерти. Он со своими экспериментами публиковался в моравском журнале научного общества, но ученые тогда не обратили на нее никакого внимания. Она называлась  «Опыты с гибридами растений». Остаток своей жизни основатель генетики провел за садоводством, пчеловодством и метеорологическими наблюдениями.

Не смотря на то, что Мендель считается основоположником новой науки, однако год рождения генетики – 1900 год. Он был обусловлен тем, что несколько ученых из разных стран открыли вновь законы генетики независимо друг от друга. Ими стали О. Чермак, Г. де Фриз и К. Корренс.

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, кого считают основоположником генетики.

К 105-летию со дня рождения академика Н.П. Дубинина

Автор текста – Л.Г.Дубинина

Фото  1 (Дубинин)                   Николай Петрович Дубинин (04.01.1907–26.03.1998 гг.) – выдающийся отечественный ученый-биолог, генетик ХХ-столетия, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии, присужденной за цикл работ по развитию хромосомной теории наследственности и теории мутаций, академик РАН. Его вклад в развитие науки получил широкое международное признание.

Он избран членом ряда зарубежных академий – Национальной академии наук США /американский генетик Ф. Добржанский, поздравляя Н.П. Дубинина с выборами в эту академию, написал: «Иметь Вас там со-членом большая радость для меня лично. Вы там, кажется, первый русский генетик и один из немногих русских иностранных членов вообще»/; Американской академии наук и искусств в Бостоне; действительным членом Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина»; Югославской академии наук и искусств; Польской академии наук; почетным членом Общества генетики  в Великобритании.

Н.П. Дубинин награжден многими медалями. Среди них – медали «За  оборону Москвы», «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.», медаль Ч. Дарвина за заслуги в развитии эволюционной теории генетики (Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина»), Г. Менделя (Чехословацкой академии наук), медаль имени Пастера (Франция), медаль  Чехословацкой академии наук «За заслуги перед наукой и человечеством» и др.

В конце 50-х годов Н.П. Дубинин – председатель Объединенного Ученого совета по биологическим наукам Сибирского отделения АН СССР и член Президиума СО АН СССР. В  период возрождения генетики в стране он, согласно Постановлению Президиума от 5 марта 1965 г. № 103, был утвержден председателем Научного совета по генетике и селекции,  выступал докладчиком по утверждению Бюро Научного совета по проблеме «Генетика и селекция», по структуре Научного совета.

Н.П. Дубинин был председателем «Прогноза развития генетических исследований до 2000 г., наметил пути развития генетики в ХХI веке.

 

Научная деятельность академика Н.П. Дубинина

 

По широте и глубине научных исследований Н.П. Дубинин, несомненно, может быть причислен к классикам современной генетики. Он является основоположником многих направлений науки, автором классических работ по эволюционной, радиационной, молекулярной и космической генетике, проблемам наследственности человека. Он дал научное обоснование селекции с/х животных, растений и микроорганизмов, внес крупный вклад в развитие медицинской генетики. Все направления его исследований отражены в многочисленных статьях и представленных книгах.

Особую роль и значение Н.П. Дубинин сыграл как активный участник дискуссий с Т.Д. Лысенко еще в 30-40-е годы, отстаивая позиции классической генетики.

В 1961 г. Николай Петрович дал первый в мире прогноз отдаленных генетических последствий в случае повышения фона радиации в окружающей среде. В 1957-1966 гг. состоялся ряд его выступлений в Научном комитете по действию радиации на живые организмы при ООН, сыгравших огромную роль в принятии рекомендаций о запрещении ядерного оружия.

Он был членом Научного комитета международного конгресса по радиационным исследованиям, членом международной комиссии по защите наследственности человека от влияния мутагенов и канцерогенов окружающей среды, принимал участие в работе по составлению документа «Оценка существующей опасности при «Генеральной Ассамблее  ООН».

В 1974 г. Николай Петрович организовал и возглавил секцию «Генетические аспекты проблемы «Человек и биосфера» при ГКНТ СССР, руководил советско-американским проектом «Биологические и генетические  последствия загрязнения окружающей среды, был председателем программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера», представлял нашу страну в комитетах ООН, ЮНЕСКО, ВОЗ и др., был членом и ответственным редактором многих международных журналов.

 

Книги академика Н.П. Дубинина

 

1. В. Альтшулер, Н.Дубинин. Как создаются новые сорта растений: Книга-альбом. М.: Безбожник, 1931.

2. Н.П. Дубинин, Е.Т. Попова. Генетика и биометрия: Для вузов. М.: Сельколхозгиз, 1931. .

3. Н.П. Дубинин, М. А. Гептнер. Руководство по генетике и селекции кроликов. М.; Л.: Сельколхозгиз, 1932.

4. Н.П. Дубинин, Е.Т. Попова. Генетика и биометрия: Для вузов. М.: Сельколхозгиз, 1933.

5. Н.П. Дубинин. Птицы лесов нижней части долины реки Урал. М.: Изд-во АН СССР, 1953. Ч. I.  Тр. Ин-та леса. Т. ХVIII.

6. Н.П. Дубинин, Т.А. Торопанова. Птицы лесов долины реки Урал. М.: Изд-во АН СССР, 1956. Ч. 2, 3. Тр. Ин-та леса. Т. ХХХII.

7. Н.П. Дубинин. Проблемы радиационной генетики. М.: Госатомиздат, 1961.

8. N.P. Dubinin. Problems of radiation genetics. Edinburgh; L.: Oliver and Boyd, 1964.

9. Н.П. Дубинин. Молекулярная генетика и действие излучений на наследственность. М.: Госатомиздат, 1963.

10.  N.P. Dubinin. Molekulargenetik. Jena: Fischer, 1965.

11. N.P. Dubinin. Genetica moleculara si actiunea radiatiilor asupra ereditatii. Buc.:Ed. Stiint., 1966.

12. Н.П. Дубинин, В.В. Хвостова. Использование радиационного мутагенеза  при получении новых форм сельскохозяйственных растений. М.: Атомиздат, 1965.

13. Н. Дубинин, В. Губарев. Нить жизни: Очерки о генетике. М.: Атомиздат, 1966.

14. Н.П. Дубинин. Два полюса жизни. М.: Знание, 1966.

15. Н. Дубинин, В. Губарев. Нишката  на живота: Очерци за генетиката. С.: Нар. Просвета, 1969.

16. Н.П. Дубинин, В. Губарев. Нить жизни: Очерки о генетике. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Атомиздат, 1969.

17. N. Dubinin, V. Gubarev. El hilo de la vida. M.: Mir, 1972.

18. Н.П. Дубинин. Теоретические основы и методы работ И. В. Мичурина. М.: Просвещение, 1966.

19. Н.П. Дубинин. Эволюция популяций и радиация. М.: Атомиздат, 1966.

20. Н.П. Дубинин, Я.Л. Глембоцкий. Генетика популяций и селекция. М.: Наука. 1967.

21. Н.П. Дубинин, В.А. Панин. Новые методы селекции растений. М.: Колос, 1967.

22. Н.П. Дубинин. Некоторые методологические проблемы генетики. М.: Знание, 1968.

23. Н.П. Дубинин. Генетика и сельское хозяйство. М.: Знание, 1969.

24. Н.П. Дубинин. Общая генетика. М., 1970. 487 с. (кн. пер. на исп., венг., вьетн. яз.).

25. N.P. Dubinyin. Altalanos genetika. Bp.: Tankonyvkiado, 1975.

26. Н.П. Дубинин. Общая генетика. М.: Мир, 1981.  На вьетн. яз.

27. Н.П. Дубинин. Общая генетика. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1976.

28. N.P. Dubinin. Genetica general. M.: Mir, 1981. T. 1, 2. T. 1. 480 p. T. 2. 342 p.

29. N.P. Dubinin. Genetica generale. M.: Mir. 1976.

30. Н.П. Дубинин. Общая генетика. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1986.

31. Н.П. Дубинин. Горизонты генетики: Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1970.

32. Н.П. Дубинин. Генетика и будущее человечества. М.: Знание, 1971.

33. Н.П. Дубинин. Генетика и будущее человечества. Бейрут: Изд-во Аль-Фараби, 1979. На арабск. яз.

34. Н.П. Дубинин. Вечное движение. М.: Политиздат, 1973  (О жизни и о себе)

35. Н.П. Дубинин. Вечното движение. С.: Земиздат, 1974.  На болг. яз.

36. Н.П. Дубинин. Вечное движение. 2-е изд., испр. и  доп. М.: Политиздат, 1975 (О жизни и о себе).

37. N.P. Dubinin. A genetika regenye: A szoviet genetika szuletese es fejlodese. Bp.: Kossuth Konyvkiado, 1981.  На венг. яз.

38. N.P. Dubinin. MIŞCAREA ETERNĂ: Eroul cartii mele: genetica. Buc.: Ed. polit. 1977.   На румынск. яз.

39. Н.П. Дубинин. Вечное движение. 3-е изд. испр. и доп. М.: Политиздат, 1989.

40. Н.П. Дубинин, Г. Д. Засухина. Репаративные механизмы клеток и вирусы. М.: Наука, 1975.

41. Н.П. Дубинин. Генетика в свете диалектико-материалистического учения. М.: Знание. 1975.

42. Н.П. Дубинин. Методологические и практические аспекты развития советской генетики. В кн.: Очерк развития генетических исследований в СССР. Отв. редактор  академик Н.П. Дубинин. М.: Наука, 1976, с. 5-40.

43. Н.П. Дубинин, Ю.Г. Шевченко. Некоторые вопросы биосоциальной природы человека. М.: Наука, 1976.

44. Н.П. Дубинин, Ю.Г. Шевченко. Некоторые вопросы биосоциальной природы человека. Б. м., 1979.  На яп. яз.

45. Н.П. Дубинин, Ю.В. Пашин. Мутагены окружающей среды. М.: Знание, 1977.

46. Н.П. Дубинин. Генетика и человек: Кн. для внекл. чтения IX-X кл. М.: Просвещение, 1978.

47. Н.П. Дубинин, Ю.В. Пашин. Мутагенез и окружающая среда. М.: Наука, 1978.

48. Н.П. Дубинин, К. Б. Булаева. Общая биология: Проб. учеб. для IX-X кл. сред. шк. М.: Просвещение, 1978.

49. Н.П. Дубинин. Потенциальные изменения в ДНК и мутации. Молекулярная цитогенетика. М.: Наука, 1978.

50. Н.П. Дубинин, Д.Ф. Петров, К.Б. Булаева, С.И. Мезина, Б.А. Терехов. Общая биология: Пособие для учителя / Под ред. Н. П. Дубинина. М.: Просвещение, 1980.

51. Н.П. Дубинин. Генетика вчера, сегодня и завтра. М.: Сов. Россия, 1981.

52. Н.П. Дубинин, А. Эргашев. Наследственность и мутагены среды. Ташкент: Узбекистан, 1982.  На узб. яз.

53. Н.П. Дубинин. Генетика и человек: Кн. для внекл. чтения учащихся 9-10 кл. Каунас: Швиеса, 1982. На лит. яз.

54. Н.П. Дубинин, И. И. Карпец, В. Н. Кудрявцев. Генетика, поведение, ответственность: О природе антиобщественных поступков и путях их предупреждения, М.: Политиздат, 1982.

55. Н.П. Дубинин, И. И. Карпец, В. Н. Кудрявцев. Генетика, поведение, отговорност: За природата на антиобществените постъпки и пътещата за предпазване от тях. София: Партиздат, 1984.

56. Биологические исследования на орбитальных станциях «Салют». М.: Наука. 1984. Отв. редактор, автор предисловия академик Н.П. Дубинин.

57. N.P. Dubinin, I.I. Karpec, V.N. Kudriavcev. Genetika, spravanie, zodpovednost. Br.: Pravda, 1985.

58. N. Doubininine, I. Karpiets, V. Koudriavtsev. Genetique, comportemrnts, delinquance (De la nature des actes antisociaux et  des moyens de les precenir). Editions du Progres Moscou. 1985.

59. Н.П. Дубинин, И. И. Карпец, В. Н. Кудрявцев. Генетика, поведение, ответственность: О природе антиобщественных поступков и путях из предупреждения. 20-е изд. перераб. и доп. М.: Политиздат. 1989.

60. Н.П. Дубинин. Что такое человек. М.: Мысль, 1983.

61. Н.П. Дубинин. Какво е  човекът.София:Наука и изкуство,1985.

62. Н.П. Дубинин. Генетика. Кишинев: Штиинца, 1985.

63. Н.П. Дубинин. Очерки о генетике. М.: Россия, 1985.

64. Н.П. Дубинин. Новое в современной генетике.М.: Наука.1986.

65. Н.П. Дубинин. Генетика: Страницы истории. Кишинев.: Штиинца, 1988.

66. Муза в храме науки: Сб. стихотворений. М.: Сов. Россия. 1988, с.393-396.

67. Н.П. Дубинин. История и трагедия современной генетики. М.: Наука, 1992.

68. Н.П. Дубинин. Некоторые проблемы современной генетики. М.: Наука, 1994.

69. Н.П. Дубинин. Что такое человек. М.: Мысль. 2000. На кит. яз.

70. Н.П. Дубинин. Избранные труды. Т.1. Проблемы гена и эволюция. М.: Наука, 2000.

71. Н.П. Дубинин. Избр. труды. Т.2. Радиационный и химический  мутагенез. М.: Наука, 2000.

72. Н.П. Дубинин. Избр.труды. Т.3. Экологическая и космическая генетика. Селекция. М.: Наука, 2001.

73. Н.П. Дубинин. Избр. труды. Т.4. История и трагедия советской генетики. Философские проблемы генетики. М.: Наука, 2002.

74. Н. Дубинин. Проза и лирика. Грани таланта ученого. М.: Наука, 2011 (к 105-летию со дня рождения).

 

 

Фото 2,3

4,5 (позравит. письма, по 2 шт. рядом)

 

 

Н.П. Дубинин – крупный  организатор науки

 

1. По приглашению академика Н.К. Кольцова, директора Института экспериментальной биологии, организовал и возглавил Генетический отдел (позднее лаборатория цитогенетики), которым руководил в течение 16 лет (с 1932-1948 гг.). Эта лаборатория заняла центральное место и стала по сути ядром вокруг которого создавалась теоретическая генетика в 30-40-е годы.

2. Организовал и возглавил кафедру генетики в Воронежском государственном университете, которой руководил в течение 10 лет (с 1937-1948 гг.).

3. В период возрождения генетики в стране после сессии 1948 г. организовал и возглавил Лабораторию радиационной генетики в Институте биофизики АН СССР (с 1956-1966 гг.).

4.  Организатор и директор Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО АН СССР (с 1992 г. – СО РАН) близ г. Новосибирска в 1957 г. (с 1957-1960 гг.). Сначала Н.П. Дубинин был назначен директором-организатором Института согласно постановлению Президиума АН СССР  № 469 от 21 июня 1957 г., затем Общее собрание АН СССР в своем постановлении от 2 ноября 1957 г. п. 88 избрало  Дубинина Николая Петровича директором Института цитологии и генетики Сибирского отделения Академии наук СССР.

Запись в трудовой книжке Н.П. Дубинина  по ИЦиГ СО АН СССР: с 1 марта 1957 г. – Директор Института цитологии и генетики СО АН СССР.

 

 

Фото 6

Фото 7,8  по 2 шт. рядом

5. Организатор и директор Института общей генетики (ИОГен) АН СССР в Москве в 1966 г. (с 1966 – 1981 гг.)

Постановления Президиума по этому вопросу:

от 25 декабря 1964 г. № 412 «О развитии в Академии наук СССР научно-исследовательских работ в области генетики».

Первый пункт этого постановления гласит: «Считать целесообразным организовать на базе Лаборатории радиационной генетики Института биологической физики АН СССР Институт общей генетики АН СССР».

от 15 октября 1965 г. № 677 «Об организации Института общей генетики Академии наук СССР»

«Президиум Академии наук СССР считает важнейшей задачей поднятие уровня исследований по генетике. Существующий Институт генетики АН СССР не обеспечивает должного уровня теоретических исследований и развития научных основ для решения практических задач сельского хозяйства и здравоохранения. При создавшемся положении и имеющихся кадрах Институт генетики АН СССР не в состоянии обеспечить необходимого уровня исследований по генетике.

В связи с этим Президиум АН СССР считает необходимым упразднить Институт генетики АН СССР, выделив из его состава Экспериментальную научно-исследовательскую базу «Горки Ленинские» в самостоятельную лабораторию при Отделении общей биологии АН СССР, и создать Институт общей генетики».

от 4 февраля 1966 г. № 59 «О директоре Института общей генетики АН СССР»

« В соответствии с рекомендацией Ученого совета Института общей генетики АН СССР от 3 февраля 1966 г. и решением Бюро Отделения общей биологии от 4 февраля с.г. назначить члена-корр. АН СССР Дубинина Николая Петровича директором Института общей генетики АН СССР с последующим утверждением в соответствии с  §69 Устава

Академии наук СССР».

Общее собрание Академии наук Союза ССР в постановлении от 8 февраля 1966 г. утвердило чл.-корр. АН СССР Дубинина Николая Петровича директором Института общей генетики АН СССР.

от 8 февраля 1966 г. № 60 «Об упразднении Института генетики и организации Института общей генетики АН СССР»

1. Упразднить Институт генетики АН СССР с 15 апреля 1966 г.

2. Выделить  из Института генетики Экспериментальную научно-исследовательскую базу «Горки Ленинские» на правах самостоятельного научно-исследовательского учреждения в составе Отделения общей биологии.

