Varios datos arqueológicos muestran que los humanos sabían en la antigüedad que animales y plantas excelentes pueden producir descendencia excelente similar, y mediante la selección y el cultivo de animales y plantas útiles para diversos fines. Desde el 8000 a. C. hasta el 1000 a. C., los antiguos egipcios comenzaron a criar gacelas como alimento y luego las reemplazaron con ovejas y cabras para producir leche de cabra. En la cuenca del río Nilo en la antigua África, se registró en el año 4000 a. C. que los humanos producían miel seleccionando y criando abejas. En términos de fitomejoramiento, todavía quedan cáscaras de arroz japonica anchas y ovaladas en sitios del Neolítico tardío en la provincia de Hubei, mi país, lo que indica que los humanos tienen una historia más larga en el cultivo de variedades de plantas. Alrededor del 4000 a. C., las tallas de piedra del antiguo Egipto también registraron la polinización cruzada de plantas por parte de los humanos. Pero estas son sólo observaciones humanas de la variación genética en tiempos prehistóricos, o la selección de animales y plantas utilizando algunos rasgos genéticos y variables en las prácticas de producción. Pueden ser comportamientos inconscientes sin un estudio cuidadoso de los mecanismos de herencia y variación biológica.
Desde el siglo V a. C. hasta el siglo IV a. C., el antiguo médico griego Hipócrates y sus seguidores llevaron a cabo un gran número de exploraciones sobre los fenómenos reproductivos y genéticos, así como sobre el origen del ser humano, que permitieron a los antiguos Los griegos para comprender los fenómenos de la vida. Su comprensión pasó gradualmente del misterio religioso a la filosofía y el pensamiento científico primitivo. Hipócrates creía que el semen masculino se formaba primero en varios órganos del cuerpo y luego se transportaba a los testículos a través de los vasos sanguíneos. Este llamado humor activo es portador de rasgos genéticos, recopilados de varios órganos del cuerpo. Si los fluidos están enfermos, el recién nacido presentará defectos de nacimiento. Esta idea temprana dio origen a la teoría de la pangénesis, propuesta formalmente por C. Darwin (1809-1882).
La segunda visión de la escuela hipocrática es que diversas actividades fisiológicas e intelectuales de los padres pueden transmitirse a la descendencia, de modo que la descendencia tenga habilidades y características similares a las de sus padres. Los fluidos en el cuerpo de los padres cambian para que la descendencia pueda heredar algunos de los rasgos que sus padres adquirieron de su entorno. Este punto de vista está estrechamente relacionado con la formación de la hipótesis de la herencia de rasgos adquiridos propuesta por el erudito francés J. B. Larmarck (1744-1829) en el siglo XIX.
El antiguo filósofo y científico natural griego Aristóteles (384-322 a.C.) realizó un análisis más extenso de los orígenes humanos y la herencia humana que Hipócrates, y fue una de las figuras importantes del nacimiento del universo. formación de la teoría. Creía que el semen masculino se formaba a partir de sangre y no de varios órganos. El semen contiene alta energía, que actúa sobre la menstruación de la madre para formar descendencia.
Las opiniones de Hipócrates y Aristóteles en la antigua Grecia hoy parecen infantiles e ingenuas, pero debido a que los espermatozoides y los óvulos no se descubrieron en ese momento, y los óvulos no se descubrieron hasta 1827, esta explicación de los fenómenos genéticos tuvo un impacto importante en ese momento y durante los siglos venideros. Debido a que ambos creían que la herencia la realizaban los padres y estaba controlada por información genética ubicada en diferentes unidades, estos puntos de vista ocuparon una posición destacada en la formación y desarrollo de la teoría de los sistemas genéticos. Porque la formación de cualquier disciplina no es accidental y es inseparable de la gran cantidad de trabajo pionero realizado por sus predecesores para el surgimiento de esta disciplina.
Del siglo XVII al siglo XIX, la exploración de los fenómenos de la vida por parte de las personas entró en la era de la biología experimental. En el siglo XVIII, el taxónomo sueco C. Linneo (1707-1778) estableció una taxonomía sistemática de animales y plantas y estableció el método binomial, que proporcionó una base importante para seleccionar padres para posteriores experimentos híbridos y de reproducción de animales y plantas, y jugó un papel importante. Pero él creía que las especies fueron creadas por Dios, que es la llamada creación especial, y las especies son fijas. Esto ha tenido un efecto negativo en la formación y el desarrollo de la genética, impidiendo a algunos investigadores dedicados a la hibridación comprender correctamente sus resultados experimentales y descubrir leyes genéticas.
