Dějiny genetiky - History of genetics

Část série na
Genetika
Klíčové komponenty
Chromozóm DNA RNA Genom Dědičnost Mutace Nukleotid Variace
Obrys Index
Historie a témata
Úvod Dějiny Vývoj (molekulární ) Populační genetika Mendelovo dědictví Kvantitativní genetika Molekulární genetika
Výzkum
Sekvenování DNA Genetické inženýrství Genomika ( šablona) Lékařská genetika
Odvětví genetiky
Personalizovaná medicína
Personalizovaná medicína

The historie genetiky data z klasická éra s příspěvky od Pythagoras, Hippokrates, Aristoteles, Epikuros, a další. Moderní genetika začala prací Augustiniánský mnich Gregor Johann Mendel. Jeho práce o rostlinách hrachu, publikovaný v roce 1866, založil teorii Mendelovo dědictví.

Rok 1900 znamenal „znovuobjevení Mendela“ Hugo de Vries, Carl Correns a Erich von Tschermak, a do roku 1915 základní principy Mendelian genetika byly studovány v široké škále organismů - zejména ovocné mušce Drosophila melanogaster. Vedené Thomas Hunt Morgan a jeho kolegové "drosophilists", genetici vyvinuli Mendelian model, který byl široce přijímán v roce 1925. Vedle experimentální práce vyvinuli matematici statistický rámec populační genetika, přináší genetické vysvětlení do studia vývoj.

Se zavedenými základními vzory genetického dědictví se mnoho biologů obrátilo k vyšetřování fyzické podstaty gen. Ve 40. a počátku 50. let 20. století experimenty poukazovaly na DNA jako část chromozomů (a možná i jiných nukleoproteinů), která obsahovala geny. Zaměření na nové modelové organismy, jako jsou viry a bakterie, spolu s objevem dvojité šroubovicové struktury DNA v roce 1953 znamenalo přechod do éry molekulární genetika.

V následujících letech chemici vyvinuli techniky pro sekvenování jak nukleových kyselin, tak proteinů, zatímco mnoho dalších vypracovalo vztah mezi těmito dvěma formami biologických molekul a objevilo genetický kód. Nařízení z genová exprese se stal ústředním tématem v 60. letech; do 70. let mohla být genová exprese kontrolována a manipulována genetické inženýrství. V posledních desetiletích 20. století se mnoho biologů zaměřilo na rozsáhlé genetické projekty, jako je sekvenování celých genomů.

Pre-Mendelovy představy o dědičnosti

Starověké teorie

Aristotelův model přenosu pohybu z rodičů na dítě a formulář od otce. Model není zcela symetrický.^[1]

Nejvlivnější rané teorie dědičnosti byly teorie Hippokrates a Aristoteles. Hippokratova teorie (možná na základě učení z Anaxagoras ) byl podobný Darwinovým pozdějším myšlenkám pangenesis, zahrnující dědičný materiál, který se shromažďuje z celého těla. Navrhl Aristoteles místo toho, že (nefyzické) princip dávání formulářů organismu bylo přenášeno prostřednictvím spermatu (které považoval za vyčištěnou formu krve) a menstruační krve matky, které interagovaly v děloze a řídily časný vývoj organismu.^[1] Pro Hippokrata i Aristotela - a téměř pro všechny západní učence až do konce 19. století - dědičnost získaných znaků byla údajně zavedená skutečnost, kterou musela vysvětlit jakákoli adekvátní teorie dědičnosti. Zároveň byly jednotlivé druhy považovány za a pevná podstata; takové zděděné změny byly pouze povrchní.^[2] Aténský filozof Epikuros sledované rodiny a navrhly příspěvek mužů i žen dědičných znaků („atomů spermií“), zaznamenali dominantní a recesivní typy dědičnosti a popsali segregaci a nezávislý sortiment „atomů spermií“.^[3]

V Charaka Samhita 300CE, starověcí indičtí lékaři viděli charakteristiky dítěte podle čtyř faktorů: 1) z reprodukčního materiálu matky, (2) ze spermatu otce, (3) ze stravy těhotné matky a ( 4) doprovázející duši, která vstupuje do plodu. Každý z těchto čtyř faktorů měl čtyři části vytváří šestnáct faktorů, z nichž karma rodičů a duše určilo, které atributy převládají, a tím dají dítěti jeho vlastnosti.^[4]

