Historija genetike

Glavni članak: Genetika

Rane teorije

• 3000. p.n.e, – Ciljano ukrštanje različitih rasa domaćih životinja.
• Egipćani, Grci i Rimljani ukrštaju konje u cilju „oplemenjivanja“.
• Oko 3000-te Asirci i Babilonci raspoznaju muška i ženska stabla hurme i brojnost muških svode na minimum da bi postigli veće prinose.
• Najutjecajniji rane teorije o nasljednosti potiču od Hipokrata i Aristotela. Hipokratova teorija (vjerovatno na osnovu učenja Anaksagore), bila je slična kasnijim Darwinovim idejama o pangenezi, koja uključuje nasljedni materijal koji se sakuplja iz cijelog tijela. Aristotel je sugerirao da se, umjesto po nefizičkoj teoriji oblika, forma organizma prenosi kroz spermatozoide (za koji je smatrao da su pročišćeni oblik krvi) i menstrualnu krv majke, koji u interakciji u maternici usmjeravaju rani razvoj organizma. Za obojicu (Hipokrata i Aristotela) i njihove sljedbenike, kao i gotovo sve zapadne učenjake, sve do kraja 19. stoljeća nasljeđivanje stečenih svojstava bilo je navodno dobro poznata činjenica. Istovremeno, pojedine vrste su, po njima imale fiksiranu (suštinsku) “esenciju” (fiksne suštine). Takve promjene naslijedili su samo površinski (superficijelno):
• U 9 stoljeću p.n.e, afro-arapski pisac Al-Jahiz naglašava efekte prirodnog okruženja posebno značajnim za preživljavanje. To uočava promatrajući vjerojatnost preživljavanja životinja.
• Oko 1140. p.n.e, Judah Halevi je opisao dominantno i recesivno nasljeđivanje osobina u Kuzari.: "Ovaj fenomen je opći u genetici, jer veoma često nalazimo sina koji ne liči na svog oca, već liči na njegovog djeda. Bez sumnje, nasljeđe i sličnost su bili uspavani u oca, iako oni nisu bili spolja vidljivi". Hebrejski - Judah ibn Tibbon, str. 375: ונראה כזה בענין הטבעי, כי כמה יש מבני האדם שאינו דומה לאב כלל אך הוא דומה לאבי אביו ואין ספק כי הטבע ההוא והדמיון ההוא היה צפון באב ואף על פי שלא נראה להרגשה.
• U 1000. p.n.e, (iz: arapskog liječnika, Abu al-Qasim al-Zahrawi, na zapadu poznat kao Albucasis) je bio prvi ljekar koji je jasno opisao nasljedni karakter hemofilije u svom Al-Tasrifu.
• VI stoljeće p.n.e, – Hereklit je utemeljitelj dijalektičko-materijalističkog pogleda na svijet: panta rei (sve se kreće). Materija, uključujući i živi svijet, posvuda, sveukupno se i neprekidno mijenja. Ona je jedna – samo se ispoljava u različitim oblicima. Sveprisutna je i borba suprotnosti: života nema bez smrti, postanak ne ide bez propasti, svjetlo bez tame, početak bez kraja.
• V stoljeće p.n.e, – Empedokle pretpostavlja četiri prapočela svijeta: voda, zemlja, vazduh i vatra – i doseže vrhunac antičkog materijalizma. Njegova filozofija je preteča naučnog postupka. Zanimljive su Empedokleove hipoteze da živi organizmi nastaju sastavljanjem pojedinih anatomskih dijelova koji se samostalno formiraju u prirodi. Nakon toga, održavju se samo harmonične cjeline, što indicira na suvremene poglede na selekciju i genetičku strukturu populacije.
• IV stoljeće p.n.e, – Aristotel djeluje na vrhuncu antičke nauke uopće. Uočava beskrajnu biološku raznolikost, tj. činjenicu da su živa bića heterogeno i stupnjevito složena u uočljivoj razvojnoj liniji. Cjelokupni materijalni svijet svrstava u hijerarhijski niz složenosti: od minerala, preko biljaka i životinja do čovjeka.
• III stoljeće p.n.e, –– U Evropi, oko 10 stoljeća odsustva tragova razvoja nauke uopće pa i biologije.
  • Prema, Charaka Samhita, iz 300. p.n.e, Ayurveda je vidio da karakteristike djeteta određuju četiri faktora:

1. Reproduktivni materijal majke,
2. Oni iz sperme oca,
3. Iz ishrane trudnica i
4. Faktori koje prate dušu koja ulazi u fetus.