3. Организовать в составе Отделения общей биологии Институт общей генетики АН СССР с 15 апреля 1966 г.

4. Поручить Отделению общей биологии представить предложения о порядке упразднения  Института генетики и организации Института общей генетики.

от 25 марта 1966 г. № 285 «Об основных направлениях научных исследований Института общей генетики АН СССР и о мерах по обеспечению его работы».

«Считать основной задачей Института общей генетики АН СССР развитие теории современной генетики <…>, разработку путей использования достижений генетики в практике сельского хозяйства и медицины <…> В первую очередь обеспечить изучение молекулярных и клеточных основ наследственности  <…>

Поручить Отделению общей биологии (ак. Б.Е. Быховский) и  дирекции Института общей генетики АН СССР (член-корр. АН СССР Н.П. Дубинину) представить в 2-недельный срок предложения о структуре Института и основных направлениях научных исследований структурных подразделений, рассмотренные на Ученом совете Института общей генетики АН СССР»

от 31 марта 1966 г. Стенограмма заседания Ученого совета Института общей генетики АН СССР по обсуждению структуры Института.

На этом заседании выступили  известные генетики: председатель – член-корр. АН СССР Н.П. Дубинин, П.М. Жуковский, А.А. Прокофьева-Бельговская, Я.Л. Глембоцкий, Н.Н. Жуков-Вережников, С.И. Алиханян, В.Л. Рыжков, Д.М. Гольдфарб, М.Е. Лобашев, В.П. Эфроимсон, Б.Л. Астауров, С.Е. Бреслер, С.Я. Краевой. Это была последняя  подработка вопроса по структуре института, т.к. это тот пусковой механизм, который определяет на ближайшее время деятельность Института. Все лаборатории и подразделения, направления их работ и утверждение руководителей прошли на этом заседании. ИОГен рассматривался как головное учреждение по проблемам генетики и селекции.

от 29 апреля 1966 г. № 314 «О структуре и основных направлениях научных исследований  структурных  подразделений Института общей генетики (представление Отделения общей биологии)»

С Т Р У К Т У Р А

и основные направления научных исследований структурных подразделений

Института общей генетики АН СССР

I.  Научные подразделения

1.Лаборатория мутагенеза.

Изучение природы мутаций на молекулярном, генном, хромосомном и клеточном уровнях, разработка методов управления мутационным процессом с использованием радиации, химических и других мутагенов в свете задач сельского хозяйства, медицины и проблем эволюции (организуется в 1966 году).

2. Лаборатория молекулярной генетики бактерий и фагов.

Разработка общих проблем молекулярной генетики, механизмов рекомбинаций при генетической  трансформации  у фагов на молекулярном уровне, кинетика рекомбинационного процесса относительно различных участков хромосомы фага, несущей разные гены. Направленная трансформация у фагов путем изоляции отдельных генов (организуется в 1966 году).

3. Лаборатория молекулярной генетики высших организмов.

Изучение молекулярной структуры хромосом и процессы их   ауторепродукции. Исследования методом радиоавтографии и цитогенетическим методом структурно измененных хромосом в ряду клеточных поколений (организуется в 1966 году).

4. Лаборатория цитогенетики.

Изучение механизмов передачи наследственной информации при разных типах митоза и мейоза (организуется в 1966 году).

5. Лаборатория кариологии.

Исследование общих проблем кариологии, структурной организации и закономерностей функционирования хромосом растений, микроорганизмов, животных и человека (организуется в 1967 году).

6. Лаборатория космической генетики.

Изучение генетических эффектов при действии различных факторов орбитальных, межпланетных полетов (излучения, перегрузки, вибрация, невесомость). Разработка генетико-селекционных методов создания компонентов экологической системы и их защиты от действия факторов полета (организуется в 1966 году).

7. Лаборатория полиплоидии.

Разработка методов получения экспериментальных полиплоидов, анализ их  генетики и цитологии на практически важных объектах (организуется в 1966 году).

8. Лаборатория радиационной генетики млекопитающих.

Изучение действия радиации на зародышевые клетки млекопитающих, изучение путей их защиты от поражающего эффекта  радиации и возможность репарации генетических повреждений. Отдаленные последствия радиации (организуется в 1966 году).

9. Лаборатория методов мутационной селекции растений.

Разработка методов мутационной селекции и проблем  специфичности действия мутагенных факторов на виды и сорта сельскохозяйственных растений (организуется в 1967 году).

10.  Лаборатория  биохимической генетики.

Изучение молекулярных и клеточных механизмов функционирования  генов вирусов и бактерий, а также процессов регуляции биосинтетической активности нормальных и зараженных клеток (организуется в  1967 году).

11.  Лаборатория генетических методов селекции растений.

Исследование генетических закономерностей при внутривидовой гибридизации и наследовании количественных признаков. Генетические основы явления гетерозиса. Разработка методов получения гаплоидных форм и их селекционного использования. Цитоплазматическая мужская стерильность и ее использование в селекции на гетерозис (организуется в 1967 году).

12. Лаборатория генетических методов селекции животных.

Определение генетических основ при селекции сельскохозяйственных животных различных пород и породных групп. Проблема подбора пар для скрещивания (организуется в 1966 году).

13. Лаборатория иммуногенетики животных.

Изучение возможных физиологических корреляций между определенными группами крови у животных и их хозяйственно-полезными признаками в целях увеличения эффективности селекции и гетерозиса (организуется в 1966 году).

14. Лаборатория эволюционной генетики.

Изучение проблем генетики популяций в свете давлений мутаций, изоляции и принципов действия естественного и искусственного отбора. Эволюция структуры и функций гена, закономерности и факторов естественного мутационного процесса, роль мутаций  хромосом, полиплоидии, анеуплоидии, апомиксиса и форм вегетативного размножения в эволюции отдельных групп организмов (организуется в 1966 году).

15. Лаборатория генетических методов селекции микроорганизмов.

Разработка проблемы мутаций, рекомбинаций и отбора  в популяциях микроорганизмов, радиационный и химический мутагенез (организуется в 1966 году).

16. Лаборатория математической генетики.

Выяснение математическими методами ряда связей и закономерностей на генетическом материале. Математическое моделирование ряда генетических процессов (организуется в 1967 году).

17. Лаборатория антропогенетики.

Разработка демографической и биохимической генетики человека, а также установление роли наследственности и среды в развитии особи (организуется в 1967 г.).

18. Лаборатория физиологии и экологии вирусов.

Репродукция растительных вирусов. Взаимосвязь вирусной инфекции с метаболизмом растительной ткани; электронная микроскопия фитопатогенных вирусов (организуется в 1966 году).

II. Научно-вспомогательные подразделения

1.Кабинет облучения, изотопов, авторадиографии и дозиметрии (организуется в 1966 году).

2. Кабинет электронной оптики (электронная и телевизионная микроскопия, люминесцентная микроскопия и цитофотометрия ) (организуются в 1967 году).

3. Виварий (организуется в 1966 году).

4. Мастерские (организуются в 1966 году).

5. Кабинет спецработ (организуется в 1966 году).

6. Кабинет злокачественного роста (организуется в 1966 году).

 

разместить по схеме:

Фото  9

Фото 10

Н.П. Дубинин принимает поздравления от учеников в своем рабочем кабинете (Музее) по случаю 90-летнего юбилея.

 

Фото 11

I конгресс по генетике Института животноводства Кубы. На животноводческой ферме национального центра по генетике  Фидель Кастро показывает Н.П. Дубинину (справа третий), академику Л.Н. Эрнсту (справа четвертый) и др. журнал записей племенных животных. Куба. 1969 год.

 

Фото 12

Советская делегация на встрече советско-американской комиссии по эффектам загрязнения среды. Вашингтон. 1973 год.

 

Фото 13

По материалам научной конференции «Генетика на рубеже веков» (Москва, 22-23 марта 2007 г.) [сост. Л.Г. Дубинина, И.Н. Овчинникова; отв. ред. А.А. Жученко, Н.К. Янковский] М.:Наука, 2009.

Вице-президент РАН академик Рэм Викторович Петров, выступая в 1998 г. на гражданской панихиде,  сказал о Н.П. Дубинине:

«Он был выдающимся организатором, исследователем. Два памятника он себе оставил: организовал два лучших, никто я, думаю, не обидится, лучших генетических института: Сибирский в г. Новосибирске  и этот Институт общей генетики, где мы с вами находимся. Каждый, посетивший эти здания, всегда будут вспоминать Николая Петровича. И этого оказалось недостаточно, чтобы представить себе фигуру Николая Петровича. Он, как крупнейший ученый, был тем человеком, который защищал не только свое имя, но защищал науку, научную общественность от нелепых грубых нападок от недостаточно образованной части  в касте имущих. Николай Петрович прожил долгую жизнь, но прожить долгую жизнь, наверно, может кто-то еще, но, если обратиться к Николаю Петровичу, то мы должны поставить многократный коэффициент этой жизни. Если умножить его дела на его жизнь, то получается уже потрясающая величина».

Mrs. L. Georgievna Dubinina                                                     Washington, May 26, 1998

Leninsky Prospect, Russia                                                         National Academy of Sciences

Dear Mrs. Dubinina

I am writing to extend the sympathy of the Academy membership on the death of your husband. Dr. Dubinin was highly regarded by all those whose lives he touched and, although we find solace in the rich legacy of his achievements, his loss is keenly felt by his associates and friends throughout the scientific community.

With my sincere sympathy and warmest personal regards,

Yours sincerely

President                                                                                                              Bruce Alberts

Вашингтон, 26 мая 1998 г.

Национальная академия наук

Дорогая госпожа Дубинина!

Я пишу, чтобы выразить сочувствие членов Академии в связи со смертью Вашего мужа. Доктор Дубинин пользовался большим уважением всех тех, с кем соприкасался в жизни. И хотя мы находим утешение в богатом наследии его достижений, потеря его остро чувствуется коллегами и друзьями всего научного сообщества.

С искренними симпатиями и самыми теплыми пожеланиями

Искренне Ваш

Президент                                                                                                              Брюс Албертс

 

К 105-летнему юбилею опубликована книга из литературного наследия академика Н.П. Дубинина  – “Проза и лирика. Грани таланта ученого” / М.: Наука, 2011г.

От Менделя к эпигенетике: история генетики

Abstract

Истоки генетики можно найти в мемуарах Грегора Менделя о гибридизации растений (1865). Однако слово «генетика» было придумано только в 1906 году, чтобы обозначить новую науку о наследственности. Основанная на менделевском методе анализа продуктов скрещивания, эта наука отличается своей явной целью быть общей “ наукой о наследственности ” и введением совершенно новых биологических концепций (в частности, концепций гена, генотипа и фенотипа). ).В 1910-х годах менделевская генетика слилась с хромосомной теорией наследования, что дало начало тому, что до сих пор называют «классической генетикой». В этих рамках ген одновременно является единицей функции и передачи, единицей рекомбинации и мутации. До начала 1950-х годов эти представления о гене совпадали. Но когда было обнаружено, что ДНК является материальной основой наследования, это совпадение исчезло. Затем началась разработка молекулярной биологии, которая никогда не прекращала раскрывать сложность того, как функционирует наследственный материал.

Résumé

La génétique puise ses origines dans le mémoire de Mendel sur l’hybridation des planttes (1865). Le mot «génétique» ne fut cependant Introduction qu’en 1906 pour désigner la nouvelle science de l’hérédité. Fondée sur la méthode mendélienne d’analyse des produits de croisements, cette science se distingue par son but explicite – être une science générale de l’hérédité – и в части введения концепций biologiques totalement nouveaux et de phénotype).Dans les années 1910, la génétique mendélienne fusionné avec la théorie chromosomique de l’hérédité pour donner ce qu’on appelle toujours aujourd’hui la «génétique classique». Dans ce cadre, le gène est tout à la fois une unité de fonction et de transfer, une unité de Recombinaison, une unité de mutation. Jusque dans les années 1950, ces concept du gène coïncident. Mais lorsqu’on découvre que l’ADN est la base matérielle de l’hérédité, cette unité se disout. Начало alors l’aventure de la biologie moléculaire qui, de 1953 jusqu’à aujourd’hui, ne va cesser de complexifier notre connaissance du fonctionnement Physiologique du matériau héréditaire.

Ключевые слова

Mendel

Mendelian genetics

Хромосомная теория наследования

Gene

Молекулярная биология

Mots clés

Mendel

Généculus

000

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2016 Académie des Sciences. Опубликовано Elsevier Masson SAS.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Грегор Мендель – Жизнь, эксперименты и факты

Грегор Мендель был австрийским монахом, который открыл основные принципы наследственности путем экспериментов в своем саду.Наблюдения Менделя стали основой современной генетики и изучения наследственности, и он широко считается пионером в области генетики.

Кем был Грегор Мендель?

Грегор Мендель, известный как «отец современной генетики», родился в Австрии в 1822 году. Монах, Мендель открыл основные принципы наследственности путем экспериментов в саду своего монастыря. Его эксперименты показали, что наследование определенных признаков у растений гороха следует определенным закономерностям, что впоследствии стало основой современной генетики и привело к изучению наследственности.

Ранняя жизнь

Грегор Иоганн Мендель родился Иоганном Менделем 20 июля 1822 года в семье Антона и Розины Мендель на семейной ферме в тогдашнем Хайнцендорфе, Австрия. Он провел свою раннюю юность в сельской местности, до 11 лет, когда местный учитель, впечатленный его способностями к обучению, порекомендовал отправить его в среднюю школу в Троппау, чтобы продолжить учебу. Переезд был финансовым бременем для его семьи и часто был трудным опытом для Менделя, но он преуспел в учебе и в 1840 году окончил школу с отличием.

По окончании учебы Мендель поступил на двухлетнюю программу в Философский институт Университета Ольмюца. Там он снова отличился в учебе, особенно по предметам физики и математики, и в свободное время преподавал, чтобы сводить концы с концами. Несмотря на то, что Мендель страдал от приступов глубокой депрессии, из-за которых он не раз временно отказывался от учебы, он окончил программу в 1843 году.

В том же году вопреки воле отца, который ожидал, что он возьмет на себя ответственность за семью. ферме, Мендель начал учиться на монаха: он присоединился к августинскому ордену в церкви св.Фомы в Брно и получил имя Грегор. В то время монастырь был культурным центром региона, и Мендель сразу же подвергся исследованиям и обучению его членов, а также получил доступ к обширной библиотеке и экспериментальным помещениям монастыря.

В 1849 году, когда работа в общине в Брно вымотала его до болезни, Менделя послали на временную преподавательскую должность в Знайме. Однако в следующем году он провалил экзамен на преподавание и аттестацию, и в 1851 году его отправили в Венский университет за счет монастыря для продолжения учебы в естественных науках.Находясь там, Мендель изучал математику и физику у Кристиана Доплера, в честь которого назван эффект Доплера частоты волны; он изучал ботанику под руководством Франца Унгера, который начал использовать микроскоп в своих исследованиях и был сторонником додарвиновской версии эволюционной теории.

В 1853 году, после завершения учебы в Венском университете, Мендель вернулся в монастырь в Брно и получил место преподавателя в средней школе, где оставался более десяти лет.Именно в это время он начал эксперименты, которыми он наиболее известен.

Эксперименты и теории

Примерно в 1854 году Мендель начал исследовать передачу наследственных признаков у гибридов растений. Во время исследований Менделя было общепризнанным фактом, что наследственные черты потомков любого вида представляли собой лишь разбавленное смешение тех черт, которые присутствовали в «родителях». Также было общепризнанным, что через поколения гибрид будет возвращаться к своей первоначальной форме, из чего следует, что гибрид не может создавать новые формы.Однако результаты таких исследований часто искажались из-за относительно короткого периода времени, в течение которого проводились эксперименты, тогда как исследования Менделя продолжались целых восемь лет (между 1856 и 1863 годами) и охватывали десятки тысяч отдельных растений.

Мендель решил использовать горох для своих экспериментов из-за его множества различных сортов и потому, что потомство можно было быстро и легко получить. Он перекрестно удобрял растения гороха, которые имели явно противоположные характеристики – высокие с короткими, гладкие с морщинистыми, растения с зелеными семенами и с желтыми семенами и т. Д.- и, проанализировав свои результаты, пришел к двум из своих наиболее важных выводов: Закон сегрегации, который установил, что существуют доминантные и рецессивные черты, случайным образом передающиеся от родителей к потомству (и предоставил альтернативу смешанному наследованию, доминантной теории время), и Закон независимого выбора, который установил, что черты передаются независимо от других черт от родителей к потомству. Он также предположил, что эта наследственность подчиняется основным статистическим законам.Хотя эксперименты Менделя проводились с растениями гороха, он выдвинул теорию, согласно которой все живые существа обладают такими свойствами.

В 1865 году Мендель прочитал две лекции о своих открытиях в Обществе естественных наук в Брно, которое в следующем году опубликовало результаты своих исследований в своем журнале под названием « Эксперименты на гибридах растений» . Однако Мендель мало что сделал для продвижения своей работы, и несколько ссылок на его работы того периода указывают на то, что многие из них были неправильно поняты.Обычно считалось, что Мендель показал только то, что уже было широко известно в то время, – что гибриды в конечном итоге возвращаются к своей первоначальной форме. Важность изменчивости и ее эволюционные последствия в значительной степени игнорировались. Более того, открытия Менделя не рассматривались как общеприменимые даже самим Менделем, который предполагал, что они применимы только к определенным видам или типам признаков. Конечно, его система в конечном итоге оказалась универсальной и является одним из основополагающих принципов биологии.