El fitomejorador alemán del siglo XVIII J.G. Colereuter (1733-1806) fue una de las personas profundamente influenciadas por los pensamientos de Linneo. Collot es considerado la primera persona en el mundo que logró crear una variedad vegetal mediante cruzamiento. Creó nuevas variedades de tabaco cruzando primero dos grupos diferentes de plantas de tabaco y luego retrocruzando repetidamente el híbrido con uno de sus padres. En otro grupo de experimentos de reproducción con plantas de clavel, observó claramente la separación de rasgos. Sin embargo, debido a que creía en el creacionismo y la inmutabilidad de las especies, se mostró ambivalente acerca de los resultados de su investigación y no pudo comprender correctamente su significado científico.
El erudito francés Lamarck resumió los pensamientos de los filósofos griegos antiguos. En su libro "Filosofía animal" publicado en 1809, presentó una visión contraria a la teoría de Linneo sobre la inmutabilidad de las especies, creyendo que los órganos animales se basan en la evolución. La doctrina del uso y el desuso. Lamarck también creía que los rasgos que se fortalecen o debilitan por el uso y la falta de uso en cada generación pueden heredarse, es decir, herencia adquirida. Por ejemplo, el topo no tiene visión porque sus antepasados vivieron durante mucho tiempo en cuevas oscuras y no necesitaban usar los ojos. De esta forma, sus ojos se fueron deteriorando, transmitiéndose de generación en generación, hasta que finalmente el topo quedó completamente ciego.
El biólogo británico Darwin viajó por todo el mundo con el acorazado HMS Beagle y realizó estudios biológicos durante cinco años, estudiando exhaustivamente la relación entre herencia biológica, variación y evolución. En 1859 publicó el libro "El origen de las especies", que proponía la teoría de la evolución de los organismos a través de la lucha por la supervivencia y la selección natural. Creía que los organismos acumulan pequeñas variaciones beneficiosas con el tiempo, y cuando se produce el aislamiento reproductivo, se forma una nueva especie, y luego la nueva especie continúa evolucionando y mutando. La teoría de la evolución de Darwin es uno de los mayores logros de las ciencias naturales del siglo XIX. No sólo niega la falacia de que las especies son inmutables, sino que también demuestra eficazmente el proceso evolutivo de los organismos desde lo simple a lo complejo, desde el nivel bajo al nivel superior.
La teoría de la evolución de Darwin no discutió las bases genéticas de la herencia y variación biológica. En su segundo libro, "Variación de animales y plantas bajo domesticación", publicado en 1868, intentó dar una explicación clara de esta deficiencia, pero reiteró los puntos de vista de la "teoría pangeneracional" y la "herencia adquirida". Darwin creía que en cada órgano de un animal hay unidades llamadas células germinales, que se acumulan en células germinales mediante la circulación sanguínea o el flujo de fluidos corporales. Una vez que el óvulo fertilizado se convierte en adulto, el embrión se mueve hacia varios órganos, manifestando así fenómenos genéticos. Los gérmenes también pueden mutar en condiciones ambientales, manifestándose como herencia adquirida. La opinión de Darwin también es una suposición completamente infundada.
El biólogo alemán A. Weisman (1834-1914) apoyó la teoría de la selección de la evolución darwiniana, pero se opuso a la herencia adquirida. En 1892 propuso la teoría de la continuidad del plasma germinal, dividiendo los organismos en células somáticas y plasma germinal. El germoplasma es independiente y continuo, el germoplasma puede producir descendencia y la constitución no puede producir germoplasma. El ambiente sólo afecta la constitución física, por lo que la variación provocada por el ambiente no es hereditaria, es decir, no se puede heredar. La herencia es germoplasma, no constitución. La teoría del germoplasma ha tenido un amplio impacto en las ciencias biológicas y algunas de sus ideas todavía se utilizan en la investigación genética y en el mejoramiento animal y vegetal. Sin embargo, la división absoluta de los organismos en plasma germinal y constitución hecha por Weismann es unilateral. Hoy en día, numerosos estudios de genética y biología molecular han demostrado que algunas características adquiridas también pueden heredarse.
El verdadero estudio científico y analítico de la herencia y la variación comenzó con Mendel (G.J. Mendel, 1822-1884). Mendel era un monje católico de Brunn, Austria, y profesor sustituto en una escuela secundaria. De 1856 a 1864, realizó experimentos híbridos con guisantes (Pisum sativum) en el pequeño jardín de su monasterio, y en 1865 anunció los resultados de los experimentos en la Sociedad de Ciencias Naturales local. Creía que la herencia de los rasgos biológicos estaba controlada por factores genéticos y propuso la ley genética básica de separación y libre combinación de factores genéticos. Las conclusiones que derivó de sus experimentos son la piedra angular de la genética científica actual y se le reconoce como el fundador de la genética.
