Рік    Подія

1865    -    Мендель (Gregor (Johann) Mendel) надрукував статтю

"Досліди над рослинними гібридами", де сформулював принципи гібридологічного аналізу й базові закономірності передачі дискретних спадкових факторів у поколіннях. Робота залишилася неоціненою сучасниками.

Формальною датою народження генної інженерії можна вважати 1972 р., коли Берг (Paul Berg) і співробітники отримали першу реком-бінантну ДНК, яка складалася з ДНК вірусу SV40 і бактеріофага L Удосконалення технології рекомбінантних ДНК і пов'язаних із нею методів відіграло велику роль у розвитку молекулярної генетики та молекулярної біології в цілому: структура й функції практично будь-якого гена та продуктів його експресії стали доступні для дослідження, з'явилась можливість детального вивчення величезних геномів вищих організмів і систем їхньої регуляції.

Статевий процес (зачатки якого реалізуються навіть у прокаріотів, див. розділ 5) створює умови обміну генами між особинами одного виду, що проживають на спільній території. Саме така група особин, яка узагальнює певну сукупність генів, - популяція - є елементарною одиницею еволюційного процесу.

Генетика людини вивчає особливості спадковості та мінливості виду Homo sapiens sapiens. Усі основні загальні закономірності спадковості, установлені для тварин і рослин, справедливі й для людини. Однак зрозуміло, що генетика людини посідає особливе місце серед інших розділів генетики окремих видів.

Важливість генетики людини зумовлена й тим, що вона із самого початку розвивається не тільки як фундаментальна, але й як клінічна дисципліна. Саме дослідження патологічних варіантів ознак (тобто спадкових хвороб) стали основною базою для вивчення закономірностей спадкування в людини. Нині описано понад 4 тис. різних суто спадкових синдромів, а також доведено роль генетичної етіології у схильності до розповсюджених хвороб (онкозахворювань, серцево-судинних, психічних хвороб тощо). З іншого боку, потреби генетики людини (зокрема медичної) стимулюють розвиток сучасних напрямків загальної генетики та молекулярної біології.

Усі гени багатоклітинного організму можна розділити на дві групи: 1) гени, від яких залежать певні універсальні функції, і які є активними в усіх клітинах, - "гени домашнього господарства" (housekeeping genes); 2) гени, що специфічно активуються в клітинах певного типу, -"гени розкоші" (luxury genes). Досить загальною ознакою генів першої групи є розташування в їхніх регуляторних зонах так званих CpG-острівців - ділянок із підвищеним вмістом динуклеотидів CpG (мається на увазі послідовність нуклеотидів уздовж подвійної спіралі). Загалом вміст цих динуклетидів у еукаріотичних геномах приблизно у п'ять разів менший за очікуваний унаслідок метилювання цитозину в складі CpG-контакту: 5mC (5-метилцитозин) спонтанно перетворюється на тимін, що є одним із джерел виникнення мутацій. Метилування цитозину в регуляторних ділянках є одним із механізмів репресії генів (див. нижче). Відповідно, гени, які зберігають свою активність у більшості клітин, містять неметильовані динуклеотиди CpG, вміст яких зберігається на високому рівні.

Прокаріотична клітина відрізняється порівняно простою організацією (відсутність ядра та розвиненої компартменталізації, відсутність мейозу, порівняно невелика кількість ДНК), що робить її зручним об'єктом досліджень. Саме вивчення прокаріотів зіграло провідну роль у з'ясування багатьох базових принципів функціонування генетичного апарату, особливо в перші десятиліття після початку інтенсивних досліджень молекулярних основ спадковості. При збереженні загальних принципів, організація та функціонування спадкового апарату таких порівняно простих систем має певні особливості.

Однією із загальних властивостей біологічних систем є їхня консервативність - здатність відновлювати генетичний матеріал і передавати його нащадкам у майже незмінному вигляді. Молекулярна машинерія реплікації та репарації ДНК (розділ 1) забезпечує надзвичайно високу точність відновлення генетичної інформації - рівень помилок становить ~10^-10 нуклеотидних замін, тобто менше однієї заміни на еукаріотичний геном при одному подвоєнні ДНК. Зрозуміло, що абсолютна точність відтворення ДНК є неможливою, і мінливість генетичного матеріалу є також важливим аспектом його існування.

Виходячи з розуміння молекулярних і цитологічних основ функціонування апарату спадковості, викладених у попередніх розділах, можна описати процеси передачі кінцевого результату активності генів - ознак - від батьків до нащадків і далі в ряду поколінь. При цьому використовують певну систему позначень, яка дозволяє, відволікаючись від конкретних молекулярних механізмів, записати процес у символьній формі - на кшталт того, як за допомогою математичних формул і рівнянь описують фізичні процеси. Так само, як математична фізика тісно пов'язана з фізикою експериментальною, така формальна генетика є засобом або передбачити характер розподілу ознак у нащадків на основі відомостей про набір генів (генотип) батьків, або навпаки - установити генотип батьків і нащадків за кількісним розподілом ознак.

Першим етапом експресії генетичної інформації, записаної в послідовності нуклеотидів ДНК, є транскрипція - процес синтезу РНК з використанням одного з ланцюгів ДНК як матриці, тобто "переписування" послідовності нуклеотидів ДНК у послідовність нуклеотидів РНК.

Молекула РНК, що синтезується на білковому гені, - мРНК - використовується далі як джерело інформації на другому етапі експресії гена - синтезі білка, або трансляції, - перекладі нуклеотидного тексту в амінокислотний. Відповідність між цими двома типами текстів - між комбінаціями нуклеотидів і амінокислотами - називається генетичним кодом.

Як фізичний об'єкт ген - це ділянка полімерної молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Єдиним винятком із цього загального для всіх живих організмів правила є особливий клас вірусів, де роль носія інформації виконує інша нуклеїнова кислота (хімічний аналог ДНК) - рибонуклеїнова кислота (РНК). Численні типи РНК беруть також участь у процесах реалізації генетичної інформації в усіх організмах.