Более поздняя жизнь, смерть и наследие

В 1868 году Мендель был избран настоятелем школы, в которой он преподавал в течение предыдущих 14 лет, и его административные обязанности и постепенно ухудшающееся зрение не позволяли ему продолжать какую-либо обширную научную работу. . Он мало путешествовал в течение этого времени и был еще более изолирован от своих современников в результате его публичного противодействия налоговому закону 1874 года, который увеличил налог на монастыри для покрытия церковных расходов.

Грегор Мендель скончался 6 января 1884 года в возрасте 61 года. Его похоронили на монастырском кладбище, и его похороны прошли хорошо. Однако его работа все еще была в значительной степени неизвестна.

Лишь десятилетия спустя исследования Менделя проинформировали о работе нескольких известных генетиков, ботаников и биологов, проводивших исследования наследственности, о том, что ее значение было оценено более полно, и его исследования стали называть законами Менделя. Хуго де Фрис, Карл Корренс и Эрих фон Чермак-Зейсенегг независимо друг от друга продублировали эксперименты и результаты Менделя в 1900 году, обнаружив постфактум, якобы, что и данные, и общая теория были опубликованы в 1866 году Менделем.Возникли вопросы относительно обоснованности утверждений о том, что трио ботаников не знали о предыдущих результатах Менделя, но вскоре они отдавали предпочтение Менделю. Однако даже тогда его работы часто игнорировались дарвинистами, которые утверждали, что его открытия не имеют отношения к теории эволюции. По мере того как генетическая теория продолжала развиваться, актуальность работы Менделя снижалась, но его исследования и теории считаются основополагающими для любого понимания этой области, и поэтому он считается «отцом современной генетики».”

Genentech: Наши основатели

Герберт В. Бойер, доктор философии.

Герберт Бойер – соучредитель компании в 1976 году с Робертом А. Свенсоном, венчурным капиталистом. Он также был вице-президентом компания с 1976 по 1990 год. Биохимик и генный инженер, сначала Херб продемонстрировали полезность технологии рекомбинантной ДНК для производства коммерческих лекарства, которые заложили основу для развития Genentech.

Помимо работы в Genentech, Херб был профессором Университета Калифорния, Сан-Франциско и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. Когда была основана компания Genentech, он преподавал микробиологию и работал профессором биохимии и биофизики в UCSF, а также директором программы магистратуры в генетика.

В 1993 году он был удостоен престижной швейцарской премии Гельмута Хортена за исследования, наряду с Доктору Стэнли Коэну из Стэнфордского университета за новаторское использование исследований в использование генных технологий в медицине. Он является избранным членом Национальной академии наук. Наук, а в 1985 году он был избран в Калифорнийский Зал славы изобретателей. Трава получил награду Golden Plate Award от Американской академии достижений в 1981 году и Премия Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования в 1980 году.Он член американского общества Академия наук и искусств и получила награду Промышленного научно-исследовательского института. Премия 1982 года. Бойер входит в редколлегии нескольких научных публикаций. автор или соавтор более 100 научных статей.

Роберт А. Свонсон (1947 – 1999)

В 1976 году 29-летний венчурный капиталист обратился к доктору.Герберт Бойер, биохимик из Калифорнийский университет в Сан-Франциско с предложением разработать и продать полезные продукты с использованием технологии рекомбинантной ДНК. Хотя значительные достижения были были сделаны в молекулярной биологии в 1970-х годах, но никто еще не осознал потенциал применение новой биологической технологии для создания новых полезных товары.

Под руководством Боба родилась Genentech, компания, которая обеспечивала широкое применение эту науку современному обществу, разрабатывая новые лекарства, такие как человеческий инсулин, интерфероны, гормон роста человека и тромболитические агенты.

До создания Genentech Swanson был партнером венчурного капитала Kleiner & Perkins. партнерство в Сан-Франциско.Когда он ушел из Genentech, Боб основал K&E Management, частная компания по управлению инвестициями, занимал пост председателя совета директоров из Tularik, Inc., биотехнологической фирмы, специализирующейся на терапевтических средствах, которые действуют через регуляция экспрессии генов.

Боб Свонсон был директором и главным исполнительным директором Genentech до тех пор, пока В феврале 1990 года, когда он был назначен председателем совета директоров, эту должность он занимал до своей выход на пенсию в декабре 1996 г.

Он скончался 6 декабря 1999 года в возрасте 52 лет.

Мендель и Дарвин: разгадывая непреходящую загадку

Иоганн Мендель родился в 1822 году в Хинчице (Хайзендорф) ^{Сноска 1} в Австрийской Силезии, в настоящее время в Чехии (Чешская Республика). Принеся большую жертву своей семье, он посещал школы-интернаты до 21 года. Он был успешным в учебе и в 1843 году был принят в августинский орден Св.Фомы в Брно (Brünn), где он принял имя Грегор.

С тех пор он оказался в необычайно интеллектуальном окружении. Он был монахом, а не монахом в том смысле, что монахи-августинцы его монастыря служили обществу, открыто взаимодействуя с местным населением, получая высшее образование по светским предметам, участвуя в научных обществах, выполняя общественные роли, проводя исследования и писательскую деятельность. и обучение своим академическим специальностям в школах. Последствия попытки Менделя служить священником лучше всего описываются словами его настоятеля Сирилла Наппа: «он очень усердно изучает науки; но … он гораздо менее приспособлен для работы приходским священником по той причине, что он охвачен непреодолимой робостью … [поэтому] я счел необходимым освободить его от службы приходским священником »(Iltis, 1966, p. .58). Робость Менделя неоднократно всплывала на поверхность, оказывая положительное и отрицательное влияние на его научные занятия.

Мендель как учитель естествознания

Случайным следствием робости Менделя стало то, что она побудила Наппа поручить ему преподавать естественные науки в Зноймо (Знайм), к юго-западу от Брно. Это задание позволило ему заниматься наукой вместе со студентами, не обремененным обязанностями приходского священника. Он был превосходным и популярным учителем, хотя и не сертифицированным. В ноябре 1849 года австрийское правительство издало указ, согласно которому все учителя должны пройти аттестацию через университетские экзамены (Klein and Klein 2013).Венский университет будет проводить экзамен Менделя, состоящий из письменной части вне офиса (называемой домашним заданием), а также письменных и устных сессий на месте.

Летом 1850 года Мендель получил домашнее задание, в котором мы встречаем его первые слова, относящиеся к эволюции:

С течением времени, когда Земля достигла способности, необходимой для образования и сохранения органической жизни, растения и впервые появились животные низшего вида.Период органического образования нередко прерывался катастрофами, угрожавшими жизни организмов и отчасти приводившими к их упадку. … Растительный и животный мир развивался все более и более богато; его старые формы частично исчезли, чтобы уступить место новым и более совершенным.

(Орёл и др., 1983, с. 237 * ^{, сноска 2} ).

Влияние катастрофизма старой Земли на мысли Менделя очевидно, вероятно, из книги Карла Германа Конрада Бурмейстера (1843) Die Geschichte der Schöpfung ( The History of Creation ), на которую Мендель цитировал.Учитывая принятие Менделем катастрофизма старой Земли на этом раннем этапе своей карьеры, неясно, рассматривал ли он происхождение от выживших видов, в отличие от создания de novo, как механизм появления новых видов. Примечательно, что Орел и др. (1983) и Кляйн и Кляйн (2013) указали, что Мендель использовал слова «zum Theile», переведенные как «частично», имея в виду сокращение жизни, оставляя открытой интерпретацию, что новые виды возникли из тех, которые пережили катастрофы. В любом случае он собирался войти в одну из самых активных и спорных додарвиновских эволюционных сред Европы, где эволюция путем нисхождения на протяжении эонов геологического времени была основной темой.Нет никаких свидетельств того, что он когда-либо вернулся к катастрофе.

Экзаменаторы Менделя по физике Андреас фон Баумгартнер и Кристиан Доплер высоко оценили его эссе по физике. Эксперт по геологии и естественной истории Рудольф Кнер определил, что отчет и источники Менделя неадекватны и устарели. Тем не менее, Мендель был приглашен на письменные и устные занятия в Венском университете. Он преуспел в одних частях и провалил другие, и поэтому не сдал сертификационный экзамен.Тем не менее, его экзаменаторы согласились, что он был хорошо подготовлен к учебе в университете, что позволило ему поступить в Венский университет. По словам Орла (1996): «Если бы он сдал экзамен учителя, он остался бы в Зноймо гимназии , и несколько поколений учеников средней школы получили бы отличного учителя. С другой стороны, наука почти наверняка потеряла бы одного из своих ведущих первооткрывателей »(стр. 66).

В Венском университете

В ноябре 1851 года Мендель поступил в Венский университет в качестве «экстраординарного» студента, что означало, что он не учился на ученую степень, не проверял свои классы и не проходил формальную оценку (Klein and Klein 2013 ).В течение 22 месяцев (с ноября 1851 г. по август 1853 г.) он записался на курсы физики, химии, математики, зоологии, ботаники и палеонтологии, некоторые из которых были посвящены эволюции. Его исследования едва ли можно было лучше приурочить к всплеску эволюционного энтузиазма, который сильно затронул интеллектуальные и религиозные сообщества Вены. Один из профессоров ботаники Менделя, Франц Унгер, был ключевым игроком в этом всплеске. К 1851 году Унгер энергично продвигал то, что Глибофф (1999) назвал «теорией Унгера о всеобщем общем происхождении» (стр.223), рассматривая все новые виды как происходящие от предыдущих видов, и, по словам Унгера, «никоим образом не одностороннее линейное развитие, но излучение, расширяющееся со всех сторон» (Unger 1853, с. 107).

С мая по октябрь 1851 года Унгер популяризировал эволюцию посредством серии из семнадцати статей под заголовком Botanische Briefe ( Botanical Letters ) в Wiener Zeitung ( Vienna News ), позже составленных в книгу ( Унгер 1852 г.).Унгер популяризировал то, как летопись окаменелостей показала эволюцию растений и животных на протяжении эонов геологического времени. 17-я и последняя часть была опубликована 18 октября 1851 г., всего за девять дней до прибытия Менделя в Вену (Gliboff 1998).

Унгер придерживался точки зрения, согласно которой новые виды возникли из предыдущих в отрывке, который примечателен тем, что предсказывает тему генетической рекомбинации в эволюции, к которой Мендель обратится в своем исследовании (как отмечено Olby 1985; Orel 1996; Klein and Klein 2013) : «Кто может отрицать, что новые комбинации элементов возникают из этой перестановки растительности, когда-либо сводимой к определенному закону, – комбинации, которые освобождаются от предшествующих характеристик вида и появляются как новые виды?» (Унгер 1853, стр.92). В том же году Унгер (1851) также опубликовал важную популярную книгу об эволюции, Die Urwelt in ihren verschiedenen Bildungsperioden ( Первобытный мир в его различные переходные периоды, ), которая была хорошо принята в Вене (Gliboff 1998).

Публикации Унгера вызвали гнев выдающегося римско-католического священника Себастьяна Бруннера, редактора-основателя журнала Wiener Kirchenzeitung ( Венские церковные новости ), который опубликовал несколько редакционных статей, высмеивающих его.Первый появился 25 октября 1851 года, всего за два дня до приезда Менделя. Бруннер утверждал (в отрывках, переведенных Олби 1985 г.), что «язычество преподается в университетах во всех областях науки» (стр. 201), что Унгер был «человеком, который открыто отрицал творение и Создателя» (стр. 202). ), и что «профессора так называемых католических университетов годами читают лекции по действительно чудовищным теориям» (стр. 203). Мендель, несомненно, знал об этом публичном споре, но в 1852 году записался в классы Унгера, что, возможно, поставило его в шаткое положение как члена духовенства.

Возвращение в Брно и церковное осуждение

В августе 1853 года Мендель вернулся в Брно, все еще не получивший диплом преподавателя естественных наук, но хорошо подготовленный в области научной теории и методологии. Он сразу же столкнулся с атмосферой официального осуждения светских занятий, мало чем отличавшегося от церковного осуждения науки, свидетелем которого он стал в Вене. Епископу Брно, Антону Эрнсту Шаффготчу, было поручено исследовать августинские монастыри в Праге, Кракове и Брно на предмет секуляризма, начиная с 1853 года, когда Мендель все еще находился в Вене (Orel 1996; Klein and Klein 2013).В 1854 году, после возвращения Менделя, Шаффготч провел на месте расследование. В своем отчете, рекомендуя распустить монастырь, он написал (в переводе Кляйна и Кляйна, 2013 г.): «Одним словом, в доме, соблюдающем Правило Св. Августина, царит светский дух, который немногочисленны прихожанами августинцев. не в состоянии прикрыть », и в частности Менделя,« он изучает профанные науки в светском учреждении в Вене за счет монастыря, чтобы стать профессором указанных наук в государственном учреждении »(стр.295).

Тем временем атаки Бруннера достигли своего финала в начале 1856 года в редакционной статье под названием «Священник Исиды и филистимлянин», специально адресованной Унгеру и его коллегам: «современным первосвященникам Исиды, т. ветви естественной истории, редко или никогда не входят в церковь – согласно их заявлениям, природа – их храм »*. Затем Бруннер высмеивает венских ботаников: «Они делают все, что в их силах, чтобы превратить себя в растения, познавшие ботанику, которые можно почувствовать издалека, – и добровольно попадают на вечно вонючее навозное ложе пантеистического мировоззрения, которое, тем не менее, порождает новое мировоззрение. определенное богатство цветов »*.

И в Вене, и в Брно среда, противопоставляющая церковь эволюции, стала чрезвычайно едкой. Будучи священнослужителем, терпящим явные упреки со стороны епископа Брно и обучавшимся у такого печально известного эволюциониста, как Унгер, Мендель, несомненно, страдал от обременительных конфликтов. К сожалению, ни одно из его сохранившихся произведений не раскрывает ничего о том, как он лично относился к этой дилемме.

Спустя всего несколько недель после того, как спор Унгера с Бруннером достиг апогея, 5 мая 1856 года Мендель поехал в Венский университет, чтобы сдать второй экзамен на получение сертификата учителя.Один из его товарищей-монахов рассказал о том, что произошло: «К счастью, он получил простые вопросы, но после первого он заболел, так что писать было невозможно. В любом случае кажется, что он нервничает. … Опасаясь дальнейших подобных нападений, он вернулся домой, ничего не добившись »(Kříženecký 1963, с. 308 *). Можно только догадываться, насколько противоречивые привязанности Менделя к церкви и к своей научной честности способствовали этому нервному срыву.Немедленный результат был ошеломляющим. Мендель был прикован к постели, и известие, отправленное его семье, побудило его больного отца и зятя поехать в Брно, чтобы позаботиться о нем (Iltis 1966, Orel 1996, Klein and Klein 2013). Долгосрочный результат также деморализовал. Несмотря на свои амбиции, он никогда не получит диплом учителя естественных наук.

Классическая статья Менделя и первоначальное влияние Дарвина (1856–66)

Роль гибридизации в эволюции новых видов была одной из наиболее широко исследуемых тем при жизни Менделя.За два года до поступления Менделя в Венский университет Карл Фридрих фон Гертнер (1849) опубликовал свой большой труд, Versuche und Beobachtungen über die Bastarderzeugung im Pflanzenreiche ( Эксперименты и наблюдения по гибридному производству в растительном царстве ), который Мендель получил , наверное, когда учился в университете. Его личный экземпляр содержит его аннотации (Olby 1985), и он часто ссылается на них в своей классической статье. Дарвин (1859) также считал эту тему важной, посвятив целую главу гибридизму в Происхождение видов .

Мендель начал свои эксперименты по гибридизации с горохом посевным ( Pisum sativum ) примерно одновременно со своим вторым экзаменом для получения сертификата учителя, весной 1856 г. Он хорошо спланировал эти эксперименты, проведя два предыдущих лета (1854 г.) и 1855), выращивая и исследуя сорта, которые он выбрал бы в качестве родителей, чтобы убедиться, что они являются истинными. Его классическая статья «Versuche über Pflanzen Hybriden» («Эксперименты с гибридами растений») будет опубликована десять лет спустя (Mendel 1866).

При поддержке Чарльза Лайеля Дарвин начал писать крупный многотомный труд по естественному отбору той же весной, 14 мая 1856 г. (Darwin 1856, Darwin 1887, p. 67). Два года спустя он начал реорганизовывать и переписывать материал из этой рукописи, чтобы создать несколько книг, в том числе две, которые больше всего повлияли на Менделя: Происхождение видов (1859) и Разнообразие животных и растений при одомашнивании (1868).

Происхождение видов впервые появилось в ноябре 1859 г. (Дарвин 1859 г.), а первый немецкий перевод – в 1860 г. (Дарвин 1860 г.).Мендель владел вторым изданием немецкого перевода, опубликованным в 1863 году (Darwin 1863; Orel 1971b; Fairbanks and Rytting 2001). Поскольку Мендель завершил свои эксперименты по гибридизации гороха в том же году, он, вероятно, прочитал и аннотировал свою копию Происхождение видов после сбора всех своих данных, но перед подготовкой своих лекций 1865 года по ним. Согласно этой временной шкале, Происхождение видов не могло ни мотивировать, ни направлять его эксперименты, но могло повлиять на его интерпретации.Статья Фишера (1936) «Была ли заново открыта работа Менделя?» больше всего помнят за разжигание полемики Менделя-Фишера, хотя это значительно более обширная статья. Среди основных моментов Фишера – его утверждение, что Дарвин оказал влияние на Менделя. Ссылаясь на параграф, в котором Мендель отвергает представление о том, что «условия жизни» вызывают новые наследственные вариации, Фишер заметил: «Отражение мысли Дарвина безошибочно…». (стр.134).