Como se mencionó anteriormente, Mendel no fue la primera persona en realizar experimentos de hibridación de plantas, pero sí fue el primero en analizar los resultados experimentales a partir de un único rasgo de los organismos. Mendel utilizó métodos científicos para diseñar experimentos, realizar estadísticas y clasificar los resultados de la hibridación, utilizar modelos matemáticos para comparar y analizar diversas proporciones y luego plantear hipótesis sobre diversas diferencias. Luego, basándose en los resultados de las pruebas preliminares y en las hipótesis, predijo con precisión cómo se transmitirían las unidades genéticas y, finalmente, demostró la exactitud de sus hipótesis basándose en los resultados de hibridación posteriores. Los métodos de investigación y las teorías de Mendel son avanzados y científicos, especialmente su forma de pensar, que sigue siendo un modelo del que pueden aprender los científicos.
Sin embargo, la teoría de Mendel no fue tomada en serio en su momento. No fue hasta 1900 que su artículo atrajo la atención de tres botánicos de tres países diferentes. Se trata de H. de Vries, de los Países Bajos, que estudió la onagra y el maíz; C. Collens, de Alemania, que estudió el maíz, los guisantes y las judías, y el austriaco E. von S., que estudió los guisantes, etc., varias plantas.
Los tres obtuvieron evidencia de los principios de Mendel a partir de investigaciones independientes. Descubrieron el artículo de Mendel mientras recopilaban información y citaban literatura. Desde entonces, los logros de Mendel han recibido amplia atención. Desde entonces, muchos estudiosos han llevado a cabo investigaciones extensas y profundas sobre los fenómenos genéticos de animales y plantas basándose en las teorías y métodos de investigación de Mendel, lo que ha dado como resultado un rápido desarrollo de la investigación genética. Por lo tanto, la gente considera el redescubrimiento de los artículos de Mendel en 1900 como el comienzo de la formación y establecimiento de la genética.
En 1905, el inglés W. Batson nombró oficialmente genética basándose en la palabra griega "generación". Batson no sólo nombró científicamente la genética, sino que también nombró como alelos a los factores genéticos propuestos originalmente por Mendel para controlar un par de rasgos opuestos. En 1903, W.S. Sutton descubrió que el comportamiento de los cromosomas es consistente con el comportamiento de los factores genéticos, por lo que propuso la idea de que los cromosomas son portadores de factores genéticos. En 1909, el genetista danés W.L.Johannson propuso utilizar la palabra gen para reemplazar el factor genético de Mendel. La palabra gen proviene de la última sílaba de la raíz de Darwin. Hasta ahora, los términos alelo y gen se utilizan ampliamente en genética. Los alelos se refieren a las unidades genéticas que controlan un par de dos características relativamente diferentes, mientras que los genes se refieren a las unidades genéticas que controlan el desarrollo de una determinada característica. Alrededor de 1910, el genetista estadounidense T.H. Morgan y sus colegas determinaron que los genes son unidades dispersas en los cromosomas y están dispuestos en línea recta en los cromosomas. Propusieron la ley del intercambio de cadenas de genes y, combinada con los logros de la citología en ese momento, establecieron la ley. La herencia basada en cromosomas como citogenética central.
Cuando se redescubrieron las leyes de Mendel en 1900, el médico y bioquímico británico Gallaudet creyó que esta enfermedad era causada por una mutación de un solo gen basándose en sus investigaciones sobre una enfermedad metabólica innata en el cuerpo humano. , lo que lleva a trastornos metabólicos. La idea de Garaude de que un gen mutado determina un trastorno metabólico no fue ampliamente notada en ese momento. No fue hasta 1941, cuando G.W. Beadle y su maestro Tatem estaban estudiando mutantes bioquímicos de Neurospora que se descubrió y aclaró el trabajo de Garaude. Más tarde, "un gen, una enzima" se revisó hasta convertirlo en un concepto más preciso, es decir, "un gen, un polipéptido".
¿De qué están hechos los genes? Ésta es una cuestión que la gente ha estado explorando desde el descubrimiento de las leyes de Mendel. Ya en 1869, el médico suizo F. Miescher afirmó haber aislado ácidos nucleicos a partir de células de pus. Más de 30 años después, el biólogo celular estadounidense E.B. Wilson redescubrió el ácido nucleico, demostró que era un componente importante de los cromosomas y señaló que podría ser material genético. En 1944, O.T. Avery et al. demostraron directamente que el ácido desoxirribonucleico (ADN) es material genético de experimentos de transformación de Diplococcus pneumoniae. No fue hasta 1953 que J.D. Watson y F.H.C. Crick propusieron el modelo de estructura de doble hélice del ADN, que sentó las bases para una mayor elucidación de la estructura, la replicación y el material genético del ADN. La investigación de Avery y Watson abrió un nuevo campo de la genética molecular, llevando no sólo la genética sino también la biología en su conjunto a una nueva era.
