ГЕН

ГЕН(юн. genos – мабдаи насл, пайдоиш), вохиди оддитарини ирсият. Г. як кисми молекулаи кислотаи дезоксирибонуклеат – КДН (дар баъзе вирусхо кислотахои рибонуклеат – КРН) мебошад. Аввалин фарзияи назариявии ба насл гузаштани нишонахои волидонро хануз донишмандони Юнони Кадим Демокрит, Букрот ва диг. баён карда буданд. Аммо мавчудияти омилхои оддитарини ирсиро табиатшиноси чех Грегор Мендел с. 1865 исбот кардааст. Вай оид ба омилхои ирсии дискрети фарзияе пешниход намуд, ки мувофики он хар яке аз чунин омилхо инкишофи ирсии муайянро идора менамояд ва амалиёти он ба диг. омилхои ирси итоат намекунад. Мендел Г.-хоро ба ду гурух – Г.-хои доминанти (падидахояшон ба диг. Г.-хо вобастаги надоранд) ва Г.-хои ретсессиви (онхоро Г.-хои доминанти фуру менишонанд) чудо кард. С. 1909 олими данияги У. Иогансан пешниход намуд, ки манбаъхои ирсии мазкурро Г. номанд. С-хои 1910 – 13 биологи америкои Т. Морган ва шогирдони у исбот карданд, ки Г.-хо дар ташкилахои махсуси ядрои хучайрахо – хромосомахо дарозруя чойгир мешаванд ва хамаи Г.-хои хромосома ба насл гузашта, гурухи ягонаи пайвастаро ташкил медиханд. Хамин тавр, дар хар организм адади гуруххои пайваста ба микдори хромосомахои хучайрахо баробар аст. Инчунин маълум гардид, ки хромосомахо метавонанд чузъхои дарозу кутохи худро бо якдигар иваз кунанд.
Баъд аз он ки с. 1899 олими рус С. И. Коржинский ва с. 1900 олими голланди де Фриз дар шароити табии тагйир ёфтани Г.-хои чудогона (мутатсияхо)-ро кашф намуданд ва с-хои 1925 – 28 тахти таъсири радиатсия ва моддахои химияви ба даст овардани мутатсияхои сунъи муяссар гашт, барои омухтани тагйирпазирии Г.-хои чудогона имконият пайдо шуд. Дар баробари ин ошкр гардид, ки Г.-хои чудогона чун кисми яклухт тахаввул меёбанд. Ба хамин тарик, фикре ба миён омад, ки Г. хамчун вохиди оддии маводи ирси дар аснои тахаввул яклухтиро нигох дошта, хангоми тасолуб (кроссинговер) низ яклухт интикол меёбад. Аммо дере нагузашта маълумоте ба даст омаданд, ки таксимпазирии Г.-хоро дар чараёни мутатсия (тачрибахои А. С. Серебровский ва шогирдони у Н.П. Дубинин ва диг. дар с.-хои 1929 – 34) ва дар вакти муовизаи чузъхои хромосомахо тасдик намуданд.