Фэрбенкс и Риттинг (2001) опубликовали аннотации Менделя в его экземпляре Происхождение видов .Они обнаружили, что термин «Lebensbedingungen» (или его альтернативы «Lebens-Bedingungen» и «Lebens Bedingungen») встречается в трех отрывках, аннотированных Менделем, каждый из которых переведен с «условий жизни» Дарвина, которые охарактеризовали Фэрбенкс и Эбботт (2016). как «типично дарвиновская фраза, встречающаяся 107 раз в Происхождение видов » (стр. 404). Мендель дважды использовал «Lebensbedingungen» в своей классической статье, причем оба раза в абзаце, который, как подчеркнул Фишер, отражает мысль Дарвина.Одно это слово дает доказательства, подтверждающие утверждение Фишера, но это только начало таких доказательств.

Исходя из предпосылки, что Мендель читал Происхождение видов во время написания своей рукописи, Эбботт и Фэрбенкс (2016) опубликовали новый «дарвинизованный» английский перевод классической работы Менделя. Они сравнили немецкий текст Менделя с его немецким переводом Происхождение видов и определили в обоих словах и словосочетаниях один и тот же корень или один и тот же корень.Затем они использовали оригинальный английский Дарвина в переводе, насколько это было возможно, чтобы придать отчетливый тон девятнадцатого века. Слова из отрывков, помеченных Менделем в его немецком переводе, были заметно чаще в конце его статьи.

По крайней мере две, не исключающие друг друга, возможности объясняют это наблюдение. Во-первых, Мендель, возможно, прочитал Происхождение видов после того, как он подготовил большую часть своей рукописи, и поэтому эти отрывки повлияли на ее заключительную часть.Во-вторых, последние два раздела статьи Менделя посвящены теоретической интерпретации и больше подходят для обсуждения тем, затронутых Дарвином.

Фэрбенкс и Эбботт (2016) обнаружили, что значительное количество этих слов впервые появляется в статье Менделя в том же абзаце, указанном Фишером (1936). В этом абзаце Мендель написал: «Часто высказывается мнение, что стабильность вида была в значительной степени нарушена или полностью нарушена в результате выращивания» (Abbott and Fairbanks, 2016, p.418). Вероятно, это завуалированная ссылка на Дарвина в ответ на первый отрывок, отмеченный Менделем в его копии Происхождение видов (рис. 1). На оригинальном английском языке Дарвина в нем говорится: «Кажется довольно очевидным, что органические существа должны подвергаться в течение нескольких поколений новым условиям жизни, чтобы вызвать какие-либо заметные изменения; и что, когда организация однажды начала меняться, она, как правило, продолжает меняться на протяжении многих поколений »(Darwin 1861, p. 7). «Новые условия жизни» в этом контексте – это условия одомашнивания, которые, по мнению Дарвина, вызывают большую степень унаследованной изменчивости по сравнению с теми, которые существуют в природе.

Рис. 1: Аннотация Менделя на первой странице первой главы его немецкого перевода Происхождение видов .

В оригинальном английском языке Дарвина вся фраза гласит: «Кажется довольно очевидным, что органические существа должны подвергаться в течение нескольких поколений новым условиям жизни, чтобы вызвать какие-либо заметные изменения; и что, когда организация однажды начала меняться, она, как правило, продолжает меняться на протяжении многих поколений ». Обратите внимание на термин «Lebens-Bedingungen», соответствующий «условиям жизни» Дарвина.

Мендель разъяснил в своей классической статье, почему его открытия не согласуются с этой точкой зрения: «Типичные вариации должны появиться, если условия жизни для вида изменяются, и он имеет способность адаптироваться к новым условиям. … Если бы изменение условий вегетации было единственной причиной изменчивости , тогда можно было бы ожидать, что те одомашненные растения, которые веками культивировались почти в одних и тех же условиях, приобрели бы стабильность .Как хорошо известно, дело обстоит не так… »(курсив в оригинале, Abbott and Fairbanks, 2016, стр. 418–419).

Здесь Мендель использовал несколько иной подход, чем Дарвин, согласовывая свою точку зрения с одной, предложенной Унгером 14 лет назад, – что изменяющиеся условия жизни не являются причиной новых наследственных вариаций: «Таким образом, попытка проследить разнообразие видов. влияние внешних воздействий, таких как природа почвы, несомненно, упускает из виду истинную причину »(Unger 1853, p.93). Представление о том, что изменение условий жизни может формировать наследственные вариации, было предметом споров задолго до Дарвина, начиная, по крайней мере, с восемнадцатого века (Roberts 1929; Olby 1967). Мендель ясно дал понять, что его наблюдения имеют отношение к этой дискуссии.

Не только Мендель в Брно обратился к этой теме. Общество естествознания в Брно собиралось ежемесячно, а презентацию в январе 1865 года сделал Александр Маковский, ботаник и палеонтолог, который был другом Менделя, соавтором исследования и автором книги, автором которой был Мендель.Мендель и Маковски были учителями в Realschule в Брно, где проводились ежемесячные собрания Общества естественных наук (Орел, 1996). Презентация Маковски «Теория Ueber Darwin’s Theorie der organischen Schöpfung» («Теория Дарвина об органическом сотворении») была мощным подтверждением дарвиновской теории «Происхождение видов » (Makowsky 1866; Fairbanks and Abbott 2019). Презентации Менделя следовали сразу же за презентациями Маковски, занимая следующие две встречи, в феврале и марте.В своей речи Маковски обратился к «условиям жизни» Дарвина, но поддержал точку зрения Менделя, преуменьшая роль окружающей среды как причины новых наследственных вариаций.

Исходя из этого, что мы знаем о взглядах Менделя на Дарвина в частности и на эволюцию в целом на момент написания его классической статьи? Во введении к его статье 1866 года содержится часто цитируемая ссылка на эволюцию: «Определенно требуется определенное мужество, чтобы предпринять такую ​​обширную работу; тем не менее, это кажется единственным подходящим средством для окончательного решения вопроса об эволюционной истории органических форм, важность которого нельзя недооценивать »(Abbott and Fairbanks, 2016, p.407). Позже в статье он писал: «Это обстоятельство особенно важно для эволюционной истории растений, потому что постоянные гибриды приобретают статус новых видов . Истинность этого факта была подтверждена наиболее выдающимися наблюдателями и не подлежит сомнению »(курсив в оригинале, Abbott and Fairbanks 2016, p. 420).

В обоих случаях Мендель использовал составной термин «Entwicklungsgeschichte» (в одном случае переносится через дефис), который можно перевести как «эволюционная история» или «история развития».«Эволюция» (на немецком и английском пишется одинаково) не было таким распространенным словом ни в одном из языков в то время для обозначения того, что стало биологической эволюцией двадцатого века. На немецком языке «Entwicklung» и его производные объединили развитие и эволюцию в единое целое. Часто утверждается, что Дарвин никогда не использовал слово «эволюция» в «Происхождение видов », что позволяет избежать того факта, что он использовал форму причастия прошедшего времени «эволюционировала» как буквально последнее слово книги: «… бесконечные формы, самые красивые и самые прекрасные. чудесные были и развиваются »(Darwin 1859, p.490). Генрих Георг Бронн, переводчик немецкой версии, принадлежащей Менделю, перевел дарвиновское «эволюционировало» как «entwickelt», от того же корня, что и «Entwicklung», слово Мендель больше, чем любое другое, связывало бы с биологической эволюцией.

Загадка Менделя как эволюциониста или креациониста

Мендель был ученым и священнослужителем в то время, когда конфликт между эволюцией и религией достиг апогея, что вызывает вопросы относительно его взглядов. Большинство историков, изучавших историю Менделя, приходят к выводу, что он принимал эволюцию и считал свои эксперименты и теорию совместимыми с экспериментами Дарвина (подробности см. В Iltis, 1966, Olby, 1985; Orel, 1996; Fairbanks and Rytting, 2001, и Klein and Klein, 2013. обсуждения).Глибофф (1999) далее предположил, что теория эволюционного происхождения Унгера сильно повлияла на Менделя до того, как он узнал о Дарвине. Однако меньшинство историков утверждает обратное. Каллендер (1988) утверждал, что «Мендель был противником фундаментального принципа самой эволюции, то есть происхождения с модификацией …». (стр. 41), и «менделизм исторически возник как сложная форма доктрины особого творения», которая «лишенная явных ссылок на Творца, находилась в открытом конфликте с дарвиновской концепцией эволюции» (стр.72).

Самая крайняя точка зрения принадлежит Бишопу (1996), который писал: «Единственная цель Менделя при написании своей статьи Pisum , опубликованной в 1866 году, заключалась в том, чтобы внести свой вклад в дискуссию об эволюции, которая бушевала с момента публикации книги Дарвина. Происхождение видов в 1859 году »и« Мендель был сторонником ортодоксальной доктрины особого творения »(стр. 212). Бишоп попытался показать, что Мендель начал свои эксперименты в 1861 году (а не в 1856 году, как заявил Мендель) как прямая реакция на изучение Дарвина.Этот аргумент основан на представлении, предложенном Бейтсоном (1909) и дополненном ДиТроккио (1991), о том, что отчет Менделя о его экспериментах был вымышленным. Орел (1971a) и Фэрбенкс и Риттинг (2001) собрали ботанические и исторические свидетельства, окончательно опровергающие как утверждение, что эксперименты Менделя были вымышленными, так и анахроничное утверждение, что Дарвин Происхождение видов побудил Менделя их инициировать. Это свидетельство дополнило хорошо изученный вывод Фишера (1936) о том, что «я считаю, что не может быть никаких сомнений в том, что его отчет [Менделя] следует понимать полностью буквально, и что его эксперименты проводились именно так и во многом. порядок их пересчета »(стр.132).

В предпоследнем абзаце своей статьи 1866 года Мендель отметил точку зрения Гертнера (1849) о том, что каждый вид имеет «фиксированные пределы, за которыми он не может измениться», вторя словам Линнея (Aulie, 1983). Авторы ряда статей в современной креационистской литературе и на веб-сайтах опирались на это утверждение, чтобы заявить, что Мендель поддерживал неизменность видов как принцип креационизма. В следующем предложении, однако, делается вывод Менделя о том, что «этой точке зрения нельзя признать безоговорочную действительность».Мендель пришел к выводу, что эксперименты Гертнера подтвердили «сделанное ранее предположение об изменчивости культурных растений», которое не является аргументом в пользу того, что виды являются фиксированными, а скорее, что изменяющиеся условия жизни при одомашнивании не «настолько сильно увеличиваются, что виды вскоре теряют всякую стабильность. »(Эбботт и Фэрбенкс, 2016 г., стр. 419).

Утверждения, что Мендель был ортодоксальным сторонником особого творения, весьма предположительны. Мендель явно не соответствовал прототипу священнослужителя; тем не менее, имеющиеся свидетельства указывают на то, что он оставался верным своим обетам.Фрагменты недатированных рукописных заметок к двум проповедям показывают, что он использовал ботанические образы для передачи глубоко набожных и искренних посланий. В этих заметках Мендель писал: «Так должно соединиться естественное и сверхъестественное в осознании святости человека» (Zumkeller 1971, p. 250 *). Однако полное отсутствие каких-либо намеков на сверхъестественное или религию в его научных трудах, опубликованных и частных, указывает на то, что он разделил свои религиозные и научные взгляды, последовательно относясь ко всем научным занятиям с максимальной объективностью.

Мендель и Дарвин по классической статье Менделя (1866–84)

Есть ли какие-либо доказательства того, что Дарвин читал статью Менделя или читал о нем? Этот вопрос обсуждается более 50 лет (Vorzimmer 1968), и краткий ответ – категоричное «нет». Мендель получил сорок экземпляров своей статьи; Известна судьба лишь немногих (Орел, 1976, 1996). Ходят слухи, что необрезанный оттиск работы Менделя был обнаружен в коллекции Дарвина после его смерти (примеры см. В Хенниге, 2000; Леонард, 2005; Фишман, 2018), без каких-либо достоверных доказательств, подтверждающих это.Вероятно, это произошло из-за того, что книга Фокке (1881 г.), Die Pflanzen-Mischlinge ( The Plant Hybrids ) была в библиотеке Дарвина с кратким изложением экспериментов Менделя, однако страницы этих сводок остались неразрезанными. Тот факт, что Дарвин владел этой книгой, вероятно, превратился в слух о том, что у него есть неразрезанный оттиск статьи Менделя, хотя на самом деле у него была неразрезанная ссылка на нее, приобретенная немногим более чем за год до его смерти (Fairbanks and Rytting 2001).

Переписка Менделя с Нэгели

Другой вопрос, почему нет доказательств того, что кто-либо, включая Менделя, пытался сообщить Дарвину о его работе.Мендель послал оттиск Карлу Вильгельму фон Нэгели, который ответил, положив начало сотрудничеству, которое длилось с 1867 по 1873 год. Нэгели часто критикуют за то, что он не полностью усвоил статью Менделя 1866 года, но еще одним упущением является его очевидное пренебрежение сообщением Дарвину о Менделе. Нэгели переписывался с Менделем и Дарвином примерно в то же время, отправив свое первое письмо Менделю 24 февраля 1867 года (Darbishire 1906) и свое первое письмо Дарвину 31 марта 1867 года (Burkhardt and Secord 2006). Хотя большая часть переписки Нэгели с Дарвином была утеряна, в том, что осталось, нет никаких указаний на то, что он упоминал Менделя, хотя его переписка с обоими адресована одному и тому же растению: Hieracium (ястребиное растение).

Распространенная критика, что Нэгели непреднамеренно сбил с толку Менделя, поощряя его проводить исследования Hieracium , не имеет под собой оснований. Мендель полностью ожидал результатов, которые он наблюдал в Hieracium , поскольку они подтвердили его описание постоянных гибридов в его классической статье 1866 года (Van Dijk and Ellis 2016). По мнению Менделя, гибридов Pisum были вариабельными, а гибридов Hieracium были постоянными (Mendel 1870). Более того, Мендель и Нэгели были далеко не одиноки в исследовании Hieracium .В 1860-х и 70-х годах этот род стал моделью эволюции растений с точки зрения гибридизации и биогеографии. Другими, которые одновременно активно исследовали Hieracium , были Антон Кернер фон Марилаун, Александр Маковский и Густав Ниссл фон Майендорф, двое последних друзей, сотрудников и других членов Общества естественных наук в Брно (Iltis 1966).

Нэгели был известным сторонником эволюции и Дарвина. В статье Менделя (1870 г.) «Über einige aus künstlicher Befruchtung gewonnenen Hieracium -Bastarde» («На гибридах Hieracium , полученных путем искусственной гибридизации») Нагели дважды упоминается, сначала не называя его Дарвина, но связывая его с ним. происхождение многочисленных и постоянных промежуточных форм в последнее время вызывает немалый интерес, поскольку известный специалист по Hieracium в духе дарвиновского учения отстаивал точку зрения, согласно которой эти формы должны рассматриваться как [возникающие] в результате трансмутации потерянные или все еще существующие виды »(Stern and Sherwood, 1966, p.51). Это единственное открытое упоминание Менделем Дарвина в его публикациях. Позже в газете Мендель поблагодарил Нэгели по имени за то, что он прислал ему растительные материалы.

Комментарии Менделя в книге Дарвина «Разнообразие животных и растений при одомашнивании»

Мендель трижды частным образом упоминал Дарвина в письмах к Нэгели, каждый раз в 1870 году, ссылаясь на книгу Дарвина «Разнообразие животных и растений при одомашнивании» (Darwin 1868a, 1868b). У Менделя был немецкий перевод этой книги (Darwin 1868c, 1868d), и он подробно комментировал второй том.Орел (1996) насчитал только пять аннотаций в копии Менделя первого тома (которая не переплетена и в основном не обрезана) по сравнению с 57 во втором (вырезанном и переплетенном). На сегодняшний день аннотации Менделя во 2 томе цитируются лишь в виде нескольких избранных цитат (Орел, 1971b, 1996). Я собрал их полностью в виде пронумерованных записей в файле дополнительной информации 1 (SIF1).

Из первых пяти аннотаций (записи 1–5 SIF1) три находятся в главе 15 («Пересечение»), одна – в главе 22 (Причины изменчивости) и одна – в главе 26 («Законы изменения», продолжение – резюме ).Они рассказывают о наблюдениях, которые Дарвин не может объяснить, но которые полностью объяснимы теорией Менделя. Например, второй аннотированный отрывок описывает менделевскую доминантно-рецессивную модель, хотя и в неколичественных терминах (в оригинальном английском Дарвина): «эти цвета никогда не смешивались, но потомство родило чисто белые или чисто желтые цветы; первое – в большей пропорции ». (стр. 124, SIF1, запись 2).

Подавляющее большинство аннотаций сильно сгруппированы (52 из 57) в главе 27 (Предварительная гипотеза пангенезиса) и сосредоточены на трех темах: (1) собственно пангенезис, (2) относительный вклад родителей-мужчин и женщин. во время оплодотворения и (3) влияние изменения условий жизни на наследственную изменчивость.Мендель обратился к этим двум последним темам в своей классической статье (Mendel 1866).

Аннотации Менделя в главе 27, как правило, подчеркивают неуверенность Дарвина в отношении пангенезиса, а также выводы Дарвина, несовместимые с экспериментальными наблюдениями Менделя. Первый отмеченный отрывок в этой главе гласит: «Как замечает историк индуктивных наук Уэвелл:« Гипотезы часто могут быть полезны науке, если они содержат определенную долю неполноты и даже ошибки »(стр. .357, запись SIF1 6). Позже Мендель отмечал: «Существование свободных геммул является необоснованным предположением …» (стр. 378, запись 21 SIF1). В обоих этих отрывках Дарвин признает, что его гипотеза пангенезиса является в высшей степени спекулятивной и мало подтвержденной доказательствами, а аннотации Менделя, как здесь, так и позже, подтверждают его согласие.