Svaki od ova četiri faktora je uvažavao i Mahābhūta kreirajući šesnaest činitelja od kojih karma od roditelja i duša određuju koji će atributi dominirali i na taj način dati djetetu njegove svojstva.

Tranzicijska epoha

Od antičkih vremena, kada su potekle prve ideje o razvoju žive prirode i nosiocima biološkog nasljeđivanja pa do velikih otkrića u oblasti prirodnih nauka u 16. stoljeću nema zabilježenih (za biologiju) značajnijih razdoblja. U tom dugom periodu, u Rimskoj Imperiji, Aristotelovo i opće učenje dopiralo je preko djela koja su obično bila "začinjena" sopstvenim interpretacijama prevodilaca (kojima su se potkradale i ozbiljne omaške). Tako se dogodilo da su izvorne antičke ideje u Zapadnu Evropu dospjele tek na pragu 13. stoljeća, a zahvaljujući ekspanziji arapske kulture, koja ih je mnogo ranije preuzela. Među brojnim umovima toga doba, u različitim oblastima prirodnih nauka i medicineposebno se ističu: Al Kindi, Al Rhases, Al Gaber, Abu Ibn Sina (Avicena). Nakon toga u Evropi se ukorjenjuju izvorne naučne ideje, u čemu su najveće zasluge imali Kopernik, Galilej, Njutn, Dekart i drugi. Značajnije se razvija i biologija, u čemu su prednjačili Vesalius, Harvej i Levenhuk. Zbog gomilanja evidentiranih bioloških podataka, javila se potreba za njihovom sistematizacijom.

• 1682. – Nehemiah Crew, engleski biljni anatom, donosi prvu konzistentnu studiju biljnih reproduktivnih organa.
• 1694. – Rudolph Camerarius, njemački profesor medicine, je opisao spolnu reprodukciju kod biljaka. Koliko je poznato, prvi je zabilježio proizvodnju vještačkih hibrida, što je podstaklo eksperimentalni pristup hibridizaciji.
• 1717. – Thomas Fairchild, engleski istraživač je objavio rezultate uspješne polinacije između srodnih biljaka. Hibridi su ispoljavali osobine oba roditelja, što je nazvano Ferčajldov slatki William ili Ferčajldova mula (Fairchaild's mule).
• 1735-38. - Šveđanin Carl von Linné (publicirao pod latinskim imenom Carolus Linnæus) je napravio prvu taksonomsku sistematizaciju živih bića (u epohalnom djelu Systema Naturae, u Holandiji), čiji se osnovi i kriteriji nisu ni do danas bitnije izmijenili. Line je opisao spolne organe mnogih bilajaka i eksperimentalno proizvodio njihove hibride.
• 1760. – Joseph Kölreuter je začetnik i kvantitativne genetike i praktične hibridizacije. Eksperimentirajući sa visokim i patuljastim sortama duhana, konstatirao je da su hibridi prve generacije intermedijarni, a da se u drugoj imaju "normalnu distribuciju", tj. da su često bujniji od bujnijeg roditelja i da nema razlika u recipročnim ukrštanjima.
• George Leclerc Buffon je bio francuski prirodnjak-evolucionist, koji je insistirao na empirijskom uvjerenju da su vrste živih bića promjenljive i da je biološka raznolikost proizvod vremena.
• Erasmus Darwin, djed Charlesa Darwina je također zabilježio slične zaključke i, kao i Buffon, mislio da se stečene osobine prenose i na potomstvo.

