История развития генетики

Цель: сформировать знания учащихся об основных этапах развития генетики как науки о наследственности и изменчивости живых организмов и ее значении в современном мире.

Задачи урока:

• познакомить учащихся с историей возникновения и развития генетики как науки;
• способствовать развитию познавательного интереса учащихся к изучению проблем генетики;
• подвести учащихся к выводу о ведущей роли генетики в решении глобальных проблем человечества.

Оборудование: мультимедийный проектор, презентация «История развития генетики» (приложение).

План урока:

Ход урока

И что же видят?... За столом
Сидят чудовища кругом:
Один в рогах с собачьей мордой,
Другой с петушьей головой,
Здесь ведьма с козьей бородой,
Тут остов чопорный и гордой,
Там карла с хвостиком, а вот
Полужуравль и полукот.

А.С.Пушкин

1. Вводная часть.

Из тьмы времен, сквозь толпы племен и народов пробилась к нам легенда о Химере. Она пришла к нам из Древней Греции. Химера – это порождение стоглавого огнедышащего чудовища Тифона и полуженщины-полузмеи Ехидны, невиданное существо с львиной пастью, козьим туловищем и хвостом змеи.

А еще фантазия людей создала стремительных кентавров – полуконей – полулюдей, коварных русалок – полурыб – полудев, сирен – полуженщин – полуптиц, своим сладостным пением завлекающих моряков, крылатого коня поэтов Пегаса, ужасающих драконов, фавнов, гарпий, сфинксов…

Сказочные чудовища – такой же старый пунктик человека, как и мысль о философском камне алхимиков. Однако парадокс нашего времени в том и состоит, что все мысленно возможное обретает плоть и кровь. Ядерная физика позволила превращать одни элементы в другие. А вот теперь, благодаря биологическим знаниям о наследственности и изменчивости очередь дошла и до воссоздания химер (право, они не всегда имеют отталкивающий вид).

Вопрос: как называется наука, благодаря которой легенды о химерах могут стать реальностью уже в наше время?

Раздел биологии, изучающий такие важные свойства организма, как сохранение и передача наследственной информации из поколения в поколение, а также возможность изменяться под действием окружающей среды – это генетика. Молодая наука имеет свою долгую историю, и не всегда ее открытия были понятны и восприняты в обществе.

Сегодня на уроке мы поговорим с вами об истории генетики, об ученых, внесших свой вклад в ее развитие. Мы определим место этой науки в современном мире и выясним, какое значение имеют генетические знания для человечества в целом.

В процессе изучения новой темы ребятам предлагается записывать в тетради в виде опорного конспекта ключевые моменты (фамилии ученых, их вклад в развитие науки).

2. Изучение нового материала.

Наследственность и изменчивость – основные свойства живой материи. Они характерны для всех живых организмов, обитающих на нашей планете.

Задание: приведите примеры, доказывающие этот факт.

Различные умозрительные представления о наследственности и изменчивости высказывались еще античными философами и врачами. В большинстве своем эти представления были ошибочными, но иногда среди них появлялись и гениальные догадки. Так, римский философ и поэт Лукреций Кар писал в своей знаменитой поэме «О природе вещей» о «первоначалах», определяющих передачу из поколения в поколение признаков от предков к потомкам, о происходящем при этом случайном комбинировании этих признаков, отрицал возможность изменения наследственных признаков под влиянием внешних условий.

Однако подлинно научное познание наследственности и изменчивости началось лишь спустя много столетий, когда было накоплено множество точных сведений о наследовании различных признаков у растений, животных и человека. Число таких наблюдений, проведенных преимущественно практиками-растениеводами и животноводами, особенно возросло в период с середины XVIII до середины XIX века.

Тем не менее, четких представлений о закономерностях наследования и наследственности вплоть до конца XIX века не было за одним существенным исключением. Этим исключением была замечательная работа Г. Менделя, установившего в опытах по гибридизации сортов гороха важнейшие законы наследования признаков, которые впоследствии легли в основу генетики.

Грегор Мендель (1822–1884):

• австрийский естествоиспытатель, монах, основоположник учения о наследственности;
• 1865 г. «Опыты над растительными гибридами»;
• создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства;
• разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков;
• сформулировал основные законы наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания;
• высказал идею существования наследственных задатков (или генов, как их потом стали называть).

Однако работа Г. Менделя [доложена им в 1865 на заседании общества естествоиспытателей г. Брюнн (Брно) и напечатана на следующий год в трудах этого общества] не была оценена современниками и, оставаясь забытой 35 лет, не повлияла на распространенные в XIX веке представления о наследственности и изменчивости.

Датой рождения генетики принято считать 1900, когда три ботаника – Г. де Фриз (Голландия), К. Корренс (Германия) и Э. Чермак (Австрия), проводившие опыты по гибридизации растений, натолкнулись независимо друг от друга на забытую работу Г. Менделя. Они были поражены сходством его результатов с полученными ими, оценили глубину, точность и значение сделанных им выводов и опубликовали свои данные, показав, что полностью подтверждают заключения Менделя. Дальнейшее развитие генетики связано с рядом этапов, каждый из которых характеризовался преобладающими в то время направлениями исследований.