Часть книги, которая, по-видимому, привлекла внимание Менделя больше, чем какая-либо другая, – это та, которую он отметил двойными вертикальными линиями на полях, рядом с ней большой восклицательный знак, некоторое подчеркивание слов и рукописная заметка внизу страницу (рис.2, SIF1, записи 23 и 24). Предложение Дарвина гласит: «Поскольку каждая единица или группа подобных единиц по всему телу отбрасывает свои геммулы, и поскольку все они содержатся в мельчайшем яйце или семени, а также в каждом сперматозоиде или пыльцевом зерне, их количество и мелкость должны быть чем-то определенным. немыслимо »(стр. 379, запись 23 SIF1). Рукописная заметка Менделя: «sich einem Eindrucke ohne Reflexion hingeben» («наслаждаться впечатлением, не задумываясь» *). Здесь Мендель раскрывает свой скептицизм по поводу необоснованного взгляда Дарвина на бесчисленные геммулы, которые «отбрасываются» единицами внутри тела и накапливаются в репродуктивных клетках.

Рис. 2: Аннотации Менделя на странице 497 его немецкого перевода книги Дарвина «Разнообразие животных и растений при одомашнивании» .

В предложении, отмеченном Менделем, говорится (на оригинальном английском языке Дарвина с подчеркиванием, соответствующим подчеркнутым словам Менделя): «Поскольку каждая единица или группа подобных единиц по всему телу отбрасывает свои геммулы, и поскольку все они содержатся в самом маленьком яйце» или семя, и в каждом сперматозоиде или пыльцевом зерне их количество и мелкость должны быть чем-то невероятным ».Внизу страницы Мендель написал (в английском переводе) «произвести впечатление без размышлений» *.

Отмеченный отрывок в конце главы гласит: «Таким образом, гибридизированные растения могут быть в любой степени размножены почками, но постоянно подвержены реверсии семенами, то есть потере их гибридных или промежуточных растений. персонаж. Я не могу предложить удовлетворительного объяснения этого факта »(стр. 396, запись 36 SIF1). Мендель дал очень удовлетворительное объяснение такой реверсии в своей классической статье (1866), заметив, что доля гомозигот увеличивается при повторном самооплодотворении, феномен, который он продемонстрировал как экспериментально, так и математически, тогда как размножение почками происходит вегетативно, а не половым путем.Объяснение Менделя, конечно, противоречит пангенезису. Краткое прочтение 52 отрывков, отмеченных Менделем в этой главе, большинство из которых несовместимо с его открытиями, совершенно ясно дает понять, почему он написал Нэгели: «Утверждения Дарвина относительно гибридов родов, упомянутых в« Разнообразии животных и растений под их влиянием ». Одомашнивание », согласно отчетам других, нуждается во многих отношениях» (Stern and Sherwood 1966, p. 93).

Что касается относительного вклада унаследованного материала родителями-мужчинами и женщинами, Дарвин утверждает, что вклады могут быть или не быть равными, что родитель-мужчина должен внести значительное количество геммул в яйцеклетку для успешного оплодотворения и, следовательно, оплодотворения. в растениях требуется более одного пыльцевого зерна.Мендель отметил десять отрывков, в которых Дарвин обращается к этой теме (SIF1, статьи 11, 26, 27, 28, 29, 30, 32, 46, 47 и 53).

Несмотря на то, что Мендель страдал от сильного напряжения глаз, он писал Нэгели: «Но один эксперимент показался мне настолько важным, что я не мог заставить себя отложить его на более поздний срок. Это касается мнения Наудина и Дарвина о том, что одного пыльцевого зерна недостаточно для оплодотворения семяпочки »(Stern and Sherwood 1966, p. 92). Мендель написал Нэгели, что у него были оплодотворенные вручную цветы сорта Mirabilis jalappa с отдельными пыльцевыми зернами, и, вопреки утверждению Дарвина в этом отрывке, он получил «18 хорошо развитых семян и такое же количество растений, из которых 10 уже всходили. цветение »(Стерн и Шервуд, 1966, с.92). Этот комментарий к Нэгели напрямую соответствует аннотациям Менделя на странице 478 его немецкого перевода, где Дарвин рассказывает об экспериментах, о которых Мендель упоминает в своем письме Нэгели (рис. 3, SIF1, запись 11).

Рис. 3: Аннотации Менделя на странице 478 его немецкого перевода книги Дарвина «Разнообразие животных и растений при одомашнивании» .

Отрезок, отмеченный Менделем, утверждает (на оригинальном английском Дарвина с подчеркиванием, соответствующим подчеркнутым словам Менделя): «даже тридцать зерен не оплодотворяли ни одного семени; но когда на рыльце было нанесено сорок зерен, образовалось несколько семян небольшого размера ».Мендель также подчеркнул «Наудин», который, как объяснил Дарвин, заметил, что для оплодотворения Mirabilis требовалось несколько зерен пыльцы (полный текст этого отрывка на английском языке см. В записи 11 SIF1). Эта аннотация особенно важна, потому что она побудила Менделя, несмотря на напряжение глаз, повторить эксперименты Нодина, изложив их в письме Нэгели. Мендель обнаружил, что в повторяющихся случаях одного пыльцевого зерна было достаточно для оплодотворения, что согласуется с его теорией наследственности.

Мендель ранее обращался к этой теме в своей классической статье 1866 года: «Согласно мнению известных физиологов, у фанерогамов с целью воспроизводства одна половая клетка и одна клетка пыльцы объединяются в единую клетку, которая может развиваться в независимый организм »(Abbott, Fairbanks, 2016, p. 420). К «известным физиологам», несомненно, относится Унгер, который был втянут в спор с Эдуардом Фенцлем (другим профессором ботаники Менделя), когда Мендель учился у них.Унгер утверждал, что одна клетка пыльцы оплодотворяет одну яйцеклетку, обеспечивая равный родительский вклад в каждое потомство растения. Фенцль утверждал, что оплодотворение пыльцы не вносит генетический материал, а служит просто для питания яйца (Olby, 1985; Orel, 1996; Klein and Klein, 2013). Наблюдения Менделя полностью соответствовали утверждению Унгера, и Мендель включил длинную сноску, подтверждающую точку зрения Унгера и противоречащую точке зрения Фенцля, не называя ни того, ни другого (Abbott and Fairbanks 2016, p.420).

Мендель снова упомянул Дарвина в своем девятом письме Нэгели: «Дарвин и Вирхов указали на высокую степень независимости, которая характерна для отдельных персонажей и целых групп характеров животных и растений. Поведение гибридов растений бесспорно является важным доказательством правильности этой точки зрения »(Stern, Sherwood 1966, p. 96). Хотя две предыдущие ссылки Менделя на Дарвина представляют собой критику по конкретным темам, это объективно хвалит точность идей Дарвина.

Дарвиновское заявление Менделя Нэгели

Ближе к концу десятого письма Менделя Нэгели (18 ноября 1873 г.) это, пожалуй, самый дарвиновский отрывок среди его существующих сочинений. Здесь Мендель сделал вывод, что несколько диких видов Hieracium , которые естественным образом самоопыляются, но иногда дают гибриды в природе, в конечном итоге вымрут, потому что, если гибриды «будут повторяться слишком часто или станут постоянными, [они] в конечном итоге приведут к появлению исчезновения вовлеченных видов, в то время как то или иное из более удачно организованных потомков, лучше приспособленных к преобладающим теллурическим и космическим условиям, могло бы успешно начать борьбу за существование и продолжать ее в течение длительного периода времени, пока, наконец, не то же самое. судьба настигла его »(Stern and Sherwood 1966, p.102). Термин «борьба за существование», конечно, является характерным дарвиновским, и слова, которые использовал Мендель, «Kampf ums Dasein» такие же, как в его немецких переводах Происхождение видов и Вариации животных и растений при одомашнивании. за фразу Дарвина «борьба за существование». Комментируя этот отрывок, Илтис (1966) воскликнул: «Клерикалисты, заклеймившие Менделя-либерала как дарвинистов, не так уж сильно ошибались!» (стр.204).

Разрыв между девятым и десятым письмами Менделя Нэгели превышал три года.В своем десятом письме Мендель отметил, что он отправит оставшиеся гибридов Hieracium в Нэгели. С тех пор Мендель резко сократил свои исследования по гибридизации растений. Нэгели снова дважды писал Менделю, но нет никаких записей о том, что Мендель ответил (Iltis 1966). Менделю удавалось проводить исследования в дополнение к административным обязанностям с того момента, как он был избран настоятелем в 1868 году, но эти обязанности становились все более обременительными. Он все чаще сталкивался с враждебными действиями со стороны своего начальства, отчасти из-за его преданности науке, а отчасти из-за его упорства в игнорировании требований церкви и правительственных властей.В ближайшие годы эта враждебность усилится, оставив его поглощенным, ожесточенным и недоверчивым до самой смерти 6 января 1884 года.

Резюме и выводы

Мы можем рассматривать связь Менделя с Дарвином в частности и эволюцию в целом с двух точек зрения: во-первых, интеллектуальная среда, которая контекстуализировала его научные занятия, а во-вторых, его собственная точка зрения через его сочинения и аннотации к книгам. С точки зрения первой точки зрения, Мендель был погружен в интеллектуальную среду, весьма благоприятную для эволюции на протяжении всех его продуктивных с научной точки зрения лет, а также для Дарвина с 1863 года (Gliboff 1999).С точки зрения второй точки зрения, работы Менделя раскрывают влияние этих сред, особенно Дарвина, Унгера и Нэгели.

Ни в одной из его существующих работ нет ни одного упоминания о том, что Мендель отверг дарвиновскую теорию эволюции путем естественного отбора. Фактически, как отмечалось ранее, Мендель предложил дарвиновский сценарий естественного отбора, призывающий к «борьбе за существование». Его опасения по поводу Дарвина не были общими, а были сосредоточены на трех конкретных темах: предварительная гипотеза Дарвина о пангенезисе, относительный вклад родителей мужского и женского пола в оплодотворение и влияние изменений условий жизни на унаследованные вариации.По всем трем темам Мендель основывал свои взгляды на своих экспериментальных наблюдениях.

Те, кто были доверенными лицами Менделя, которые дожили до времени повторного открытия, чтобы поделиться воспоминаниями, вспомнили беспристрастный подход Менделя к Дарвину, совместимый с его существующими работами. Например, Илтис (1966) взял интервью у сотрудника Менделя, Густава Ниссла фон Майендорфа, который, по словам Илтиса, «рассказывает, что Мендель, который очень интересовался идеей эволюции, был далеко не противником дарвиновской теории, но всегда когда всплыло имя Дарвина, он сказал, что теория неадекватна, что чего-то не хватает »(стр.103). Племянник Менделя, Фердинанд Шиндлер, врач, который во время учебы жил недалеко от Менделя и часто навещал его со своими братьями, высказал подобное воспоминание в письме 1902 года Уильяму Бейтсону. Принося извинения за любые грамматические ошибки, Шиндлер написал письмо на английском языке, цитируемое здесь точно так же, как в оригинале:

Умерший аббат Мендель был человеком либеральных принципов …. Он с величайшим интересом читал работы Дарвина в немецком переводе и восхищался его гением, хотя и не соглашался со всеми принципами этого бессмертного натурфилософа.Но может случиться так, что мой дядя в конце своей жизни отказался от вопросов научной эволюции, потому что у него было много клерикальных врагов. Он часто говорил нам, племянникам, что мы найдем в его наследстве документы для публикации, которые он не мог опубликовать при жизни. Но от монастыря мы ничего не получали, даже на память.

Воспоминания Шиндлера о рукописях Мендель отложил публикацию из опасения «клерикальных врагов» может пролить свет на вопиющий вопрос: почему Мендель в своих публикациях явно включал завуалированные ссылки на Дарвина, Унгера и Нэгели, не называя их? Все трое были известны в то время своими эволюционными взглядами, Дарвин и Унгер страдали от публичных поношений со стороны видных представителей духовенства, последнее на форуме, свидетелем которого стал Мендель.Контекстуальная формулировка в статьях Менделя такова, что пропуски названий не являются явными. Коллеги-натуралисты, читающие работы Менделя, знали бы, о ком он имел в виду, но безымянные личности не были бы очевидны для тех, кто не знаком с соответствующей наукой. Возможно, это был подход Менделя к признанию экспертов-эволюционистов, который не был бы очевиден для его «клерикальных врагов». Тем не менее, как это часто бывает, мы можем здесь только строить догадки, учитывая отсутствие прямого обоснования.

Когда существующие свидетельства рассматриваются в целом, возникает образ Менделя как дотошного ученого, который занимался вопросами эволюции, хорошо разбирался в эволюционной литературе своего времени, был готов в частном порядке указывать на ошибки в конкретных случаях. Темы в книгах Дарвина все же хвалят его по сравнению с другими, и чьи общие исследования гибридизации растений имели эволюционное значение, совпадающее с таковыми его предшественников и современников. Слова и аннотации Менделя не отражают ни пылкой защиты Дарвина, которую поддерживали некоторые из его ближайших соратников, ни язвительного опровержения теории эволюции, которым выставляли напоказ некоторые из его сослуживцев.Как отмечают Хартл и Фэрбенкс (2007), «прежде всего, работа Менделя, кажется, отражает простоту, скромность и бесхитростность автора» (стр. 975). Эти атрибуты выходят далеко за рамки классической работы Менделя; они пронизывают все его сочинения и согласуются с воспоминаниями тех, кто его знал.

История – Генетика – UW – Madison

Чарльз Коттерман (1914-1989)
Работал в UW Genetics: 1960-1984 R

Блестящий генетик-теоретик.Ранние работы по группам крови крупного рогатого скота с использованием лектинов растений в качестве специфических преципитинов. Используя комбинаторные методы, разработаны новые математические концепции в анализе инбридинга и генетического родства. Редактор-основатель The American Journal of Human Genetics .

Юлиус Адлер
Работал в UW Genetics: 1960 – 1995 R

Пионер в области генетического анализа поведения с использованием хемотаксиса бактерий в качестве объекта исследования.Первый, кто идентифицировал сенсорные рецепторы на бактериальных поверхностях. Проанализированы механизмы ответа с помощью генетических инструментов. Продолжает проводить исследования, в настоящее время изучает механизм принятия решений у Drosophila путем поиска мутантов, которые не могут принимать решения. Избран в Национальную академию наук в 1978 г.

Клаус Патау (1908-1975)
Работал в UW Genetics: 1960-1975

Цитогенетик, изучавший хромосомы человека.Обнаружил две человеческие трисомии – для хромосом 13 и 18 – ища пациентов с умственной отсталостью и множеством других аномалий развития. Трисомия 13 называется синдромом Патау.

Оливер Смитис
Работал в UW Genetics: 1960-1988 гг.

Изобретенный крахмальный гель-электрофорез. Использовал эту технику для изучения вариации человеческого белка и обнаружил варианты гаптоглобина, полученные в результате неравного кроссинговера. Один из первых исследователей генной инженерии.Разработаны методы целевой замены генов у мышей, которые неоценимы при анализе функции генов. Избран в Национальную академию наук в 1971 году и в Институт медицины в 2003 году. Нобелевский лауреат по медицине 2007 года. В 1988 году переехал из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Сеймур Д. Абрахамсон
Работал в UW Genetics: 1960 – 1996 R

Мутация у Drosophila . Биологические эффекты радиации и других мутагенов.Подробный анализ мутаций на различных стадиях формирования гамет – доза-ответ, точечные мутации по сравнению с перестройками, влияние факторов окружающей среды. Медицинские генетические эффекты атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. Внес большой вклад в преподавание генетики.

Миллард Сусман
Работал в UW Genetics: 1962 – 2002 R

Работал над генетикой развития бактериофагов и изучал влияние акридиновых красителей на рост фагов.Работает в бакалавриате и аспирантуре. Один из основателей основной учебной программы по биологии. Был директором Образовательного центра биологии. Работал заведующим кафедрой генетики 14 лет, заместителем декана медицинского факультета 9 лет. Соавтор двух популярных книг: Life on Earth , вводный текст по биологии, и Human Chromosomes: Structure, Behavior, and Effects , последней с Иевой Терман, которая была основным автором.

Стэнли Пелокин (1921-2008)
Работал в UW Genetics: 1962-1994 R

Генетик картофеля, который использовал инновационные генетические методы для ускорения реакции на селекцию.Разработаны методы выращивания гаплоидных растений картофеля и внедрения генов из диких сортов в сельскохозяйственные сорта. Разработаны методы выращивания картофеля из семян, чтобы избежать передачи инфекции, которая иногда сопровождает рост из черенков. Лидер программы по сохранению генетической изменчивости путем хранения диких сортов. Обучено многими студентами, которые являются лидерами сельского хозяйства во всем мире. Избран в Национальную академию наук в 1984 г.

Масаясу Номура (1927-2011)
Работал в UW Genetics: 1963-1984

Один из мировых лидеров в изучении структуры и функций рибосом.Во-первых, чтобы продемонстрировать, что цикл соединения и разделения 30S и 50S субъединиц рибосомы отражает начало и прекращение синтеза белка. Во-первых, чтобы выполнить полную сборку рибосомной субъединицы (30S) из ее разделенных РНК и белковых компонентов. Проанализирована регуляция генов, кодирующих части рибосомы. Сейчас работаем над аналогичными проблемами в эукариотических (дрожжевых) рибосомах. В 1978 году избран членом Национальной академии наук. В 1984 году перешел из Калифорнийского университета в Ирвин.