Бо вучуди комёбихои назарраси тадкики Г., сохти химияви ва ниход (табиат)-и физикии он маълум набуд. С. 1944 олими америкои Т. Эйвери ошкор кард, ки дар бактерияхо аломатхои ирсиро молекулахои кислотаи дезоксирибонуклеат – КДН (ниг. Кислотахои нуклеат) интикол медиханд. Вале, бо вучуди ин, то ох. солхои 40 олимон чи будани моддаи ирсиятро намедонистанд. Факат с. 1953 баъди аз чониби биологи америкои Д. Уотсон ва физики англис Ф. Крик кашф шудани сохт ва хусусияти КДН исбот гардид, ки Г.-хо дар молекулаи КДН чой гирифтаанд. То ин вакт мукаррар шуда буд, ки дар Г.-хо оид ба сохти дурусти сафедахои ферментие, ки тамоми таассуроти мавчудоти зиндаро идора мекунанд, нишонае хаст ва хар Г. як кисмати молекулаи КДН-ро ишгол карда, тартиби дар занчирхои полипептидии сафедахои ферменти чойгир шудани аминокислотахоро ба код медарорад, яъне бо рамз интикол медихад (ниг. Коди генетики). Хислатхои ба код дароранда ба кисматхои таркибии молекулаи КДН – нуклеотидхо мансубанд. Ба хар аминокислота се нуклеотид, ки дар КДН паси хам карор доранд (ба ном триплет ё кодон), мувофик меояд. Хамин тавр, хар Г. аз Г.-и дигар бо чойгирии паихами ба хамин Г. хоси нуклеотидхо фарк мекунад. Дар натичаи исботи тасаввурот рочеъ ба асосхои молекулавии тагйироти нишонахои насли чун чараёни таъвиз ва идхоли иловагии нуклеотидхои чудогона (ё гурухи нуклеотидхо), чойивазкунии чузъхои Г. (ниг. Мутагенез) имконпазир гардид. Собит шуд, ки тагйирот дар Г. метавонад аз таъсири радиатсияи ионхо, нейтронхо ва г., инчунин пайвастхои химиявии мухталиф (мутагенхо) ба амал ояд. Дар шароити табии хар Г. ба хисоби миёна дар яке аз 100 хаз. ё 1 млн фарди як авлод тагйир меёбад. Истифодаи мутагенхои химияви ва шуои суръати тагйирот (мутатсия)-ро даххо ва садхо маротиба зиёд менамояд. Барои он ки нишонахои ирси дар насл махфуз монанд, бояд чойгирии паихами нуклеотидхо дар Г. тагйир наёбад. Дар акси хол зери таъсири Г.-и тагйирёфта сафедаи сохту фаъолияташ вайрон хосил мешавад, ё он умуман ба вучуд намеояд. Дар баробари ин, маълум шуд, ки тагйири чойгардони ё таъвизи хатто нулеотид дар Г. боиси багоят тагйир ёфтани хосиятхои ферменти рамзшаванда мегардад (ин сабаби рух намудани беморихои ирси хохад шуд).
С-хои 60 а. 20 ба туфайли комёбихои генетикаи молекулави таркиби хамаи нуклеотидхои сегона, ки 20 аминокислотаи асосиро ба код медароранд, муайян ва конунияти амалиёти Г. ошкор карда шуд. Ин тадкикот исбот кард, ки хучайра метавонад молекулахои КДН-ро чун нокили аломатхои генетики афзун намояд. Хосияти мазкур репликатсия ном гирифт.
С. 1961 олимони франсави Ф. Яакоб ва Ж. Моно ошкор карданд, ки Г.-хо амалан якхела набуда, ду гурух мешаванд: Г.-хои таркиби (структури), ки хосил гаштани сафедахои хос (асосан ферментхо)-ро идора мекунанд ва Г.-хои муназзим, ки фаъолияти Г.-хои таркибиро назорат менамоянд.
Тамоми организмхои зиндаро аз руи нишонахои сохти ядрои хучайрахо ба ду гурух чудо мекунанд: эукариотхо ва прокариотхо. Дар эукариотхо, аз чумла инсон, хар хромосома як молекулаи дарози КДН дорад, ки эхтимол нокили чанд хазор Г. бошад. Дар прокариотхо мушобехи хромосома ягона молекулаи КДН дар хучайра мебошад; вай сафедахои ядроро намекашонад ва дорои садхо Г. аст, ки ба дарозии молекула пайдархам чойгир шудаанд. Мукаррар гардидааст, ки хам дар эукариотхо ва хам дар прокариотхо, гайр аз Г.-хои хромасомахо, як микдор Г.-хо дар молекулахои кутохтари КДН (дар ташкилаю органеллахои хучайрахо – митохондрияхо, хлоропластхо ва г. чой гирифтаанд) ва плазмидахо (омилхои чинсии бактерияхо, мукобилат ба антибиотикхо ва г., ки дар ситоплазмаи хучайра чойгиранд) вучуд доранд. Онхоро Г.-хои ситоплазмави меноманд. Мачмуи Г.-хое, ки ба таркиби хромосомахои хучайраи эукариотхо (ё хромосомаи ягонаи прокариотхо) дохил мешаванд, сарфи назар аз Г.-хои протоплазмави, бо таклифи биологи немис Г. Винклер геноми хучайра номида шуданд. Мачмуи Г.-хои ситоплазмави плазмон ном дорад.
