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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Fondamentaux de la génétique. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes Il a fallu plus de 2500 ans à l'humanité pour découvrir les schémas de l'hérédité. "... Les anciens philosophes et médecins naturels ne pouvaient pas comprendre correctement les phénomènes de l'hérédité en raison de la connaissance limitée et partiellement erronée de l'anatomie et de la physiologie des organes de reproduction et des processus de fécondation et même de développement", note le célèbre Généticien soviétique A.E. Gaisinovich. "Ils avaient les structures d'étude des animaux les plus accessibles, et il n'est pas surprenant qu'ils aient transféré aux humains les caractéristiques de l'anatomie de leurs organes génitaux trouvées chez les animaux ... L'origine de la graine mâle était inconnue dans l'Antiquité, ce qui a conduit à la création d'idées erronées sur la formation de la graine à partir de particules séparées par tous les organes du corps et répétant leur forme et leur structure en miniature. Ce fut en fait la première théorie de l'hérédité, qui fit preuve d'une extraordinaire vitalité jusqu'au XIXe siècle, date à laquelle elle fut relancée par C.Darwin dans son hypothèse de pangenèse... « Deux points de vue s'affrontaient. Le premier, qui permettait l'existence de la semence femelle et sa participation à la fécondation. Et le second, dont l'un des plus brillants représentants était Aristote. la forme du futur embryon n'est déterminée que par la semence mâle.Le développement de la théorie épigénétique d'Aristote et la théorie de la pangenèse et de la préformation ont subi des siècles de lutte. "Ravivé au XNUMXème siècle par W. Harvey", écrit A.E. Gaisinovich, "néanmoins, il a été rejeté par la plupart des biologistes sur la base des observations des microscopistes des XNUMXème-XNUMXème siècles. Ce n'est que dans la seconde moitié du XNUMXème siècle que la doctrine des préformations ébranlées et de nouvelles tentatives de formulation de théories épigénétiques du développement et de l'hérédité fondées sur la reconnaissance de l'existence de graines mâles et femelles et du principe de pangenèse (P. Maupertuis, J. Buffon). poser les premières bases de l'embryologie, cependant, la connaissance de l'essence des processus de fécondation lui restait cachée, et ses idées sur les phénomènes de variabilité et d'hérédité étaient prématurées et erronées.Un grand pas en avant dans l'étude des phénomènes de l'hérédité fut la utilisation des plantes pour des expériences sur leur hybridation.Les expériences des hybrideurs du XNUMXème siècle ont finalement confirmé la présence de deux sexes chez les plantes vaguement supposée dans l'antiquité et leur égale participation aux phénomènes de l'hérédité (I. Ke Lreiter et bien d'autres). Cependant, la doctrine de l'immuabilité des espèces et sa confirmation imaginaire lors de l'hybridation interspécifique ne leur permettaient pas de prouver de manière fiable la transmission indépendante des espèces individuelles et des traits individuels par héritage. Ce fut un grand mérite du moine scientifique Gregor Mendel, considéré à juste titre comme le fondateur de la science de l'hérédité. Gregor Johann Mendel (1822–1884) est né à Heisendorf en Silésie dans une famille paysanne. À l'école primaire, il a montré des capacités mathématiques exceptionnelles et, sur l'insistance de ses professeurs, a poursuivi ses études au gymnase de la petite ville voisine d'Opava. Cependant, il n'y avait pas assez d'argent dans la famille pour poursuivre les études de Mendel. Avec beaucoup de difficulté, ils ont réussi à se rassembler pour terminer le cours de gymnase. La sœur cadette Teresa est venue à la rescousse: elle a fait don de la dot accumulée pour elle. Grâce à ces fonds, Mendel a pu étudier pendant un certain temps dans des cours de préparation à l'université. Après cela, les fonds de la famille se sont complètement taris. La sortie a été proposée par le professeur de mathématiques Franz. Il a conseillé à Mendel d'entrer au monastère des Augustins de Brno. Il était alors dirigé par l'abbé Cyril Napp, un homme aux vues larges qui encourageait la science. En 1843, Mendel entra dans ce monastère et reçut le nom de Gregor (à sa naissance, il reçut le nom de Johann). Quatre ans plus tard, le monastère envoya le moine Mendel, âgé de vingt-cinq ans, comme enseignant dans une école secondaire. Puis, de 1851 à 1853, il étudie les sciences naturelles, en particulier la physique, à l'Université de Vienne, après quoi il devient professeur de physique et de sciences naturelles dans une véritable école de la ville de Brno. Son activité d'enseignement, qui a duré quatorze ans, a été très appréciée tant par la direction de l'école que par les élèves. Selon les mémoires de ce dernier, Mendel était l'un des professeurs les plus aimés. Pendant les quinze dernières années de sa vie, Mendel fut l'abbé du monastère. Dès