Джерри Кермикл
Работал в UW Genetics: 1963 – 1999 R

Генетик кукурузы. Проанализировал структуру и поведение сложных локусов кукурузы. Изучена нестабильность экспрессии в результате ассоциации транспозонов с генетическими локусами. Продемонстрированный генетический импринтинг, при котором экспрессия гена в растении различается в зависимости от того, был ли ген от мужского или женского родителя. Изучал перекрестную совместимость кукурузы и ее родственников, а также эволюционные последствия несовместимости.

Аллен С. Фокс (1921-1977)
Работал в UW Genetics: 1963-1977

Работал над генетикой Neurospora и Drosophila . Применены иммунологические и биохимические методы для анализа функций типа спаривания у Neurospora и полов у Drosophila . Обнаружены иммунологические различия у мух, которые коррелировали с цветом глаз, мужским полом и, в некоторых случаях, с взаимодействием между аллелями.Пионер попытался генетически трансформировать Drosophila путем обработки яйцеклеток донорской ДНК и обнаружил положительные, но нестабильные эффекты лечения. Это была очень ранняя попытка генной инженерии эукариот.

Эдвин Азен
Работал в UW Genetics: 1963 – 2004 R

Первые исследования в области генетики белков слюны человека. Изучены генетические полиморфизмы этих белков и продолжены исследованиями на животных, чтобы показать связь между этими белками и вкусовыми ощущениями.

Джон М. Опиц
Работал в UW Genetics: 1964-1979

Клинический генетик. Считается одним из мировых лидеров в области нозологии генетических заболеваний человека. Использовал свои знания в области эмбриологии, чтобы пролить свет на плейотропную природу многих мутаций, затрагивающих людей. Описатель многих синдромов. Глубоко интересуется историей медицинской генетики. Основал отдел клинической генетики в Университете Висконсин-Мэдисон.В 1979 году перешел в Университет штата Монтана-Бозман. С 1998 года работает в Медицинской школе Университета штата Юта.

Ян Хиршфельд
Работал в UW Genetics: 1964-1970

Иммунолог интересуется группами крови человека. Изучены человеческие вариации с использованием иммуно-гель-электрофореза для характеристики белков сыворотки. Находясь в Мэдисоне, сотрудничал с Оливером Смитисом. Написал статьи по логике интерпретации серологических реакций.В 1970 году вернулся в Швецию. Умер несколько лет спустя в результате трагического несчастного случая.

Ричард Х. Осборн (1920-2005)
Работал в UW Genetics: 1964-1985 R

Физический антрополог, который использовал генетику для изучения человеческих вариаций. Интересует понятие расы и ее отношение к наследственности.

Фриц Х. Бах (1934-2011)
Работал в UW Genetics: 1965-1979

Ранний исследователь трансплантационной иммунологии.Разработал in vitro тестов на гистосовместимость, которые поддержали первые усилия Медицинской школы по трансплантации органов. Продолжал заниматься трансплантационной иммунологией и недавно обратил свое внимание на ксенотрансплантацию, пытаясь найти способы избежать отторжения органов, трансплантированных от животных-доноров человеку. В 1979 году перешел в Университет Миннесоты, а затем в Гарвард.

Уильям Ф. Дав
Работал в UW Genetics: 1965-

Разносторонний исследователь, начавший свою карьеру в качестве фагового генетика, изучая регуляцию экспрессии генов в бактериофаге лямбда.Позже решил поработать над эукариотом и изучил экспрессию генов в синцитиальной слизистой плесени, Physarum polycephalum . В последние годы он обратил свое внимание на генетику рака толстой кишки у мышей, крыс и людей. Профессор Дав был преподавателем-основателем основной учебной программы по биологии и долгое время работал директором программы обучения генетике. Он был избран членом Национальной академии наук в 1998 году.

Гэри Крейвен (1935-1986)
Работал в UW Genetics: 1966-1986

До приезда в Мэдисон работал над структурой и функцией b-галактозидазы E.coli . Создав здесь свою лабораторию, он обратил свое внимание на компоненты рибосомы. Методы того времени были грубыми, но остроумными. Реагенты, которые присоединяли инактивирующие добавки к белкам или сшивающие белки, которые лежали близко друг к другу в молекулярные комплексы, были использованы для определения структурных особенностей рибосомы. Крейвен был мастером такого рода экспериментов. Он также был преданным педагогом и руководил героическими усилиями по повышению эффективности нашей программы для выпускников.

Кеннет Мункрес
Работает в UW Genetics: 1967-1995 R

Использовал Neurospora для изучения сравнения ферментов в живых клетках. Он изучал биологию старения. Изолированные мутации, которые повлияли на продолжительность жизни гриба, такие как мутации супероксиддисмутазы, чтобы продемонстрировать, что окислительное повреждение, по-видимому, играет значительную роль в старении клеток.

Дэниел Л.Hartl
Работал в UW Genetics: 1968-1968

После получения докторской степени некоторое время работал преподавателем генетики. учится у Дж. Ф. Кроу. Поступил в Калифорнийский университет в Беркли для получения докторской степени. С тех пор работал на факультетах Миннесотского университета, Пердью, Вашингтонского университета (кафедра генетики) и Гарварда. Исследования в области популяционной генетики. Автор нескольких выдающихся текстов.

Оливер Нельсон (1920-2001)
Работал в UW Genetics: 1969 – 1990 R

Приехал в Мэдисон из Пердью, который покинул, потому что не мог терпеть декана сельского хозяйства графа Бутца.Первый генетик растений, создавший карту тонкой структуры гена. Использовали мутации, выраженные в пыльце, так что статистика картирования была почти такой же хорошей, как и при скрещивании с использованием микробов. Разработана кукуруза с высоким содержанием лизина, которая обеспечивает высококачественные белковые диеты для населения, которое получает большую часть своего питания от кукурузы. В сотрудничестве с Ниной Федерофф использовал метку транспозонов для получения первого клона гена растения. С 1986 по 1989 год занимал должность заведующего кафедрой генетики. В 1972 году избран членом Национальной академии наук.

Диаллель основателей коллаборативного кросса мышей выявил сильное влияние штаммов на размер помета со стороны матери | G3: Гены | Genomes

Abstract

Репродуктивный успех восьми штаммов-основателей Collaborative Cross (CC) был измерен с использованием схемы диаллельного скрещивания. За 48-месячный период мы произвели 4448 пометов и предоставили 24 782 детеныша-отъемыша для использования в 16 различных опубликованных экспериментах. Мы определили факторы, которые влияют на средний размер помета при скрещивании, оценив общий вклад родительских, гетерозисных, инбредных и эпистатических эффектов с использованием байесовской смешанной модели Пуассона с нулевым усечением и избыточной дисперсией.Фенотипическая вариация размера помета имеет существенный вклад (82%) из-за необъяснимых и экологических источников, но не оказывает заметного влияния сезонности. Большая часть объясненных различий была связана с аддитивными эффектами (9,2%) и родительским полом (материнская линия против отцовской линии; 5,8%), с эпистазом, составляющим 3,4%. В рамках родительских эффектов влияние деформации матери объясняется больше, чем деформация отца (13,2% против 1,8%), а влияние деформации матери объясняет 74.2% от общей вариации объяснены. Самки штаммов C57BL / 6J и NOD / ShiLtJ увеличили ожидаемый размер помета в среднем на 1,66 и 1,79 детенышей, тогда как самки из линий WSB / EiJ, PWK / PhJ и CAST / EiJ уменьшили ожидаемый размер помета в среднем на 1,51, 0,81 и 0,90 детенышей. Наконец, не было убедительных доказательств специфического влияния штамма на искажение соотношения полов. В целом, эти результаты демонстрируют, что штаммы существенно различаются по своей репродуктивной способности в зависимости от их генетического фона, и что размер помета в значительной степени определяется деформацией матери, а не эффектами деформации производителя, как ожидалось.Этот анализ дополняет наше понимание факторов, влияющих на размер помета у млекопитающих, а также помогает объяснить успехи и неудачи в разведении вымерших линий и выживших штаммов CC.

Важнейшей частью приспособленности является оптимизация баланса между количеством потомков, размером тела потомства и временем размножения, что приводит к сильному отбору по этим признакам (Smith and Fretwell 1974; Beauchamp and Kacelnik 1990). Фундаментальные признаки приспособленности, такие как размер помета (, т. Е. , количество детенышей, рожденных в помете), должны иметь низкий вклад генетической изменчивости из-за быстрой фиксации аллелей, повышающих приспособленность (Mousseau and Roff 1987; Price and Schluter 1991; Merilä and Sheldon 1999; Stirling et al. 2002; Peripato et al. 2004). Оценки наследуемости размеров помета варьируются от 5 до 20% в популяциях мышей, кроликов и свиней (Falconer 1960; Avalos and Smith 1987; Falconer and Mackay 1996; Johnson et al. 1999; García and Baselga 2002; Peripato et al. 2004; Gutiérrez et al. 2006), что приводит к тому, что большая часть изменений в размере помета не передается по наследству. К ненаследственным факторам относятся сезонность, наличие пищи, отцовские и материнские эффекты, доминирование и эпистаз, а также неизвестные факторы.Кроме того, между самками и самцами может существовать сексуальный конфликт из-за родительского вклада, что, в свою очередь, может повлиять на размер помета (Trivers 1974; Hager and Johnstone 2003). Эти факторы затрудняют получение точных измерений размера подстилки в диких популяциях. Следовательно, для измерения генетического воздействия на размер помета необходима контролируемая лабораторная среда (Джинкс и Бродхерст, 1963; Робертс, 1960; Бэнди, Эйзен, 1984; Хорнбек, 1968; Перипато, и др., , 2004; Гутьеррес, и др.). 2006; Варона и Соренсен 2014).

Коллаборативный кросс (CC) и восемь его штаммов-основателей являются важным ресурсом для изучения сложных признаков, для создания мышиных моделей заболеваний человека и для понимания аутбредных мышей (DO), которые произошли от CC (Ferris et al. al. 2013; Chesler 2014; Rogala et al. 2014; Rasmussen et al. 2014; Gralinski et al. 2015, 2017; Schoenrock et al. 2017; Maurizio et al. 2018). Штаммы CC и его основатели также полезны для изучения репродуктивной способности из-за их установленного рекорда селекционных успехов и неудач. Например, размер помета в ранних линиях CC показывает неуклонное снижение в течение первых шести поколений инбридинга (Philip et al. 2011). Кроме того, почти 95% всех линий CC вымерли, в первую очередь из-за подвидовой геномной несовместимости (Shorter et al. 2017). Хотя стандартные репродуктивные фенотипы были измерены, в основном у мужчин-основателей CC (Odet et al. 2015), генетический и негенетический контроль за успехом размножения CC никогда не был полностью охарактеризован и, вероятно, будет содержать важную информацию, которая может быть использована для улучшения размножения CC в будущем.

Учитывая растущую популярность CC как ресурса сообщества, мы исследовали репродуктивную способность восьми основателей CC, чтобы лучше понять генетические и негенетические факторы, влияющие на их фертильность и размножение. Используя диаллельный дизайн 8 × 8, мы измерили размеры помета после отъема от 4448 пометов, полученных в результате 62 скрещиваний за четыре года разведения.Адаптируя недавно разработанную статистическую модель эффектов диаллеля (Lenarcic et al. 2012), мы количественно оценили как генетический вклад, который формирует размер помета, так и вклад нескольких факторов окружающей среды. Наши результаты предоставляют подробный отчет о моделях размножения восьми основателей и между ними. Этот эксперимент также информирует нас о генетических комбинациях, которые являются высоко или незначительно продуктивными в CC, помогая нам лучше понять проблемы фертильности CC и исчезновение линий.

Материалы и методы

Инбредные линии мышей, использованные в этих экспериментах, представляют собой восемь штаммов-основателей Collaborative Cross (CC) (Collaborative Cross Consortium 2012). Основатели CC включают пять классических штаммов: A / J (AJ), C57BL / 6J (B6), 129S1 / SvImJ (129S1), NOD / ShiLtJ (NOD), NZO / HlLtJ (NZO) и три штамма дикого происхождения. штаммы, CAST / EiJ (CAST), PWK / PhJ (PWK) и WSB / EiJ (WSB). Мыши произошли из колонии, которую поддерживает Гэри Черчилль в лаборатории Джексона, и были переведены в лабораторию FPMV в Университете Северной Каролины (UNC) в 2008 году.Исходная колония также произвела большинство заводчиков G1, которые заселили инбредные воронки в ORNL, TAU и Geniad (Srivastava et al. 2017). Все описанные здесь мыши были выращены в лаборатории FPMV в UNC. Мышей разводили в виварии UNC Hillsborough с 2008 по 2010 год и разводили в виварии UNC Genetic Medicine Building (GMB) с 2010 по 2012 год. В общей сложности 4448 пометов в результате скрещивания 1478 индивидуальных маток и 1238 индивидуальных производителей были рождены от всех восьми инбредных скрещиваний и 54 из 56 реципрокных гибридных скрещиваний F1, за исключением гибридов между NZO × CAST и NZO × PWK, которые являются известными непродуктивными скрещиваниями (Chesler et al. 2008 г.). Направления всех скрещиваний описываются самками и самцами (, т. Е. , мать. Штамм × отец. Штамм), если не указано иное. Размер помета и пол определяли при отъеме от матери путем визуального осмотра. Животных содержали по 14-часовому, 10-часовому графику свет / темнота с включением света в 7:00; температура поддерживалась на уровне 20–24 ° с относительной влажностью 40–50%. Мышей содержали в стандартных вентилируемых полисульфоновых клетках размером 20 × 30 см со стандартной подстилкой Bed-O-Cob лабораторного качества.Вода и Purina Prolab RMh4000 были доступны ad libitum . В корм для мышей добавляли фенбендазол (февраль 2010 г.) за две недели до и через две недели после транспортировки на предприятие GMB, чтобы избавиться от возможных остриц. Обработку селамектином наносили на шерсть мышей перед переносом для удаления клещей из клеток. Эти обработанные клетки открывали только после их прибытия в UNC GMB. Все выращивание и разведение животных проводилось в строгом соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных (Институт ресурсов лабораторных животных, Национальный исследовательский совет, 1996 г., https: // www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232589/). Институциональный комитет по уходу и использованию животных Университета Северной Каролины одобрил все описанные здесь исследования и использование животных.

Статистический анализ

Тестирование взаимодействий с окружающей средой

Существенные взаимодействия с окружающей средой были определены с помощью ANOVA с использованием программного обеспечения JMP 12 (JMP, версия 12. SAS Institute Inc., Кэри, Северная Каролина, 1989-2007). Проверенные эффекты включали сезонный эффект (средний размер отъемного помета в каждом месяце за каждый год), несезонный фактор с использованием эффекта по месяцам (средний размер отъемного помета за все месяцы по всем годам) и эффект порядка помета ( средний размер выводка после отъема в каждом последующем выводке самок).Мы выполнили ANOVA для подсчета размеров помета только от восьми инбредных вязок из-за их надежных размеров выборки на протяжении четырех лет разведения.

Diallel-анализ размера помета

Для оценки общего вклада наследственных факторов, влияющих на размер помета в нашей популяции, мы адаптировали ранее опубликованную линейную смешанную модель BayesDiallel (Lenarcic et al. 2012), которая выполняет эту оценку для непрерывной фенотипы, к настройке дискретного фенотипа, основанного на подсчете.Для этого мы повторно реализовали пробоотборник BayesDiallel Gibbs в виде обобщенной линейной смешанной модели (GLMM) с использованием программного пакета R MCMCglmm (Hadfield 2010).

Пусть будет количество щенков, родившихся в помете и , где – целое положительное число (нули не наблюдаются). Для любой категориальной переменной x пусть в обозначении будет указано значение x , относящееся к i : в частности, пусть обозначает партию помета и ; пусть обозначает его порядок четности; и пусть обозначает его происхождение, определяемое материнским штаммом j и отцовским штаммом k , где.Влияние родительских штаммов на моделировалось с использованием сверхдисперсной регрессии Пуассона с усечением нуля (ZTP) (шкалы данных модели указаны в скобках): (1) где обозначает распределение Пуассона с ожидаемым значением, но при условии, что ( Приложение A ), g – функция связи с обратной, которая относится к скрытой шкале и является линейным предсказателем на этой скрытой шкале с ошибкой, обеспечивающей избыточную дисперсию. Линейный предсказатель состоит из следующего: точка пересечения µ ; эффект порядка помета (четности), смоделированный как комбинация фиксированного наклона эффекта, и случайный эффект с независимым уровнем для каждого порядка помета, i.е. , где α – фиксированный эффект, а – дисперсия случайных отклонений вокруг; пакетный эффект; и линейный предсказатель, моделирующий эффект комбинации родительских штаммов.