Тамоми аломатхои ирсие, ки ба организми мазкур хосанд, аз чумла Г.-и хромосомахо ва ситоплазма бо таклифи У. Иогансен (1909) генотипи хучайра ном гирифтанд. Генотип накшаи ирсии инкишофи тамоми нишонахои чинси ва фардии организмро дарбар мегирад. Мачмуи нишонахо (хам зохири ва хам дохили)-и организмро фенотип меноманд. Хучайрахои чисми организмхои олиташаккул ва инсон аз мачмуи дучандаи хромосомахо (онхо диплоиди мебошанд) иборат аст ва аз хамин сабаб ду геном доранд. Баъзе хучайрахои чисми инсон низ аз мачмуи сечандаи хромосомахо иборатанд. Дар хучайраи узвхои таносул (гаметахо)-и организмхои диплоиди як геном мавчуд аст, чунки дар чараёни рушди онхо хромосомахои чуфт ба хучайрахои гуногун пароканда мешаванд. Хангоми бордори геноми хучайрахои чинсии падари ва модари муттахид мегардад. Одатан, геноми гаметахои падари ва модари ба хам мувофиканд, вале дар организмхои дурага ин мувофикат вучуд надорад.
Муовизаи (мубодилаи) генхо дар байни организмхо дар натичаи чараёни гуногуни биологи ба амал меояд. Он кабл аз хама дар вакти ташаккули хучайрахои чинси, хангоми ба амал омадани тасолуб сурат мегирад. Дар хучайрахои хар организм як чуфт хромосома вучуд дорад, ки яке аз падар, дигаре аз модар гирифта шудааст. Онхо хромосомахои якхела ном гирифтаанд. Дар ин хромосомахо аксари мутлаки Г.-хо яксонанд (факат Г.-хои мутатсиядор фарк мекунанд). Дар арафаи расиши хучайрахои чинси дар хамаи организмхо таксимоти махсуси хучайрахо (майоз) ба амал меояд. Дар яке аз мархалахои таксимшави хромосомахои якхела ба хамдигар сахт алокаманд мешаванд (ин имконпазир аст, чунки дастаи Г.-хо ва муттасилии онхо дар ин хромосомахо асосан якхелаанд) ва баъзан байни хамдигар чузъхои дароз ё кутохи худро иваз мекунанд. Дар хучайрахои мукаррарии бадан тасолуб хеле кам мушохида мешавад. Микроорганизмхо дорои тарзхои дигари муовизаи аломатхои генетики (иттилои ирсият) низ мебошанд. Олимон саъю кушиш доранд, ки онхоро дар организмхои олиташаккул низ татбик намоянд. Бо ин рох инсон метавонад Г.-хои дилхохро ба чисми организмхои даркори чори ва ё баръакс, аз мачмуи Г.-хои организми мазкур Г.-хои нодаркор ё зарарнок, мас., бемориоварро рафъ намуда, онхоро амалан кор фармояд. Муовизаи Г.-хо ахамияти мухими тахаввули дорад, чунки он барои ба вучуд омадани пайвастхои нав ба нави Г.-хои муътадил ва тагйирёфта имкон медихад. Пайвастхои навин кобилияти баланди хаёти дошта, барои интихоби табии созгор мебошанд. Дар натича навъхои бехтарини растани, организмхо ва микроорганизмхо интихоб мешаванд. Ба хамин тарик, муовизаи Г.-хо тарзи мухими ба даст овардани навъхои тагйирёфта буда, дар тахаввулот мавкеи асоси дорад.
Омузиши муовизаи Г.-хо барои дарки сабаби бисёр беморихо нихоят мухим аст. Дар чараёни муовизаи Г.-хо мумкин аломатхои генетикии аввала тагйир ёфта, ру ба бемори оваранд. Ин гуфтахо ба инсон хам пурра дахл доранд. Чунончи, ошкор шудааст, ки хар одам мабдаи ирсии нишонахои тагйирёфтаро хамл мекунад. Ин мабдаъ (Г.-хои тагйирёфта) метавонад дар хромосомахои гуногун карор гирад, вале дар натичаи дар байни хромосомахо чуфт-чуфт иваз шудани Г.-хо чунин таркибе ба амал хохад омад, ки хангоми он дар як хромосома якбора чанд Г.-хои иллати пайдо мешаванд ва ин холат нуксонхои ирсиро вазнинтар мегардонад. Аз тарафи дигар, дар натичаи дар хадди Г.-хои муайян канда шудани хромосомахо сарехии ахбори генетикии дар Г.-хои мазкур рамзшуда тахриф меёбад ва ин боиси ба миён омадани бемории ирси низ мегардад. Асосан чор тарики муовизахо маълум аст: кроссинговер (тасолуб), конъюгатсия (мучомаат), трансдуксия (интиколи ахбори генетики аз хучайра ба хучайра) ва трансформатсия (тахаввул ё тагйири шакл).