XVIII i XIX stoljeće

• U 18. stoljeću, uz uznapredovale spoznaje o raznolikosti biljnog i životinjskog svijeta, rastao je interes za naučnu klasifikaciju, odnosno taksonomiju. Paralelno i interaktivno su se javljale i nove ideje o prirodi biološkog nasljeđivanja: Carl Linnaeus i ostali (Joseph Gottlieb Kölreuter, Carl Friedrich von Gärtner, Charles Naudin) poduzimaju ekstenzivne eksperimente hibridizacije. Interspecijska hibridizacija omogućava saznanja o različitim vidovima nasljeđivanja, uključujući i hibridnu sterilnost I visoku varijabilnost unatražnog ukrštanja.
• 1809. – Jean Baptist Lamarc, francuski biolog, tvorac prve kompletne teorije evolucije, na početku 18. stoljeća]], također je pridavao veliki značaj bioraznolikosti i do detalja razradio teoriju o nasljeđivanju stečenih osobina, u knjizi Zoološka filozofija.
• 1835. – Hugo von Mohl, njemački botaničar otkriva mitozu kod biljaka. Njemački zoolog Otto Bütschl je i bio jedan od prvih istraživača koji su možda utvrdili otkriće procesa danas poznatog kao mitoza, a termin skovao Walther Flemming (1882..
• U ranim godinama 19. stoljeća Augustin Sageret je ustanovio odnos dominantnosti, uočivši da se takva svojstva, ako ih posjeduje bar jedan roditelj, redovno javljaju i u potomstvu. On je također našao da se neka roditeljska obilježja ne javljaju ni kod jednog potomka. Ovaj system su također potvrdili i uzgajivači poljoprivrednih biljaka u Engleskoj.
• 1859. – Charles Darwin objavljuje Porijeklo vrsta putem prirodnog odabiranja (The Origin of Species by means of natural selection or preservation of favoured races in the struggle for life).
• 1865. – Gregor Mendel objavljuje Istraživanje na biljnim hibridima (Versuche über Pflanzen–Hybriden).
• 1876. – Oscar Hertwig je otkrio mejozu. Ona je ponovo opisana 1883. godine, na nivou hromosoma, belgijski zoolog Edouard Van Beneden, u jajima Ascaris crva. Značaj mejoze za reprodukciju i nasljedstva, međutim, opisao je tek 1890. njemački biolog August Weismann, koji je naveo da su dvije ćelijske diobe potrebne za transformaciju jedne diploidne ćeliju u četiri haploidne ćelije, ako se broj hromosoma treba održavati.
• 1882. Walter Fleming – njemački biolog otkriva obojena tjelašca hromosome i naziva ih po grčkom prefiksu chroma (=boja) + soma (=tijelo), jer su uočljivi kao mrlje kada su ćelije primile specifične boje.
• 1893. – Friedrich Leopold August Weismann – njemački Jevrej, biolog, razvio jednu od prvih teorija biološkog nasljeđivanja. Iako su neka njegova shvatanja kasnije odbačena, nesporno je bio začetnik savremene teorije organskog nasljeđivanja i evolucionističkog pravca poznatog pod nazivom neodarvinizam (Über die Vererbung). Pretpostavio je da su u svakoj ćeliji već u ranom embrionalnom razvoju, diferencirane somatoplazma (soma) i germ-plazma (germ). Prema njemu, u germplazmi se nalaze osnovne jedinice nasljeđivanja, na koje (ako ikako) ne utiču okolinski faktori. Reprodukciju životinja ne kompliciraju somatske ćelije već germ-plazma koja se nepromijenjena prenosi u nizu generacija. Efekat teče u jednom smjeru: klicne (germ) ćelije proizvode somatske ćelije i od somatskih ćelija uče odgovarajuće sposobnosti organizma. Genetičke informacije ne mogu proći od "some" na "germ" i na slijedeću generaciju. Uspostavio je "teoriju germ plazme".
• 1900. – Reotkriće Mendelovog rada i afirmacija značenja njegovih rezultata (Carl Correns, Erich von Tschermak i Hugo de Vries) je označilo početak burnog razvoja i diferencijacije genetičkih istraživanja, koja obilježavaju savremenu epohu razvoja biologije, prirodnih nauka i medicine.