Hoy en día, la genética es una disciplina madura y dinámica, considerada el núcleo de la biología moderna. Es la cristalización de la sabiduría colectiva de la comprensión de la humanidad sobre la naturaleza de la vida desde la fundación de Mendel. Muchos científicos en el mundo han hecho contribuciones destacadas al desarrollo de la genética. La genética moderna se está desarrollando muy rápidamente, especialmente en el estudio de los mecanismos moleculares en eucariotas superiores, incluido el desarrollo humano, la diferenciación celular, la memoria, el envejecimiento y la transducción de señales, así como la genómica estructural y funcional.
El campo de la investigación genética
El campo de la investigación genética es muy amplio e incluye virus, bacterias, diversos animales y plantas, y todas las formas de vida como el cuerpo humano. Los métodos de investigación van desde el nivel molecular, el nivel cromosómico hasta el nivel poblacional. Sin embargo, el campo de investigación de la genética moderna generalmente se puede dividir en cuatro ramas principales: genética de transmisión, citogenética, genética molecular y bioestadística. Cada campo ramal está interconectado, superpuesto y corroborado entre sí, y forman un todo indivisible.
La genética de transferencia es el campo de investigación más clásico, que estudia la transmisión de características genéticas de padres a hijos. Podemos aparear individuos con diferentes características y estudiar el patrón general de transmisión de rasgos de padres a hijos analizando generaciones sucesivas.
Sin embargo, cuando se estudia el cuerpo humano, se utiliza el análisis de linaje, que consiste en rastrear el método de transmisión de una determinada característica genética y estimar su modelo genético a través de una investigación multigeneracional. Dado que este método de investigación comenzó con Mendel, esta rama de la genética también se llama genética clásica.
La citogenética es el estudio del material genético a través de medios celulares. La primera herramienta utilizada en este campo fue el microscopio óptico. A principios del siglo XX, la microscopía óptica descubrió los cromosomas y su comportamiento durante la mitosis y la meiosis. El descubrimiento de los cromosomas y sus características de comportamiento durante la división celular no sólo jugó un papel importante en el redescubrimiento y la comprensión de las leyes de Mendel, sino que también sentó las bases teóricas de los cromosomas genéticos. La teoría de los cromosomas jugó un papel destacado en la investigación genética de la primera mitad del siglo XX. Cree que los cromosomas son los portadores de genes y las unidades funcionales que transmiten la información genética. Por eso algunas personas lo llaman genética cromosómica, que estudia la relación entre la variación cromosómica y la variación genética y la ubicación de los genes en los cromosomas. Posteriormente, con la invención del microscopio electrónico hemos podido observar directamente las características estructurales del material genético y su comportamiento durante la expresión génica, lo que amplió el campo de investigación de la citogenética al nivel molecular.
La genética molecular es el estudio de la información genética a nivel molecular. Estudia las características estructurales del material genético, la replicación de la información genética, la estructura y función de los genes, la mutación y recombinación de genes, la regulación y expresión de genes, etc. Es la rama de la genética más activa y de más rápido crecimiento. El estudio de la información genética a nivel molecular se inició en la década de 1940. Aunque los objetos de investigación iniciales eran sólo bacterias y virus, ahora conocemos las características, los mecanismos de replicación y expresión reguladora de mucha información genética eucariota. En la década de 1970, con la invención y aplicación de la tecnología del ADN recombinante, pudimos unir intencionalmente los genes de cualquier organismo en el ADN de bacterias o virus en el laboratorio y clonarlos en grandes cantidades, es decir, con fines de investigación in vitro. amplificación. La tecnología de ADN recombinante es una tecnología básica muy utilizada y muy importante en la investigación genética molecular. No sólo permite el desarrollo en profundidad de la investigación genética, sino que también tiene una importancia práctica importante para la medicina y la agricultura.
La genética biogeográfica es una rama de la ciencia que utiliza métodos estadísticos matemáticos para estudiar los fenómenos de variación genética biológica. Según los diferentes objetos de investigación, se puede dividir en genética cuantitativa y genética de poblaciones. La primera es una rama que estudia las leyes genéticas de los rasgos cuantitativos, es decir, rasgos controlados por múltiples genes, y la segunda es una rama que estudia los cambios en la frecuencia de los genes en las poblaciones, la estructura genética de las poblaciones y la evolución de las especies. Tradicionalmente, la genética biológica estudia la herencia y la variación en función de las características de los diferentes individuos de una población, es decir, los fenotipos, pero ahora poco a poco se está desarrollando hacia el estudio de la variación molecular dentro de una población.