Вклад родительских штаммов эквивалентен модели «фуллу» (full, unsexed, «Babmvw»), описанной в (Lenarcic et al. 2012), а именно: (2) где индексированные переменные моделируют эффекты конкретные деформации или пары деформаций, моделируют общий эффект, является индикатором и равен 1, если A истинно, и 0 в противном случае – знаковая переменная, равная, если A истинно, и в противном случае.Более подробно, класс a («добавочный») представляет эффекты дозировки, зависящие от штамма, при моделировании как, где – нормальное распределение с учетом ограничения суммы к нулю [с использованием подхода Crowley et al. (2014), Приложение A]. Класс m («родительский пол») представляет эффекты родительского происхождения, моделируемые как, где положительное значение означает, что штамм j увеличивает размер помета больше при наследовании по материнской линии, с разницей между материнским и материнским полом. отцовское существо (поскольку запись в матрице дизайна кодируется для матери и для отца).Эффект инбредности состоит из общего (фиксированного) эффекта и специфических (случайных) эффектов. Эпистатические эффекты моделируются как отклонения, характерные для пары деформаций, при этом «симметричные» эффекты представляют собой общее отклонение от остальной части модели, вызванное (неупорядоченной) комбинацией деформаций j с k , а «асимметричные» эффекты моделируют дальнейшие отклонение, вызванное различиями в происхождении.

Для обеспечения направленных эффектов родительского происхождения для материнской и отцовской штаммов мы определили, путем репараметризации аддитивного и родительского полового эффекта, следующие два дополнительных типа эффекта: эффект и является эффектом B6-специфического производителя (отцовской линии).Задние образцы этих количеств были получены на этапе постобработки путем повторной параметризации задних образцов и. Получение их в качестве этапа постобработки, а не явной модификации уравнения 2, сохраняет исходную модель BayesDiallel и, следовательно, не влияет на оценки эффекта (или оценки проекции дисперсии) для других категорий диаллелей. (Определения параметров приведены в таблице S1.)

Разложение диаллельных эффектов в уравнении 2 и его перемычке vs.Переформулировка производителя имеет параллели в более ранней диаллельной литературе. Уменьшенная версия разложения, состоящая из аддитивной ( a ) и симметричной оценки эпистаза ( v ), соответственно, обобщенной комбинированной способности (GCA) и специальной комбинированной способности (SCA), описанной Спрагом и Татумом (1942); включая также термин (реципрокный) асимметричный эпистаз ( w ), который повторяет метод 1, модель 1 Гриффинга (Griffing 1956). Инбредный штраф (, b ) сопоставим с мерами доминирования, определенными, например, у Hayman (1954).Родительские половые эффекты ( m ) сродни материнским эффектам Topham (1966) и «экстраядерным» эффектам в «био» модели Кокерхэма и Вейра (1977) и Zhu and Weir (1996), а также биологических эффектов. репараметризация модели для косвенной оценки влияния плотины и производителя описана, например, в Lynch and Walsh (1998). Оценка эффектов плотины и отца напрямую, как явные параметры модели для диаллеля, была предложена Комстоком и Робинсоном (1948, 1952). Основные различия между этим более ранним анализом и нашим заключается в одновременном включении всех групп параметров, использовании структуры байесовских случайных эффектов, позволяющей подобрать все эти параметры, и расширении моделирования негауссовского отклика.

Приоры выбраны как минимально информативные. Для фиксированных эффектов ( μ , α и) мы использовали. Для дисперсий случайных эффектов (,,,,,,,) мы использовали обратное гамма-распределение с масштабом и формой, равными 0,001. Оценки заднего эффекта представлены в виде среднего апостериорного (и медианного) и 95% самого высокого интервала задней плотности (HPD).

Чтобы стабильно оценить вклад каждого класса дисперсии в общий фенотип, мы использовали проекцию диаллельной дисперсии [VarP; Crowley et al. (2014)]. Это подобная наследуемости мера, которая разделяет общую фенотипическую дисперсию идеализированного будущего эксперимента с диаллелем на аддитивные, родительские (родительский пол), инбредные (доминирование), эпистатические и другие категории случайных / фиксированных эффектов в диаллеле. Вместо того, чтобы основываться на оцененных параметрах дисперсии (, например, ,), которые, как правило, плохо информированы о данных и, следовательно, являются одновременно неопределенными и чувствительными к априорным значениям, VarP использует сами оцененные эффекты, оба фиксированные ( e.г. ,) и случайным (, т. Е. , лучшие линейные несмещенные предикторы или BLUP, например), поскольку они хорошо информированы, точны и упорядочены за счет сжатия. Расчет VarP включает отношения сумм квадратов аналогичным образом, но для идеализированного диаллеля, который является как полным, так и сбалансированным. В качестве подобной меры, VarP может быть зарегистрирован как для фиксированных, так и для случайных эффектов и включает доверительные интервалы, возникающие из апостериорной неопределенности в значениях этих эффектов.

VarP были рассчитаны как из модели ZTP, описанной выше, так и, для сравнения, из стандартной модели BayesDiallel с гауссовским исходом (с использованием программного обеспечения BayesDiallel) ( Приложение A ).Стандартная модель BayesDiallel была применена к нашим данным после того, как размер помета подвергся преобразованию, стабилизирующему дисперсию, квадратному корню, что соответствует приближению линейной смешанной модели к ZTP,

(3)

Результаты

Размер помета зависит от жилищное строительство, но не сезон

Мы вывели пометы в инбредном диаллеле 8 × 8 штаммов-основателей CC и получили все восемь инбредов и 54 из 56 возможных реципрокных гибридов F1 (Рисунок 1, Рисунок S1 – S3). Восемь инбредных штаммов, отображаемых по диагонали, спаривались на более высоких частотах как для поддержания инбредных штаммов, так и для распространения диаллеля.Для всех 62 генетических инбредных и гибридных скрещиваний мы записали следующую информацию: пары, даты отъема, размер помета при отъеме, включая общее количество и подсчет по полу (файл S1). Этот диаллельный крест был первоначально разработан и поддержан для поколения мышей F1 для нескольких экспериментальных проектов (Котурбаш и др. 2011; Эйлор и др. 2011; Матес и др. 2011; Келада и др. 2012 г. ; Didion et al. 2012; Collaborative Cross Consortium 2012; Calaway et al. 2013; Crowley et al. 2014; Филиппи и др. 2014; Odet et al. 2015; Crowley et al. 2015; Morgan et al. 2016; Персиваль и др. 2016; Короче et al. 2017; Oreper et al. 2017; Маурицио и др. 2018). В результате определенные репродуктивные измерения, такие как время между пометами и максимальное количество потомков от одного скрещивания, неизбежно зависели от требований экспериментального разведения.Однако средний размер помета после отъема – это репродуктивный признак, который следует хорошо оценивать независимо от этих факторов.

Рис. 1

Схема скрещивания диаллелей и распределение отлученных детенышей. Количество пометов, наблюдаемых при скрещивании, дается целыми числами с наибольшим размером выборки по диагонали, соответствующей получению инбредных родительских линий. Суммы столбцов и строк указаны в нижней строке и крайнем правом столбце соответственно. Всего для этого анализа было оценено 4448 пометов, в результате чего было отлучено 24 782 детеныша.Затенение в каждом квадрате соответствует среднему количеству отъемных щенков на помет в каждом помете, со средним значением от 3,6 до 9,1 детеныша на помет. Пометы, детеныши которых не выжили до отъема, не включались в наш анализ. Символ «×» используется для обозначения несовместимых кроссов, не дающих помета.

Мы измерили размер помета и сообщили о среднем количестве детенышей-отъемышей в помете для 62 жизнеспособных скрещиваний в диаллеле (рис. 1). Наблюдалось широкое распределение размеров помета, в среднем от 3.6 отнятых от груди детенышей для скрещиваний WSB × WSB, в среднем 9,1 детенышей отъема для скрещиваний NOD × PWK, с общим средним значением 5,5 отнятых детенышей на помет. Изучая средний размер помета инбредных линий за все 4 года, мы обнаружили незначительные доказательства постоянных сезонных эффектов ( P = 0,23) (Рисунок S4), но положительные доказательства несезонных закономерностей: смоделированная ковариата «год. месяц» значительно. затронутый размер помета ( P <0,0001; см. также рисунок S5). Несезонный эффект мог быть вызван перемещением мышей между вивариями, которое произошло в феврале 2010 года.Условия содержания могут также влиять на размер подстилки. Чтобы проверить это, мы измерили среднюю разницу в размерах помета между двумя жилыми помещениями и обнаружили, что у двух линий-основателей, 129S1 и WSB, средний размер помета в Хиллсборо был значительно больше, чем в UNC GMB, с разницей от 5,87 до 4,42 отнятых от груди щенков на каждого. помет ( P, <0,0001) для 129S1 и от 3,84 до 3,42 щенков-отъемышей на помет ( P = 0,029) для WSB. Шесть других линий-основателей существенно не различались по среднему размеру помета между двумя учреждениями, но, как правило, имели меньшие пометы при отъеме в UNC GMB (см. Обсуждение).Для среднего размера помета по диаллелю мы проверили влияние количества пометов (числа рождений для данной пары вязок) на количество отъемных щенков в каждом помете. Предыдущие исследования показывают, что первый помет может быть значительно меньше, чем последующие пометы из-за различных биологических факторов (De la Fuente and San Primitivo 1985). Этот эффект был устойчивым для диаллеля: мы наблюдали значительное уменьшение размера помета в первом помете ( P <0.0001) по сравнению с общим линейным эффектом, который паритет оказывает на уменьшение размера помета (Рисунок S5).

Размер помета умеренно наследуется, и материнские эффекты составляют большую часть объясненных вариаций

Для оценки влияния штамма-основателя на размер помета мы использовали байесовскую регрессионную модель, которая разлагает фенотипические вариации в диаллеле на генетические и родительские. исходные материалы (Lenarcic et al. 2012). Используя эту модель, процент вариации размера помета, объясняемой эффектами диаллеля, составил 17.73%, с аддитивными эффектами, объясняющими 9,18% (VarP [аддитивный]; эта GCA-подобная мера связана с узкой смысловой наследуемостью), эффекты родительского происхождения (VarP [parental.sex]) составляют 5,77%, факт инбредность (VarP [inbred.overall]) составляет 1,43%, а межштаммовые взаимодействия (VarP [epistatic.symmetric] + VarP [asymmetric.epistatic]) – 3,40% (рис. 2A).

Рис. 2

Эффекты Диалеля и вклады дисперсии в размер помета при отъеме. (A) Вклады в дисперсию различных классов эффектов, представленные как апостериорные средние и 95% HPD прогнозов дисперсии (VarP) для размера помета после отъема.(B) Эффекты диаллеля, включая (слева) штамм-специфическая добавка, родительский пол и инбредные эффекты, и (справа) эпистатические эффекты между каждым попарным скрещиванием. Для каждого параметра тонкие и толстые горизонтальные линии представляют 95% и 50% интервалы максимальной апостериорной плотности (HPD) эффектов соответственно, а вертикальный разрыв и тире обозначают апостериорную медиану и среднее значение, соответственно. Эффекты относятся к общему среднему размеру помета 5,46 (95% HPD: 5,00-6,10). Серые вертикальные линии обозначают ноль.Эффекты показаны в виде логарифмических или скрытых масштабных эффектов на средний размер помета, относящийся к каждому штамму или паре штаммов и группе наследования, где значения центрированы на 0 для каждого класса случайных эффектов. Интервалы, исключающие ноль, оказывают существенное влияние на средний размер помета. Метки с «v» или «w» относятся к симметричным или асимметричным эпистатическим эффектам соответственно. Цветные полосы указывают соответствующие классы дисперсии в (A) и (B).

Более подробно, мы представляем оценки для всех смоделированных диаллельных эффектов как апостериорные средние и интервалы наивысшей апостериорной плотности (HPD) (рис. 2В).Параметры делятся на две группы: общие эффекты и эффекты, специфичные для пары деформаций. Общие эффекты включают в себя специфические для штамма аддитивные эффекты (аддитивные), штамм-специфические и общие инбредные (инбредные) и штамм-специфические эффекты родительского происхождения (родительский пол). Эффекты, специфичные для пары штаммов (эпистатические) – это эффекты, которые возникают специфически при скрещивании двух гетерологичных штаммов, где «v» относится к симметричным эпистатическим, а «w» относится к асимметричным эпистатическим эффектам (попарным эффектам родительского происхождения).

Под общими эффектами мы видим значительные положительные аддитивные эффекты на средний размер помета от B6, NOD и NZO и значительные отрицательные аддитивные эффекты на размер помета от дозировок штаммов CAST, PWK и WSB. Аналогичная картина наблюдается в отношении родительского пола, где дозы B6 и NOD оказывают значительное положительное влияние на средний размер помета, тогда как CAST, PWK и WSB имеют значительные отрицательные эффекты. Общий «инбредный» эффект отрицательный, что указывает на то, что инбредный статус уменьшает средний размер помета, независимо от родительской линии.Каждый сорт также обладает индивидуальным инбредным эффектом в дополнение к общему инбредному эффекту. Когда индивидуальные инбредные эффекты учитываются с общим «инбредным» эффектом, инбредные пометы в среднем немного меньше их гетерозиготных собратьев. Для эпистатических эффектов, специфичных для пар штаммов, есть несколько незначительных эффектов, наиболее заметным из которых является отрицательный асимметричный эпистатический эффект для PWK × NOD.

Чтобы более четко различать вклад матери vs. отцовского штамма, мы повторно параметризовали модель BayesDiallel, чтобы уловить эффекты, специфичные для штамма dam.train и sire.train (рис. 3). Самки B6 и NOD увеличивают размер помета более чем в 1,26 раза, в среднем на 1,66 и 1,79 детенышей, соответственно, независимо от производителя. Самки CAST, PWK и WSB имеют тенденцию уменьшать средний размер помета на 0,90, 0,81 и 1,51 детенышей. Эффект от производителей аналогичен: производители NOD и NZO имеют большие пометы, а производители CAST дают пометы меньшего размера. Как и следовало ожидать, мы видим, что плотина.штамм имеет гораздо большее влияние на изменение размера помета по сравнению с отцом. штамм (13,15% против 1,81%).

Рис. 3

Вклады в дисперсию пород маток и производителей-производителей и оценки влияния на размер помета после отъема. Эти эффекты представляют собой повторную параметризацию аддитивных и parental.sex эффектов из предыдущего анализа. Оценки материнского («мать. Родословная») и отцовского («родитель. Родословная») влияния на размер помета, рассчитанные на основе дополнительных параметров пола и параметров родительского пола на Рисунке 2, с соответствующими интервалами HPD.

Отсутствие значительного влияния деформации на соотношение полов

Мы исследовали генетические и негенетические эффекты на среднее соотношение полов в помете и не нашли доказательств того, что соотношение полов было искажено (Рисунок S6; Рисунок S7). Общее среднее значение систематической ошибки пола, выраженное количественно как количество отнятых от груди детенышей-самцов, разделенное на общее количество отнятых от груди детенышей, составило 0,4979 и существенно не отличалось от нашего ожидания соотношения полов 50:50 (биноминальный тест, двусторонний P = 0,219). Для восьми инбредных основателей 129S1 – единственный штамм, который значительно отошел от ожиданий, с небольшим сокращением числа самцов 0.475: 0,525 (биномиальный тест, двусторонний P = 0,041). Однако поправка на множественное тестирование не показывает значительного отклонения соотношения полов для какой-либо инбредной линии. Аутбредные помеси имеют значительно меньше пометов и потомков, чем инбредные вязки, что приводит к менее сбалансированному соотношению полов; однако, когда учитывается множественное тестирование, они также не показывают значительных отклонений от ожидаемого соотношения полов.

Обсуждение

Мы исследовали факторы, влияющие на размер помета у восьми основателей CC и их гибридов F1, используя новое расширение модели BayesDiallel.Следует отметить, что размер помета является компонентом репродуктивной способности, но отличается от общей продуктивности породы; исследование общей продуктивности линии должно учитывать размер помета, количество пометов, максимальный репродуктивный возраст и выживаемость щенков до размножения. Наши результаты иллюстрируют, как размер помета млекопитающих в полном диаллельном дизайне зависит от генотипических и экологических вариаций. Эти результаты представляют новую информацию о репродуктивных характеристиках штаммов-основателей CC, показывают, что материнские эффекты и окружающая среда играют большую роль в изменении размера помета, и не предоставляют доказательств сезонного влияния на размер помета в контролируемом помещении для животных.Результаты также касаются некоторых факторов, которые способствовали исчезновению линий и проблемам размножения при формировании CC (Chesler et al. 2008; Philip et al. 2011; Collaborative Cross Consortium 2012; Shorter et al. 2017). .

Мы подсчитали, что генетические (аддитивные, инбредные и эпистатические) эффекты на средний размер помета объясняют 17,73% вариаций, предполагая, что большая часть фенотипических вариаций возникает из-за необъяснимых воздействий окружающей среды. По сравнению с общим средним пометом, мы наблюдали существенные положительные эффекты штаммов B6 и NOD как по аддитивным генетическим параметрам, так и по параметрам происхождения, а также существенные отрицательные эффекты PWK и WSB (рис. 2).Мы также наблюдали, как и ожидалось, что меньший размер помета был связан с инбредностью (рис. 2А). Эти оценки, вероятно, основаны на уникальной истории отбора этих инбредных линий, и сравнения следует ограничить этими восемью штаммами-основателями, а также популяциями CC и DO.

Во время ауткроссинга G1 и G2 поколений CC средний размер помета был ниже для скрещиваний с участием штаммов дикого происхождения, CAST, PWK и WSB (Philip et al. 2011). Подобная картина наблюдается здесь, но эти эффекты определены как специфические через материнскую линию, при этом CAST, PWK и WSB оказывают отрицательное влияние на размер помета (рис. 3).Вероятно, что давление отбора у классических лабораторных штаммов связано с более крупными пометами по сравнению со штаммами дикого происхождения. Кроме того, два штамма дикого происхождения, CAST и PWK, имеют другое подвидовое происхождение, чем шесть других штаммов-основателей CC. Это, вероятно, способствует снижению производительности из-за несовместимости подвидов (Shorter et al. 2017).