V 9. století n. L Afroarabský spisovatel Al-Jahiz považovány za účinky životní prostředí o pravděpodobnosti přežití zvířete.^[5] V roce 1000 nl Arabský lékař, Abu al-Qasim al-Zahrawi (známý jako Albucasis na Západě) byl prvním lékařem, který jasně popsal dědičnou povahu hemofilie v jeho Al-Tasrif.^[6] V roce 1140 nl Judah HaLevi popsal dominantní a recesivní genetické vlastnosti v Kuzari.^[7]

Preformační teorie

Sperma jako preformovaní lidé. Malování Nicolaas Hartsoeker 1695

Preformační teorie je vývojová biologická teorie, kterou ve starověku reprezentoval řecký filozof Anaxagoras. Znovu se objevil v moderní době v 17. století a poté převládal až do 19. století. Dalším běžným termínem v té době byla evoluční teorie, ačkoli „evoluce“ (ve smyslu vývoje jako čistého procesu růstu) měla úplně jiný význam než dnes. Preformisté předpokládali, že celý organismus byl vytvořen v spermie (animalkulismus) nebo v vejce (ovismus nebo ovulismus) a musel se pouze rozvíjet a růst. To bylo v kontrastu s teorií epigeneze, podle kterého se struktury a orgány organismu vyvíjejí až v průběhu individuálního vývoje (Ontogeny ). Epigenesis byla dominantním názorem od starověku až do 17. století, ale poté byla nahrazena preformistickými myšlenkami. Od 19. století se epigeneze dokázala znovu etablovat jako pohled platný dodnes.^[8][9]

Systematika rostlin a hybridizace

V 18. století se zvýšenou znalostí rostlinné a živočišné rozmanitosti as tím souvisejícím zvýšeným zaměřením na taxonomie, začaly se objevovat nové představy o dědičnosti. Linné a další (mezi nimi Joseph Gottlieb Kölreuter, Carl Friedrich von Gärtner, a Charles Naudin ) provedl rozsáhlé experimenty zejména s hybridizací hybridy mezi druhy. Druhové hybridizátory popsaly širokou škálu dědičných jevů, zahrnují hybriditu sterility a vysokou variabilitu zadní kříže.^[10]

Šlechtitelé rostlin také vyvíjeli řadu stájí odrůdy v mnoha důležitých rostlinných druzích. Na počátku 19. století Augustin Sageret zavedl koncept dominance uznávajíc, že ​​při křížení některých odrůd rostlin se u potomků obvykle objevují určité vlastnosti (přítomné u jednoho z rodičů); také zjistil, že některé vlastnosti předků nalezené u žádného z rodičů se nemusí objevit u potomků. Šlechtitelé rostlin se však nepokusili vytvořit teoretický základ pro svou práci nebo se podělit o své znalosti se současnou fyziologickou prací,^[11] Ačkoli Chovatelé zemědělských rostlin Gartons v Anglii vysvětlili jejich systém.^[12]

Mendel

Dědičnost míchání

V letech 1856 až 1865 Gregor Mendel prováděly šlechtitelské experimenty s použitím rostliny hrachu Pisum sativum a sledoval vzorce dědičnosti určitých znaků. Prostřednictvím těchto experimentů Mendel viděl, že genotypy a fenotypy potomků jsou předvídatelné a že některé znaky jsou dominantní nad ostatními.^[13] Tyto vzorce Mendelovo dědictví prokázal užitečnost použití statistik na dědictví. Rovněž odporovali teoriím 19. století smíšené dědictví, což spíše ukazuje, že geny zůstávají diskrétní během několika generací hybridizace.^[14]

Mendel ve své statistické analýze definoval koncept, který popsal jako znak (což v jeho mysli platí také pro „determinant tohoto znaku“). Pouze v jedné větě svého historického článku použil výraz „faktory“ k označení „materiálu vytvářejícího“ postavu: „Pokud jde o zkušenosti, zjistíme, že v každém případě je potvrzeno, že konstantní potomstvo lze tvořit pouze tehdy, když vejce buňky a oplodňující pyl jsou podobné charakteru, takže oba jsou vybaveny materiálem pro vytváření docela podobných jedinců, jako je tomu v případě běžného oplodnění čistých druhů. Musíme tedy považovat za jisté, že přesně podobné faktory musí být pracovat také při výrobě konstantních forem v hybridních rostlinách. “(Mendel, 1866).