Кроссинговер амали маъмулест, ки муовизаи Г.-хоро дар организмхои муташаккил таъмин менамояд. Тарчумаи тахтуллафзии ин истилох тасолуб (чалипо, салиб) аст. Дар хакикат хангоми ташаккули хучайрахои чинси, вакте ки хромосомахои якхелаи дучанд чуфт-чуфт васл мешаванд ва сохти ягонаро, ки аз чор ришта (лифт)-и хромосома иборат аст, ташкил медиханд, баъзан риштахо аз тасолуб гусаста нуги онхо бо тартиби нав пайваст мегарданд. Дар натича аз нав таксим шудани Г.-и хромосомахо ба амал меояд. Чузъхои аз як ё чанд Г. иборатбудаи хромосомахо бо кисмхои диг. хромосома иваз мешаванд. Зимни мушохидаи пайвастхои нав ба нави Г.-хо дар насли организмхои тасолубёфта Т. Морган конунеро кашф кард, ки барои тахияи харитахои генетики асос гардид. у исбот намуд, ки агар Г.-хо дар хромосома чи кадар аз якдигар дур истода бошанд, гусастан ва минбаъд бо тартиби нав пайвастани онхо хамон кадар осонтар мегардад.
Дар асоси омузиши ачдоди оилахои чудогона барои бисёр Г.-хое низ, ки сабаби беморихои ирсии инсон мешаванд, тахияи харитахои генетики имконпазир гардид. Ин маълумот ахамияти калони назари ва амали дошта, барои дарки имконият ва теъдоди эхтимолии дар ачдоди волидайне, ки хомилини ягон хел Г. мебошанд, якбора пайдо шудани ду ё аз ин зиёдтар бемории ирси имкон медихад. Баъди исботи он ки дар асоси хар як хромосома риштаи молекулаи КДН меистад ва он бо сафедахои хосаи ядро пайваст мешавад, равшан гардид, ки омузиши табиати молекулавии тасолуб пеш аз хама бояд дар заминаи тагйироти молекулахои КДН сурат гирад. Маълум гашт, ки огози тасолубро гусастани риштахои алохидаи КДН ташкил медиханд ва дар натичаи он кисмати риштахои мазкур дар хромосомахои гуногун рахо ёфта, баъд бо тартиби нав бо якдигар васл мешаванд.
Конъюгатсия хоси бактерияхост. Дар онхо муовизаи Г.-хо дар натичаи конъюгатсия ба амал меояд. Хангоми конъюгатсия ду хучайраи бактерияхо (нарина ва модина) бо якдигар ба воситаи купрукча (купрукчаи ситоплазмави) васл мешаванд. Тавассути ин купрукча аз хучайраи нарина ба хучайраи модина як кисмати молекулаи КДН интикол меёбад; сипас ба молекулаи КДН-и хучайраи модина ворид мешавад. Маводи генетикии воридгашта хосияти ирсии бактерияхоро тагйир медихад, ки ин барои тахаввули онхо ахамияти калон дорад.
Тарики дигари муовизаи Г.-хо дар микроорганизмхо бо ёрии вирусхо (бактериофагхо) трансдуксия (интикол) кардани онхо мебошад. С. 1952 олимон Д. Ледерберг ва Н. Зиндер муайян карданд, ки баъзе бактериофагхо метавонанд кисматхои КДН-и хучайрахои бактерияхоро, ки дар он афзудаанд, ишгол намуда, баъд ба дигар хучайрахо кашонанд. Кисмати КДН, ки онро вирус забт карда, интикол додааст, чанд Г.-ро кашонда метавонад.