Klasična genetika

• 1902. – Američki i njemački citolozi samostalno uočavaju vezu između Mendelovih "jedinica nasljeđivanja" i hromosoma. Oni zaključuju da su nasljedne informacije sadržane u hromosomima.
• 1902. – William Bateson uvodi naziv gen za (Mendelov) „faktor nasljeđivanja“ i uvodi pojam genetika.
• 1905. – Wilhelm Ludwig Johannsen, danski botaničar uvodi pojmove genotip i fenotip u radu Om arvelighed i samfund og i rene linier i knjizi Arvelighedslærens Elementer, koja je proširena i prevedena na njemački pod naslovom Elemente der exakten Erblichkeitslehre.
• 1905. – William Bateson, britanski biolog i evolucionista je kreirao termin "genetika".
• 1909. – Wilhelm Ludwig Johannsen danski botaničar predlaže termin "gen" prema "genotip" i "genetika". Spolni hromosomi su otkriveni u radovima na leptiri ma i drugim insektima.
• 1910 – 1920.. -
• 1910. – Thomas Hunt Morgan je prvi otkrio spolno-vezane (sex-linked) osobine, dok je studirao vinske mušice Drosophila. Da se gen za boju očiju nalazi na X hromosomu, ujedno je i prvo lociranje nekog gena na određenu hromosomu. Morgan otkriva crossing over, tj. rekombinacije roditeljskih hromosoma tokom mejoze.Istraživanja Thomasa Hunta Morgana, Alfreda Sturtevanta, Calvina Bridgesa i drugih na Drosophili objašnjavaju genetiku spola i spolno vezano nasljeđivanje.Thomas Hunt Morgan je predložio da su se geni nalazili na hromosomima, na osnovu posmatranja mutantne bjelooke vinske mušice.
• 1911. – Šveđanin Nilson-Ehle utvrđuje osnove i prirodu nasljeđivanja kvantitativnih karaktera. Uočio je da se njihova genetika ne može objasniti važećim mendelovskim pravilima i postavlja hipotezu o multiplim alelima sa kumulativnim djelovanjima učinaka pojedinih gena. Pretpostavio je da veći broj gena na čije ispoljavanje značajno utiču i okolinski faktori. Johansen definira modifikacije, tj. da na fenotipske varijacije unutar istog genotipa značajno utiču i okolinski faktori.
• 1913. – Alfred Sturtevant (Morganov student) pravi prvu gensku (genetičku) mapu hromosoma. Alfred Sturtevant je iskoristio fenomen vezanih gena kako bi na genskoj mapi dokazao linearni raspored gena na hromosomu.
• 1918. – Ronald A. Fisher objavljuje rad pod nazivom Korelacija između pripadnika iste familije na osnovu Mendelovskog nasljeđivanja.
• 1926. – Hermann Joseph Muller otkriva, a 1927. publicira podatke o mutagenom djelovanju X-zraka. Još 1919. Muller realizira dva eksperimenta sa različitim dozama X-zraka koje se česo koriste. Pojavila se značajna kvantitativna veza između zračenja i smrtonosnih mutacija. Mullerovo otkriće je izazvalo veliku medijsku senzaciju nakon što je rad pod nazivom The Problem of Genetic Modification poslao na Fifth International Congress of Genetics (Berlin). Otkrio je i strukturnu hromosomsku mutaciju koja je kasnije označena kao hromosomska inverzija.
• 1927. – Hermann Joseph Muller definira: fizičke promjene u genima se zovu mutacije.
• 1928. – Frederick Griffit otrkiva nasljednu molekulu koja se prenosi sa bakterije na bakteriju
• 1931. – Crossing over je posljedica rekombinacije.