sa jeunesse, Gregor s'est intéressé aux sciences naturelles. Plus amateur que biologiste professionnel, Mendel expérimentait constamment diverses plantes et abeilles. En 1856, il a commencé le travail classique sur l'hybridation et l'analyse de l'hérédité des caractères chez le pois. Mendel a travaillé dans un petit jardin de monastère, moins de deux acres et demi. Il a semé des pois pendant huit ans, manipulant deux douzaines de variétés de cette plante, différentes par la couleur des fleurs et le type de graine. Il a fait dix mille expériences. Étudiant la forme des graines de plantes obtenues à la suite de croisements, afin de comprendre les schémas de transmission d'un seul trait ("lisse - ridé"), il a analysé 7324 pois. Il a examiné chaque graine avec une loupe, comparant leur forme et prenant des notes. Mendel a formulé le but de cette série d'expériences de la manière suivante : "La tâche de l'expérience était d'observer ces changements pour chaque paire de traits différents et d'établir la loi par laquelle ils passent dans les générations successives. Par conséquent, l'expérience est divisée en un certain nombre d'expériences distinctes selon le nombre de traits distinctifs constants. Avec les expériences de Mendel, un autre compte à rebours a commencé, dont le principal trait distinctif était l'analyse hybridologique à nouveau introduite par Mendel de l'hérédité des traits individuels des parents dans la progéniture. Mais c'est précisément cela qui a permis au modeste professeur de l'école monastique de voir une image complète de l'étude; pour ne le voir qu'après avoir dû négliger les dixièmes et les centièmes en raison des inévitables variations statistiques. Ce n'est qu'alors que les traits alternatifs littéralement "marqués" par le chercheur lui ont révélé quelque chose de sensationnel : certains types de croisements chez différents descendants donnent un rapport de 3:1, 1:1 ou 1:2:1. Mendel s'est tourné vers le travail de ses prédécesseurs pour confirmer une intuition qui lui avait traversé l'esprit. Ceux que le chercheur considérait comme des autorités en sont venus à des moments différents, et chacun à sa manière, à une conclusion générale : les gènes peuvent avoir des propriétés dominantes (suppressives) ou récessives (supprimées). Et si c'est le cas, conclut Mendel, alors la combinaison de gènes hétérogènes donne la division même des caractéristiques qui est observée dans ses propres expériences. Et dans les ratios mêmes qui ont été calculés à l'aide de son analyse statistique. "Vérifiant l'harmonie de l'algèbre" des changements en cours dans les générations de pois résultantes, le scientifique introduit les désignations de lettres. Il met en majuscule la dominante et en minuscule l'état récessif d'un même gène. Multiplication de lignes de combinaison. (A + 2Aa + a) x (B-2Bb + b), Mendel trouve tous les types de combinaisons possibles. « La série se compose donc de 9 membres, dont 4 y sont présentés une fois chacun et sont constants dans les deux caractères ; les formes AB, ab sont semblables à l'espèce originale, les deux autres représentent les seules, à part elles, possibles combinaisons constantes. entre les caractères combinés A , a, B, b. Quatre membres apparaissent deux fois chacun et sont constants dans un trait, hybrides dans l'autre. Un membre apparaît 4 fois et est hybride dans les deux traits... Cette série est sans aucun doute une série combinée dans lequel terme par terme les deux rangées de développement pour les signes A et a, B et b. En conséquence, Mendel arrive aux conclusions suivantes : "Les descendants d'hybrides qui combinent plusieurs caractères significativement différents sont membres d'une série de combinaisons dans laquelle les lignes de développement de chaque paire de caractères différents sont connectées. Cela prouve simultanément que le comportement dans un la combinaison hybride de chaque paire de traits différents est indépendante des autres différences dans les deux plantes d'origine", et donc "les caractères constants qui se produisent dans diverses formes d'un groupe de plantes apparentées peuvent entrer dans tous les composés possibles selon les règles de combinaisons". En résumé, les résultats des travaux du scientifique ressemblent à ceci: 1) toutes les plantes hybrides de la première génération sont identiques et présentent le trait de l'un des parents; 2) parmi les hybrides de deuxième génération, les plantes apparaissent avec des traits à la fois dominants et récessifs dans un rapport de 3 : 1 ; 3) deux personnages de la progéniture se comportent indépendamment à la deuxième génération. 