Хангоми трансдуксияи номахсус андаруни пардаи сафеданоки заррачахои вируси асосан КДН-и бактерияви ворид мешавад ва ин гуна заррачахо КДН-и хешро намебаранд. Вале азбаски кобилияти ба хучайрахои бактерияви васлгаштанро сафедахои пардаи вирус мукаррар менамоянд, заррачахо хосияти аз сатхи хучайрахои бактерияхо чаббида шуданро нигох медоранд ва баъди ба хучайрахо илхок гардидан, андаруни бактерияхо порачахои молекулахои КДН-и каблан забтшударо ворид менамоянд. Азбаски КДН-и худи хамин вирус барои афзоиши заррачахои вирусии нав кофи нест, сирояти вируси минбаъд инкишоф намеёбад; дар хучайрахои бактерияви бошад, китъахои КДН-и аз дигар хучайрахои бактерияви илхокгашта вучуд доранд. Онхо метавонанд андаруни КДН ворид шуда, бо ин рох муовизаи Г.-хоро дар байни бактерияхои гуногун таъмин намоянд. Дар мавриди трансдуксияи гайримукаррари вирусхо аз хар кадом кисмати КДН-и бактерияхо китъаеро ишгол карда, бо ин рох муовизаи хар Г.-и бактерияхоро таъмин месозанд.
Хангоми трансдуксияи махсус КДН-и вирус ба китъахои баръало махдуди КДН-и бактерияхо илхок мешавад. Дар вакти аз таркиби КДН-и бактерияви хорич шудани КДН-и вируси КДН-и охири Г.-хои бактериявии мучовирро хамрохи худ гирифта, ба дигар хучайрахои бактерияви интикол медихад.
С. 1961 ба олимони америкои С. Меррил, М. Гейер ва Ч. Петриччиани муяссар шуд, ки ин Г.-хоро бо ёрии бактериофагхо ба даст оварда, онхоро на ба хучайрахои бактерияви, балки ба хучайрахое, ки аз чисми маризи ирсии мубодилаи ангиштобхо дар натичаи ихтилоли хазми лактоза пайдо шудаанд, интикол диханд. С. 1973 айнан хамин гуна санчишро олимони австралияги С. Дой ва П. Грессхоф бо хучайраи растанихое, ки дар мухити дорои лактоза намесабзиданд, ба рох монданд. Вале ин растанихо баъд аз тамос бо бактериофагхое, ки бо худ Г.-хои заруриро хамрохи хучайрахои бактерияви овардаанд, кобилияти сабзиш пайдо карданд.
Тачрибахои хар ду гурухи мухаккикон нафакат аз он чихат шавковаранд, ки амалан мумкин будани трансдуксияро дар хучайрахои организмхои дарачаи оли, инсон ва растани нишон доданд, балки аз он хусус хам мароковаранд, ки умумияти биохимияви доштани реаксияхои хучайрахои бактерияхо, хайвонот ва наботот, инчунин бо ёрии аломатхои генетикии бегонаи аз хучайрахои гуногунзод чудокарда мумкин будани муоличаи беморихои ирсиро исбот намуданд.
Таъвизи Г.-хоро бо усули оддитар хам метавон ба чо овард: КДН-ро аз ягон хучайраи бактерияхо чудо ва ба диг. хучайраи аз чихати нишонахои генетики фаркдошта илова мекунанд. Ин ходисаро трансформатсия номидаанд. Аввалхо ходисаи трансформатсия дар пневмококкхо, каламчамикроби хасбедаги ва бактерияи тоифаи гемофилис мушохида шуда буд, баъдхо ин руйхат васеъ гардид. Трансформатсия дар намунаи (модели) хучайрахои организмхои дарачаи оли низ тасвир ёфтааст. Нахустин бор озмоишхои зайл с. 1962 бо хучайрахои одам ва авв. с-хои 70-уми а. 20 бо хучайрахои растани анчом ёфта буданд. Омузиши чараёни муовизаи ахбори генетики дар маркази диккати генетикхо ва биохимикхо карор дорад. Пажухишхои эшон бахши мухими равияи нави генетикаи тачриби гардид, ки максади он дарёфти роххои муайяни тагйир додани ирсият, асосан бартараф намудани беморихои ирсии мухталиф аст.