Название «генетика» развивающейся науке дал в 1906 английский ученый У. Бэтсон, а вскоре сложились и такие важные генетические понятия, как ген, генотип, фенотип, которые были предложены в 1909 датским генетиком В. Иогансеном. («Ген – это просто короткое и удобное слово, которое легко сочетается с другими»).

Следующий этап развития науки связан с именем Томаса Моргана (1866–1945). Именно он со своими учениками, изучая наследственность у маленькой плодовой мушки дрозофилы, открыли ряд закономерностей, известных в биологии как хромосомная теория наследственности. Генетические работы школы Моргана показали возможность строить карты хромосом с указанием точного расположения различных генов. На основе этой теории был выяснен и доказан хромосомный механизм определения пола. Хромосомная теория наследственности была крупнейшим достижением развития генетики и во многом определила путь дальнейших генетических исследований.

Следующее событие в истории генетики – открытие нарушений структуры гена или мутаций (Г. де Фриз), и первых химических мутагенов (в 1930-х годах в СССР). Надо отметить, что в первой половине XX века молодая наука нашла много сторонников среди советских ученых. Выдающийся вклад в генетику внесли работы Н. К. Кольцова, С. С. Четверикова, А. С. Серебровского и др. Хотелось бы остановиться подробнее на работах Н.И.Вавилова (1887–1943) – генетика, растениевода, географа, организатора и первого директора (до 1940 г.) Института генетики АН СССР. Он со своей школой открыли закон гомологических рядов (о генетической близости родственных групп растений) и создали учение о многообразии культурных растений и центрах их происхождений, собрав в экспедициях огромную коллекцию диких и культурных форм растений, важных для человечества.

С середины 1930-х годов, и особенно после сессии ВАСХНИЛ в 1948, в советской генетике возобладали антинаучные взгляды Т. Д. Лысенко (безосновательно названные им «мичуринским учением»), что до 1965 остановило ее развитие и привело к уничтожению крупных генетических школ.

Быстрое развитие генетики в этот период за рубежом, особенно молекулярной генетики во 2-й половине XX в., позволило раскрыть структуру генетического материала, понять механизм его работы.

Итак, проследите основные открытия в генетике на протяжении столетия.

• 1935 – экспериментальное определение размеров гена.
• 1953 – структурная модель ДНК.
• 1961 – расшифровка генетического кода.
• 1962 – первое клонирование лягушки.
• 1969 – химическим путем синтезирован первый ген.
• 1972 – рождение генной инженерии.
• 1977 – расшифрован геном бактериофага Х 174, секвенирован первый ген человека.
• 1980 – получена первая трансгенная мышь.
• 1988 – создан проект «Геном человека».
• 1995 – становление геномики как раздела генетики, секвенирован геном бактерии.
• 1997 – клонировали овцу Долли.
• 1999 – клонировали мышь и корову.
• 2000 год – геном человека прочитан!

Обратите внимание, как бурно происходило развитие генетических знаний.

Вопрос: с чем это связано?

Творческое задание для всего класса.

Прочитайте две цитаты из работ известных биологов – генетиков. О каком важном открытии они говорят? Почему именно эти открытия так важны для современной науки?

«Расшифровка структуры генома – это точка на первой странице в толстой книге, которую еще должно написать человечество. Начинается новый, третий этап в биологии: после дарвиновской, описательной, и молекулярной биологии последних 50 лет биология функциональная, которая будет напрямую влиять на жизнь людей». (акад. Л.Киселев).

«Человека больше всего на свете интересует он сам. Все, что имеет к нему отношение, - предмет наивысшего внимания. Со временем пришло понимание того, что все упирается в биологию человека, а вся биология человека упирается в геном. Козьма Прутков говорил: зри в корень. В организме человека главный «корень» – это и есть геном». (проф. В.З. Тарантул).

Идеи и методы генетики получили широкое применение в современной науке. Мы не представляем свою жизнь без этих знаний.

Творческое задание для всего класса.

Для решения каких проблем человечество использует генетические знания? Рассмотрите рисунок слайда и предложите не менее 5 вариантов. Обсудите в классе свои предложения.

Однако в последнее время все чаще говорят о генетических открытиях как о шаге в пропасть для всего человечества.

Творческое задание для всего класса.

Прочитайте высказывание известного ученого. Согласны ли вы с ним? Свой ответ аргументируйте.

«Дальнейший прогресс человечества во многом связан с развитием генетики. Вместе с тем необходимо учитывать, что неконтролируемое распространение генноинженерных живых организмов и продуктов может нарушить биологический баланс в природе и представлять угрозу здоровью человека». (В. А. Аветисов).

3. Подведение итогов урока (рефлексия).

Прочитайте задачи урока, записанные на доске.

Сформулируйте выводы, дополнив предложения:

1. Я думаю, что генетика – это самый ________ раздел биологии, потому что _______ .
2. Изучая генетику, я хочу _____________ .
3. На мой взгляд, знания по генетике необходимы мне в жизни, так как ___________ .

Задание на дом: записи в тетради.

Творческое задание для всего класса.

В СМИ найдите статьи, доказывающие важность генетических знаний для современного общества.