Mendelovo dědictví charakteristiky států jsou diskrétní a zdědí je rodiče. Tento obrázek zobrazuje a monohybridní kříž a ukazuje 3 generace: generace P1 (1), generace F1 (2) a generace F2 (3). Každý organismus zdědí dvě alely, jednu od každého rodiče, které tvoří genotyp. Pozorovaná charakteristika, fenotyp, je určena dominantní alelou v genotypu. V tomto monohybridním křížení kóduje dominantní alela červenou barvu a recesivní alela kóduje bílou barvu.

Mendelovo dílo vyšlo v roce 1866 jako „Versuche über Pflanzen-Hybriden“ (Experimenty s hybridizací rostlin ) v Verhandlungen des Naturforschenden Vereins zu Brünn (Proceedings of the Natural History Society of Brünn)po dvou přednáškách, které přednesl na začátku roku 1865.^[15]

Post-Mendel, pre-rediscovery

Pangenesis

Schéma Charles Darwin teorie pangenesis. Každá část těla emituje drobné částice, drahokamy, které migrují na pohlavní žlázy a přispět k oplodněnému vajíčku a tak k další generaci. Tato teorie naznačovala, že změny v těle během života organismu budou zděděny, jak je navrženo v Lamarckismus.

Mendelovo dílo vyšlo relativně temně vědecký časopis a ve vědecké komunitě mu nebyla věnována žádná pozornost. Místo toho byly podněcovány diskuse o způsobech dědičnosti Darwine teorie o vývoj přirozeným výběrem, ve kterém jsou mechanismyLamarckian zdálo se, že je nutná dědičnost. Darwinova vlastní teorie dědičnosti, pangenesis, se nesetkal s žádným velkým stupněm přijetí.^[16][17] Matematičtější verze pangeneze, která upustila od většiny Darwinových Lamarckianových pozdržení, byla vyvinuta jako „biometrická“ škola dědičnosti Darwinovým bratrancem, Francis Galton.^[18]

Zárodečná plazma

August Weismann teorie zárodečných plazmat. Dědičný materiál, zárodečná plazma, je omezen na pohlavní žlázy. Somatické buňky (těla) rozvíjet se znovu v každé generaci ze zárodečné plazmy.

V roce 1883 August Weismann prováděly experimenty zahrnující chov myší, jejichž ocasy byly chirurgicky odstraněny. Jeho výsledky - že chirurgické odstranění ocasu myši nemělo žádný vliv na ocas jejího potomka - zpochybnily teorie pangeneze a Lamarckismus, kteří tvrdili, že změny v organismu během jeho života mohou zdědit jeho potomci. Weismann navrhl zárodečná plazma teorie dědičnosti, podle které se dědičné informace přenášely pouze ve spermatu a vaječných buňkách.^[19]

Znovuobjevení Mendela

Hugo de Vries Přemýšlel, jaká by mohla být povaha zárodečného plazmatu, a zejména se zajímalo, zda byl zárodečný plazm smíchán jako barva nebo ne, nebo zda byla informace přenášena v samostatných balíčcích, které zůstaly neporušené. V 90. letech 19. století prováděl šlechtitelské experimenty s různými druhy rostlin a v roce 1897 publikoval článek o svých výsledcích, který uváděl, že každý zděděný znak byl řízen dvěma samostatnými částmi informací, jednou od každého rodiče, a že tyto částice byly předány neporušený pro další generaci. V roce 1900 připravoval další dokument o svých dalších výsledcích, když mu kamarád, který si myslel, že by to mohlo být relevantní pro de Vriesovu práci, ukázal kopii Mendelova článku z roku 1866. Pokračoval a vydal svůj příspěvek z roku 1900, aniž by zmínil Mendelovu prioritu. Později téhož roku jiný botanik, Carl Correns, který prováděl hybridizační experimenty s kukuřicí a hráškem, hledal v literatuře související experimenty před zveřejněním vlastních výsledků, když narazil na Mendelovu práci, která měla výsledky podobné jeho vlastním. Correns obvinil de Vriese, že si přivlastnil terminologii z Mendelova článku, aniž by mu připisoval nebo uznal jeho prioritu. Zároveň další botanik, Erich von Tschermak experimentoval s chovem hrachu a produkoval výsledky jako Mendel. Také on objevil Mendelovu práci při hledání relevantní literatury v literatuře. V následujícím příspěvku de Vries ocenil Mendela a uznal, že svou dřívější práci pouze rozšířil.^[19]

Vznik molekulární genetiky

Po znovuobjevení Mendelovy práce došlo k sporu mezi nimi William Bateson a Pearson přes dědičný mechanismus, vyřešen Ronald Fisher ve své práci "Korelace mezi příbuznými o předpokladu Mendelovy dědičnosti ".