4) il faut distinguer les traits et leurs inclinations héréditaires (les plantes présentant des traits dominants peuvent porter de manière latente l'étoffe de traits récessifs) ; 5) l'association des gamètes mâles et femelles est aléatoire par rapport aux inclinaisons des caractères que portent ces gamètes. En février et mars 1865, dans deux rapports lors de réunions du cercle scientifique provincial, appelé la Société des naturalistes de la ville de Brno, l'un de ses membres ordinaires, Gregor Mendel, rapporta les résultats de ses nombreuses années de recherche achevées en 1863 . Malgré le fait que ses rapports aient été plutôt froidement accueillis par les membres du cercle, il a décidé de publier son travail. Elle vit le jour en 1866 dans les écrits d'une société appelée "Expériences sur les plantes hybrides". Les contemporains ne comprenaient pas Mendel et n'appréciaient pas son travail. Trop simple, peu sophistiqué leur semblait un schéma dans lequel, sans difficulté ni craquement, des phénomènes complexes, qui, aux yeux de l'humanité, constituaient la base d'une pyramide inébranlable d'évolution, s'inséraient. De plus, il y avait des vulnérabilités dans le concept de Mendel. C'est du moins ce qu'il semblait à ses adversaires. Et le chercheur lui-même aussi, car il ne pouvait dissiper leurs doutes. L'un des "coupables" de ses échecs était un faucon. Le botaniste Karl von Negeli, professeur à l'Université de Munich, après avoir lu les travaux de Mendel, a suggéré à l'auteur de vérifier les lois qu'il avait découvertes sur un faucon. Cette petite plante était le sujet de prédilection de Naegeli. Et Mendel était d’accord. Il a consacré beaucoup d'énergie à de nouvelles expériences. L'épervière est une plante extrêmement peu pratique pour le croisement artificiel, car elle est très petite. J'ai dû me fatiguer la vue, mais c'était de pire en pire. La progéniture obtenue en croisant le faucon n'obéissait pas à la loi, comme il le croyait, correcte pour tout le monde. Quelques années seulement après que les biologistes eurent établi l'existence d'une reproduction différente et non sexuelle du faucon, les objections du professeur Negeli, le principal adversaire de Mendel, furent retirées de l'ordre du jour. Mais ni Mendel ni Negeli lui-même, hélas, n’étaient déjà morts. Très figurativement, le plus grand généticien soviétique, l'académicien B.L. Astaurov : "Le destin de l'œuvre classique de Mendel est pervers et n'est pas étranger au drame. Bien qu'il ait découvert, clairement montré et compris dans une large mesure des lois très générales de l'hérédité, la biologie de cette époque n'avait pas encore mûri pour réaliser leur nature fondamentale. Mendel lui-même, avec une perspicacité étonnante, a prévu la signification universelle de ceux découverts sur les pois et a reçu des preuves de leur applicabilité à d'autres plantes (trois types de haricots, deux types de levkoy, le maïs et la beauté nocturne). Cependant, ses tentatives persistantes et fastidieuses pour appliquer les modèles trouvés au croisement de nombreuses variétés et espèces de faucons n'a pas justifié les espoirs et a subi un fiasco complet "Comme le choix du premier objet (pois) a été heureux, tout aussi infructueux que le second. Ce n'est que bien plus tard, déjà en notre siècle, il est devenu clair que les modèles particuliers d'hérédité des traits chez un faucon sont une exception qui ne fait que confirmer la règle. À l'époque de Mendel, personne ne pouvait pour mûrir que les croisements de variétés d'épervière entrepris par lui n'ont pas eu lieu, puisque cette plante se reproduit sans pollinisation ni fertilisation, de manière vierge, par la soi-disant "apogamie". L'échec d'expériences laborieuses et ardues, qui provoquèrent une perte de vision presque complète, les lourdes fonctions de prélat qui incombèrent à Mendel et l'âge avancé l'obligèrent à arrêter ses études favorites. La gloire et l'honneur reviendront à Mendel après la mort. Il quittera la vie sans percer les secrets du faucon, qui ne "cadrait" pas dans les lois d'uniformité des hybrides de la première génération et de division des caractères dans la progéniture qu'il a dérivée. Trop tôt, le grand explorateur a rapporté ses découvertes au monde scientifique. Ce dernier n'était pas encore prêt pour cela. Ce n'est qu'en 1900, après avoir redécouvert les lois de Mendel, que le monde fut émerveillé par la beauté de la logique de l'expérience du chercheur et l'élégante précision de ses calculs. Et bien que le gène continue d'être une unité hypothétique de l'hérédité, les doutes sur sa matérialité finissent par disparaître. Le rôle révolutionnaire du mendélisme en biologie est devenu de plus en plus évident. Au début des années trente de notre siècle, la génétique et les lois de Mendel qui la sous-tendent étaient devenues le fondement reconnu du darwinisme moderne. Le mendélisme est devenu la base théorique du développement de nouvelles variétés de plantes cultivées à haut rendement, de races de bétail plus productives, de types de micro-organismes utiles. Il a également donné une impulsion au développement de la génétique médicale. célèbre physicien Erwin Schrödinger croyait que l'application des lois de Mendel équivalait à l'introduction du principe quantique en biologie Auteur : Samin D.K.
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