Мы выявляем и сообщаем о факторах окружающей среды, которые могут повлиять на размер подстилки. Разведение этого диаллеля проводилось в двух разных вивариях в течение 4 лет, и мы видим значительный эффект от условий содержания.Предприятие в Хиллсборо было связано с более крупными пометами для всех штаммов, особенно 129S1 и WSB. Эти два объекта имеют много разных факторов, которые могут объяснить эти различия. Учреждение в Хиллсборо содержало несколько видов животных, в том числе собак и мышей, имело меньшие комнаты, в которых содержалось примерно 300 клеток для мышей, было удаленно расположено в сельской местности, имелся другой лабораторный персонал, клетки менялись один раз в неделю и снабжали фильтрованной колодезной водой. Разведение диаллелей на предприятии GMB происходило в большом центральном помещении, в котором содержались только лабораторные мыши, оно расположено в подвале большого семиэтажного исследовательского здания на территории кампуса, клетки меняются каждые две недели и снабжается фильтрованной городской водой.Возможно, что один или несколько из этих факторов, независимо или в сочетании, повлияли на производительность. Другой вывод заключался в том, что сезонность, которая, как ранее было показано, влияет на размер помета и частоту помета у млекопитающих (Drickamer 1990), в этом исследовании, по-видимому, не оказала существенного влияния на размер помета. Вероятно, это связано с постоянными циклами свет-темнота и температурой, а также с устойчивой диетой. Мы действительно наблюдали значительное влияние на размер помета после перевода мышей на объект UNC GMB (февраль 2010 г.), что привело к сокращению общего размера помета с марта по июнь 2010 г.Это могло быть связано с использованием фенбендазола во время перевода. Другие факторы, такие как пол персонала лаборатории, взаимодействующего с животными, как правило, влияют на поведение грызунов и могут вносить вклад в некоторые наблюдаемые нами изменения, вызванные окружающей средой (Sorge et al. 2014).

Наконец, мы измерили соотношение полов среди всех инбредных и аутбредных помесей. Несмотря на некоторые отклонения от равенства при номинальном пороге значимости (альфа = 0.05), никакие ассоциации с дозировкой штамма-основателя не остаются значимыми после поправки на множественные испытания. Недавняя работа предположила возможность смещения в соотношении полов, обусловленного мужской зародышевой линией у Mus musculus (Conway et al. 1994; Macholán et al. 2008; Cocquet et al. 2009; Ellis et al. 2011; Cocquet et al. 2012; Turner et al. 2012; Larson et al. 2016), особенно у межподвидовых гибридов, которые не соответствуют количеству копий экспрессируемых X- и Y-сцепленных генов. в постмейотических сперматидах.Хотя нет предыдущих наблюдений, которые предполагали бы предвзятость в соотношении полов в CC или его основателях, это остается важной характеристикой, которую необходимо измерить в исследовании репродуктивной продуктивности.

Для оценки наследственного воздействия на размер литра и соотношение полов мы расширили исходную модель BayesDiallel, разработанную Lenarcic et al. (2012) двумя новыми способами. Во-первых, чтобы лучше понять и различить эффекты, возникающие у родителей-мужчин и женщин, мы повторно параметризовали наши специфические для штаммов аддитивные и родительско-половые эффекты, чтобы мы могли отдельно оценить влияние материнской и отцовской деформации.В исходной модели BayesDiallel эффекты материнской и отцовской деформации разделены на «аддитивные» эффекты, которые объединяют общие эффекты, и «родительский пол», который моделирует любые оставшиеся отклонения между ними. Признавая, что аддитивные эффекты от производителя по существу сводятся на нет аддитивными эффектами, мы вместо этого свернули аддитивные и родительско-половые эффекты в эффекты «dam.strain» и «sire.strain» на этапе постобработки на последующем выходе. Это позволило нам запустить исходную модель BayesDiallel, одновременно рассматривая наши данные с точки зрения деформации плотины и деформации производителя.

Во-вторых, мы повторно реализовали исходный пробоотборник MCMC, разработанный для моделирования переменной непрерывного результата, в общем пакете MCMCglmm (Hadfield 2010), чтобы смоделировать подсчет и бинарные отклики. Размер помета, согласно измерениям, наиболее естественно распределяется по Пуассону с нулевым усечением из-за того, что регистрировались только успешные пометы. Соотношение полов наиболее естественно моделируется как биномиальное, с лежащей в основе (мужской) пропорцией от 0 до 1. Хотя можно было бы получить приблизительный анализ путем преобразования к нормальности с использованием исходного BayesDiallel (и мы делаем это для размера помета для некоторых иначе трудно получить количества), мы обнаружили, что такие приближения неадекватны для надежной оценки эффектов более высокого порядка в случае размера помета и глубоко ошибочны в случае соотношения полов.Несмотря на вычислительные затраты и дополнительную сложность определения вкладов в дисперсию, эта новая реализация позволяет достичь нескольких целей: 1) мы больше не нарушаем допущения исходной модели относительно нормально распределенных ошибок; 2) мы легко допускаем чрезмерную дисперсию наших данных; и 3) мы можем выбирать из большого количества моделей GLMM, которые больше напоминают формы наших наблюдений данных. Кроме того, мы полагаем, что эта гибкость понравится многим другим исследователям, которые хотели бы смоделировать негауссовские распределенные фенотипы с использованием диаллельных дизайнов, и мы предоставили код в пакете litterDiallel R (https: // doi.org / 10.5281 / zenodo.2580307).

В целом, эти результаты имеют значение для других направлений будущих исследований. Будущие многопородные исследовательские группы должны проверить несовместимость штаммов, репродуктивное фенотипирование и другие признаки здоровья в полном диаллеле до начала рекомбинантного инбридинга (Odet et al. 2015). Эти будущие исследовательские группы также должны использовать неродственных особей дикого происхождения одного и того же подвидового происхождения, чтобы увеличить генетическое разнообразие без введения гибридной несовместимости.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана следующими грантами от Национальных институтов здравоохранения: P50GM076468, P50HG006582 / P50MH0, R01HD065024 (FP-MV), T32HD040127 (JRS), T32AI001274V (PLM) ) и R35GM127000 (WV). Проект Collaborative Cross также поддерживается университетскими фондами онкологических исследований, предоставленными Комплексному онкологическому центру Линебергера (MCR012CCRI).

ПРИЛОЖЕНИЕ A

Модель Diallel для размера помета

Мы собрали данные о размере помета при отъеме для 62 генетических скрещиваний инбредных линий за четыре года разведения.

Мы используем регрессию Пуассона с нулевым усечением (ZTP) для моделирования наших данных. Этот тип регрессии является явным в своей структуре, учитывающей дискретные наблюдения, гибкой в ​​своей способности использовать линейные смешанные модели в скрытой шкале и позволяет параметризовать наблюдаемую избыточную дисперсию в отличие от стандартной регрессии Пуассона. Мы учитываем нулевое истощение в наших данных, используя регрессию ZTP вместо стандартной регрессии Пуассона, поскольку мы исключаем наблюдения за когортами рождения, в которых ни один детеныш не дожил до отъема.

На рисунке 4 показано распределение наблюдаемых данных для инбредного спаривания WSB × WSB вместе с смоделированными данными из усеченного нулем распределения Пуассона на основе среднего значения данных.

Для ZTP первые два момента (среднее и дисперсия) для значений задаются следующим образом:

(5) (6)

Плотность ZTP для каждого счета определяется как:

(7)

Взаимосвязь между скрытым, ожидаемым и масштабом данных регрессионной модели ZTP проиллюстрирована игрушечным примером, показанным на рисунке 5.

Частоты

ZTP были рассчитаны с использованием пакета R countreg (Zeileis and Kleiber 2018).

Оценки эффекта Диаллеля

Оценки эффекта Диаллеля получены с использованием MCMCglmm (Hadfield 2010) реализации BayesDiallel (далее BayesDiallel-glmm) с итерациями, итерациями выгорания и прореживанием на 500 (экономия только каждые 1/500 ^{-я итерация} ), чтобы получить 3000 независимых выборок с минимальной автокорреляцией, и нанесены на график как самые высокие апостериорные плотности (HPD) в результатах.

Преобразование в ожидаемую шкалу данных

Эффекты, оцененные с помощью модели BayesDiallel-glmm, преобразуются из скрытой шкалы в (ожидаемую) шкалу данных с помощью функции обратной связи, , т.е. , для интерпретируемости эффектов на исходные данные масштаб.

Разница, объясненная с использованием проекции дисперсии

Чтобы избежать проблемы интерпретируемости при преобразовании оценок параметра дисперсии (и проекции дисперсии) из скрытых в наблюдаемые масштабы данных, мы вместо этого вычисляем и сообщаем прогнозы дисперсии, рассчитанные с использованием гауссовой версии BayesDiallel. .Чтобы учесть гетероскедастичность (неравную дисперсию) остатков модели, которая возникает из-за приблизительно ZTP-пуассоновской природы данных, мы используем преобразование, стабилизирующее дисперсию (VST) (Yu, 2009), и снова запускаем BayesDiallel (Gaussian), чтобы получить дисперсию Прогнозы на смоделированных данных. VarPs, которые рассчитываются на основе этих оценок параметров, являются приближением вкладов дисперсии, которые мы наблюдали бы в модели GLMM BayesDiallel.

ПРИЛОЖЕНИЕ B

Модель Diallel для соотношения полов

Мы моделируем количество щенков мужского и женского пола совместно, используя линейную модель BayesDiallel, сформулированную для биномиальной регрессии GLMM.Эта модель напрямую учитывает генетические эффекты дисбаланса у самцов и самок путем параметризации количества самцов и общего количества детенышей (или общего количества, и доли самцов в общем количестве). Модель разработана в разделе методов основной рукописи.

Доля отнятых от груди детенышей, которые являются самцами, или, что эквивалентно, доля отнятых от груди детенышей, которые являются самками, аппроксимируется биномиальным распределением. По нашим данным, среднее значение и дисперсия соотношения мужчин равны 0.494 и 0,063 соответственно.

Чтобы сгенерировать верхнюю и нижнюю 95% границы, как показано на Рисунке S6, для ожидаемого фенотипа при нулевой гипотезе о пропорции щенков самцов = 0,5, мы использовали функцию qbinom в пакете статистики в R.

Чтобы сгенерировать верхняя и нижняя 95% границы, как показано на рисунке S6, для ожидаемого фенотипа при нулевой гипотезе о пропорции щенков самцов = 0,5, мы использовали функцию qbinom в пакете статистики в R.

• Получено 31 октября 2018 г.
• Принято 14 марта 2019 г.

• Авторские права © 2019 Shorter et al.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями Международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение в на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Прекрасная идея из биологии

Нас всех учили естественному отбору; механизм, с помощью которого виды развиваются за счет дифференцированного репродуктивного успеха.Большинству из нас знакома идея о том, что случайные мутации в ДНК вызывают различия в потомстве, некоторые из которых выживают чаще, чем другие. Однако это только часть истории.

Иногда другие ситуации вызывают огромные изменения в популяциях видов, и они часто более сложны и трудноразличимы.

Одна такая концепция принадлежит одному из самых влиятельных биологов в истории Эрнсту Майру. Он назвал его Принцип Основателя , механизм, с помощью которого новые виды создаются раздробленной популяцией; часто с меньшим генетическим разнообразием и повышенным риском исчезновения.

В блестящей «Песне о додо: биография острова в эпоху исчезновения» Дэвид Кваммен дает нам не только истории многих блестящих биологов-естествоиспытателей, включая Майра, но мы также глубоко погружаемся в основные концепции эволюции и вымирание, включая принцип основателя.

Quammen начинает с изложения основной идеи:

Когда новое население создается в изолированном месте, основатели обычно составляют крошечную численно группу – горстку одиноких пионеров, или просто пару, или, может быть, не более одной беременной женщины.Происходя от такого небольшого числа основателей, новая популяция будет нести лишь крохотную и до некоторой степени случайную выборку генофонда основной популяции. Выборка, скорее всего, будет нерепрезентативной, охватывая меньшее генетическое разнообразие, чем более крупный пул. Этот эффект проявляется всякий раз, когда небольшая выборка берется из большого скопления разнообразия; независимо от того, состоит ли совокупность из генов, цветных шариков жевательной резинки, M&M, карточек из колоды или любого другого набора разнообразных предметов, небольшая выборка обычно будет содержать меньше разнообразия, чем целое.

Почему действует принцип основателя? Это в основном прикладная вероятность. Возможно, пример поможет прояснить концепцию.

Представьте, что вы играете в покер (розыгрыш пяти карт) с другом. Колода карт разделена на четыре масти: бубны, червы, трефы и пики, в каждой масти по 13 карт, всего 52 карты.

Теперь посмотрите на свою руку из пяти карт. У вас есть по одной карте каждой масти? Может быть. Все пять карт одной масти? Наверное, нет, но возможно.Получишь ли ты пиковый туз? Может быть, но вряд ли.

Это хорошая метафора того, как работает принцип основателя. Генофонд небольшой группы основателей вряд ли будет точно представлять генофонд более крупной группы. В некоторых редких случаях это будет , очень нерепрезентативно , например, вам сдали стрит-флеш.

Это начинает становиться интересным, когда эта популяция-основатель начинает воспроизводиться, а генетический дрейф заставляет новую популяцию значительно отличаться от своих предков.Кваммен объясняет:

Первоначальная популяция, уже изолированная географически от своей основной популяции, теперь начинает генетически отдаляться. По прошествии поколений его генофонд становится все более и более отличным от генофонда основной популяции – различным как по набору аллелей (то есть вариантных форм данного гена), так и по общности каждого из них. аллель.

Популяция-основатель в некоторых случаях станет настолько другой, что больше не сможет спариваться с исходной популяцией.Этот новый вид может даже стать конкурентом за ресурсы, если эти две популяции когда-либо будут повторно представлены. (Скажем, если создается сухопутный мост между двумя островами, или люди возвращают два вида в контакт.)

Возвращаясь к нашей карточной метафоре, давайте представим, что вы и ваш друг играете с четырьмя колодами карт – всего 208 карт. Допустим, мы случайно вытащили из этих колод сорок карт. Если среди сорока карт, которыми вы играете, нет абсолютно никаких королей, вы никогда не сможете создать флеш-рояль (туз + король + дама + валет + 10 одной масти).Неважно, как раздаются карты, вы никогда не сможете собрать флеш-рояль без королей.

Так обстоит дело с видами: если отколовшаяся популяция не несет определенного варианта гена (аллеля), этот вариант никогда не может быть представлен во вновь созданной популяции, независимо от того, насколько плодовитым этот ген мог быть в исходной популяции. . Его больше нет. И по мере того, как исчезают самые редкие варианты, новая популяция становится все более непохожей на старую, особенно если новая популяция небольшая.

Некоторые аллели распространены в популяции, некоторые – редки. Если популяция большая, с тысячами или миллионами родителей, производящими тысячи или миллионы потомков, редкие аллели, а также общие аллели обычно передаются. Случайная операция при больших количествах имеет тенденцию давать стабильные результаты, а пропорции редкости и общности сохранятся. Однако, если популяция мала, редкие аллели, скорее всего, исчезнут […] По мере того, как она теряет свои редкие аллели на обочине, небольшая популяция пионеров будет все больше отличаться от основной популяции, от которой она произошла.

Некоторые из этих генетических потерь могут быть положительными (может отсутствовать ген, вызывающий редкое заболевание), некоторые могут быть отрицательными (может отсутствовать ген для полезного атрибута ), а некоторые могут быть нейтральными.

Нейтральные – самые интересные: нейтральный ген в один момент времени может стать полезным геном в другой момент. Это похоже на игру в покер, в которой восьмерки внезапно объявляются «дикими», и эта карта внезапно становится намного более важной, чем это была рука раньше.То же самое и с признаками животных.

Возьмите популяцию млекопитающих, живущих на острове, утративших способность плавать. Это не будет иметь большого значения, если все будет хорошо, и никогда не требуется , чтобы плавать. Но в тот момент, когда происходит стихийное бедствие, такое как пожар, возможность проплыть небольшое расстояние до материка может быть разницей между выживанием или исчезновением.

Вот почему так опасен принцип основателя: потеря генетического разнообразия часто означает потерю ценных признаков выживания.Кваммен объясняет:

Генетический дрейф усугубляет проблему эффекта основателя, лишая небольшую популяцию генетической вариации, которая необходима для дальнейшего развития. Без этой вариации популяция стремится к единообразию. Он становится менее способным к адаптивному ответу. В единообразии не может быть явных недостатков, пока условия окружающей среды остаются стабильными; но когда обстоятельства изменятся, популяция не сможет эволюционно приспособиться. Если разрушение будет серьезным, популяция может исчезнуть.

Эта потеря приспособляемости – одна из двух основных проблем, вызванных принципом основателя, вторая – инбридинговая депрессия . У популяции-основателя может не быть другого выбора, кроме как размножаться только в пределах своей популяции, и признаком слишком большого инбридинга является проявление вредных генетических вариантов среди инбредных особей. (Одна из причин, по которой люди считают инцест опасным занятием.) Это также увеличивает хрупкость видов и снижает их способность к развитию.

Принцип основателя – лишь одна из многих удивительных идей в «Песне Додо».Фактически, мы в Фарнам-стрит считаем, что эта книга настолько важна, что она вошла в наш список книг, которые мы рекомендуем, чтобы улучшить ваши общие знания о мире, и это была первая книга, которую мы выбрали для нашей читающей группы только для членов.