Molekulska genetika

• 1941. – Edward Lawrie Tatum i George Wells Beadle potvrđuju da geni nose kodove za sintezu preoteina.
• 1944. – Oswald Avery, Colin MacLeod i Maclyn McCarty prvi izoliraju molekule DNK. Trio američkih genetičara, preispitujući istraživanja iz 1920-ih dokazuje da je kod bakterija nasljedni material DNK, a ne protein kao što se mislilo.
• 1950. – Erwin Chargraff pokazuje da generalni zakoni stabiliziraju brojni odnos purinskih i pirimidinskih nukleotida (adenina je skoro uvijek jednako broju timina, a citozina broju guanina).
• 1952. – Alfred D. Hershey i Martha Chase Hershey-Chase metodom eksperimentalno potvrđuju da se genetička informacija bakteriofaga nalazi u molekulu DNK.
• 1953. – James Devey Watson i Francis H. C. Crick dokazuju dvojno-spiralnu strukturu DNK.
• 1956. – Joe Hin Tjio i Albert Levan dokazuju da ljudi u somatskim (ćelijama imaju 46 hromosoma.
• 1958. – Matthew Meselson i Franklin Stahl eksperimentalno demonstriraju semikonzervativnu replikaciju DNK.
• 1961. – Genetički kod se sastoji od tripleta; svaki kod ima po tri jedinice ("slova"), a svaka od njih kodira samo po jednu aminokiselinu. Više kodova može imati isti smisao - kodiranje iste aminokiseline.
• 1964. – Howard M. Temin na RNK virusima demonstrira da Watsonova centralna dogma nije uvažila činjenicu da virusna genetička informacija može dolaziti i u RNK molekuli, a ne samo u DNK.
• 1970. – Otkriveni restrikcijski enzimi, u studijama na bakteriji Haemophilius influenzae. Oni su omogućili isijecanje ciljanih segmenata DNK i njihovo intraspecijsko i transspecijsko inkorporiranje u druge dijelove ili molekule.
• 1977. – Frederick Sanger svojom originalnom metodom utvrđuje DNK sekvencu bakteriofaga E. coli poznatog pod nazivom Ø X174 (koji sadrži 5 375 nukleotida). Nezavisno od njega, po istom principu, Walter Gilbert i Alan Maxam razvili su svoj metod hemijske degradacije (Chemical degradation method - Maksam-Gilbertova metoda).
• 1983. – Kary Banks Mullis otkriva polimerizovanu lančanu reakciju (PCR) koja omogućava jednostavnu amplifikaciju DNK molekula.

Genomika

• 1989. – Utvrđena sekvenca prvog ljudskog gena Francsa Collinsa i Lap-Chi-Cui (Lap-Či Cui); gen kodira CFTR protein, koji uzrokuje cističu fibrozu.
• 1994. – Pojavio se FlavrSavr genetički modificirani paradajz, koji da ima dug rok trajanja. To je prvi GM proizvod u prodaji u SAD-u. GM paradajz pire ide u prodaju i u Velikoj Britaniji 1996. godine.
• 1995. – Utvrđena sekvenca genoma Haemophilus influenza, što je bio prvi uspjeh u sekvenciranju celokupnog genoma nekog živog organizma.
• 1996. – Sekvenciran genom Saccharomyces cerevisiae - prvog eukariotskog genoma koji je sekvenciran.
• 1996. – Dovršen prvi ne-virusni genom pekarskog kvasca, slijedi takav genom crva Caenorhabditis elegans (1998.), a zatim biljke Arabidopsis thaliana i voćne mušice Drosophila melanogaster (2000.).
• 1998. – Sekvenciran prvi multicelularni eukariotski genom.
• 2001. – Objavljena prva verzija sekvence ljudskog genoma.
• 2003. (14. april) – Uspješno okončan "Human Genome Project" (Projekat Ljudski Genom); sekvencirano 99% ukupnog genoma,uz grešku od 0.01 %.

Također pogledajte

• Biologija
• Evolucija
• Medicina