С. 1969 як гурух олимон аз КДН-и каламчамикроби руда кисми таркибии яке аз Г.-хоро чудо карда, андозаи онро санчиданд ва зери микроскопи электрони аксбардори намуданд. Пажухишхо нишон доданд, ки чудо кардани Г.-хои фарди (онхоро дар оянда метавон барои бартараф намудани беморихои ирси истифода намуд) амалан мумкин аст. Бахри ин кор тахияи усулхои бо рохи сунъи хосил намудани Г. хам хеле мухим мебошад.
Дар бобати бо рохи сунъи зиёд кардани молекулахои чудогонаи КДН, ки якбора чанд Г.-ро интикол медиханд, тадкикот идома дорад. Ба олимон муяссар гардид, ки дар сурати мавчуд набудани хучайрахо молекулаи холиси КДН-и яке аз бактериофагхоро парварида, кобилияти зиндаги доштани ин нусхахои сунъии молекулахои КДН-ро исбот намоянд. Бо ёрии хамин гуна молекулахо заррахои вирусии сироятовар дарёфт карда шуданд. Сонитар ферменте ошкор шуд, ки он КДН-ро дар молекулахои КДН хосил мекунад. С. 1972 якбора ба се лаборатория муяссар гашт, ки бо ёрии ферменти номбурда дар вучуди бехучайра кисмхои таркибии Г.-хоро, ки сафедахои гемоглобинии хайвонот ва инсонро ба рамз медароранд, хосил кунанд. Мувофики акидаи генетикхо хар Г.-и чудогона нишонаи фардии муайянро идора менамояд; зухуроти Г. ба таъсири беруни ва дар кадом чои хромосома карор гирифтани он вобаста нест. Барои И. Мендел масъалаи «мучовирхо»-и ин ё он Г. дар хромосома фахмо набуд, чунки у дар бораи чойгири ва хосияти Г. маълумот надошт. С. 1913 дар бораи таъсири харчониба (плейотропия)-и Г., яъне дар бораи он ки як Г. метавонад якбора ба чанд нишонахо таъсир гузорад, тасаввурот ба миён омад. Пажухишхои минбаъда онро исбот карданд. Мукаррар гардид, ки ба сабаби тагйир ёфтани фаъолияти ягон фермент ва ё вучуд надоштани он, раванди хосил гаштани пайвастхои химиявие, ки дар чанд реаксияхои пайдархам иштирок мекунанд, халал меёбад. Сабабгори ночурихои сершумор дар мавриди беморихои ирсии инсон, ки дар натичаи нуксони ягон Г. ба миён меоянд, махз плейотропия мебошад. Хамзамон исбот шуда буд, ки бисёр нишонахо бо иштироки махсули чанд Г. сурат мегирад ва амалиёти якчояю бонизоми онхо инкишофи Г.-хоро таъмин менамояд (ба ном Г.-хои полимери; нишонахоеро, ки тахти назорати онхо сурат мегиранд, нишонахои микдори меноманд).
Ба хамин тарик, генетикаи муосир дар тамоми организмхо мавчуд будани Г.-хоро исбот намуд ва мукаррар кард, ки тамоми нишонахои морфологи, таассури физиологи ва биохимияви дар онхо зери назорати Г.-хо чараён мегиранд. Тарзи нихонии кори Г.-хо муфассал омухта шудаанд. Баъд аз ошкор гардидани принсипхои бо рамз навиштани аломатхои ирси ва пурра маънидод кардани рамзхо, барои чудо ва ба таври сунъи хосил кардани Г.-хои фарди имкон пайдо шуд. Инчунин омухтани тарзхои гуногуни муовизаи Г.-хо дар байни хучайраи организм ва организмхои мухталиф муяссар гашт. Чи гуна амали гардидани программаи генетики хангоми рушди хайвонот муфассал омухта, мураккаб будани асли ин чараён исбот шуд. Мукаррар гашт, ки ба ин чараён омилхои гуногун, аз чумла омили мухит ва дорухои бисёр (антибиотикхо, гормонхо, сулфаниламидхо ва г.), ки Г.-хоро нуксдор мекунанд ва ё ба кори онхо халал мерасонанд, таъсир мегузоранд. Хамин тавр, аник намудани тарзи молекулавии амалиёти Г.-хо ва таъсири дорухои гуногун ба он барои тахияи усулхои самарабахши табобати бисёр беморихо заминаи мусоид фарохам оварда, омили мухими рох надодан ба худмуолича мешавад.