Thomas Hunt Morgan objevil spojeno se sexem dědičnost mutace bílých očí v ovocné mušce Drosophila v roce 1910, z čehož vyplývá gen byl na pohlavní chromozom.

V roce 1910 Thomas Hunt Morgan ukázaly, že geny jsou specifické chromozomy. Později ukázal, že geny zaujímají specifická místa na chromozomu. S touto znalostí Alfred Sturtevant, člen slavného Morgana létat místnost, použitím Drosophila melanogaster, poskytl první chromozomální mapu jakéhokoli biologického organismu. V roce 1928 Frederick Griffith ukázal, že geny lze přenést. V čem je nyní známo jako Griffithův experiment, injekce smrtícího kmene myši do myši bakterie který byl zabit teplem, přenesl genetickou informaci do bezpečného kmene stejných bakterií a zabil myš.

Série následných objevů vedla k tomu, že o několik desetiletí později došlo k vytvoření genetického materiálu DNA (deoxyribonukleová kyselina) a nikoli, jak se do té doby široce věřilo, proteinů. V roce 1941 George Wells Beadle a Edward Lawrie Tatum ukázaly, že mutace v genech způsobily chyby v konkrétních krocích metabolické cesty. To ukázalo, že specifické geny kódují specifické proteiny, což vede k „jeden gen, jeden enzym „hypotéza.^[20] Oswald Avery, Colin Munro MacLeod, a Maclyn McCarty ukázal v roce 1944 že DNA obsahuje informace o genu.^[21] V roce 1952 Rosalind Franklin a Raymond Gosling vytvořil nápadně jasný rentgenový difrakční obrazec, který naznačuje spirálovitý tvar. Pomocí těchto rentgenových paprsků a již známých informací o chemii DNA James D. Watson a Francis Crick demonstroval molekulární strukturu DNA v roce 1953.^[22] Společně tyto objevy založily centrální dogma molekulární biologie, který uvádí, že proteiny jsou překládány z RNA který je přepsán DNA. Od té doby se ukázalo, že toto dogma má výjimky, jako např reverzní transkripce v retroviry.

V roce 1972 Walter Fiers a jeho tým v Univerzita v Gentu byli první, kdo určil sekvenci genu: gen pro bakteriofág MS2 obalový protein.^[23] Richard J. Roberts a Phillip Sharp objevil v roce 1977, že geny lze rozdělit do segmentů. To vedlo k myšlence, že jeden gen může tvořit několik proteinů. Úspěšné sekvenování mnoha organismů genomy zkomplikovalo molekulární definici genu. Geny nemusí vždy sedět bok po boku DNA jako diskrétní korálky. Namísto, regionech DNA produkující odlišné proteiny se mohou překrývat, takže se objevuje myšlenka, že „geny jsou dlouhé kontinuum ".^[24][25] Poprvé se předpokládalo v roce 1986 Walter Gilbert že v tak primitivním systému, jako je systém velmi raného stadia Země, by nebyla vyžadována ani DNA, ani protein, pokud by RNA mohla sloužit jako katalyzátor i jako procesor pro ukládání genetické informace.

Moderní studie genetika na úrovni DNA je znám jako molekulární genetika a syntéza molekulární genetiky s tradičními Darwinovský vývoj je známý jako moderní evoluční syntéza.

Časná časová osa

• 1856–1863: Mendel studoval dědičnost rysy mezi generacemi založenými na experimentech zahrnujících rostliny hrachu zahradní. Dedukoval, že existuje určitá hmatatelná podstata, která se předává mezi generacemi od obou rodičů. Mendel stanovil základní zásady dědičnosti, jmenovitě principy dominance, nezávislý sortiment, a segregace.
• 1866: rakouský augustiniánský mnich Gregor Mendel papír, Experimenty s hybridizací rostlin, publikováno.
• 1869: Friedrich Miescher objeví v jádrech slabou kyselinu bílé krvinky kterému dnes říkáme DNA. V roce 1871 izoloval buněčná jádra, oddělil nukleové buňky od obvazů a poté je ošetřil pepsin (enzym, který štěpí bílkoviny). Z toho získal kyselou látku, kterou nazval „nuklein ".^[26]
• 1880–1890: Walther Flemming, Eduard Strasburger, a Edouard Van Beneden objasnit distribuci chromozomů během buněčné dělení.
• 1889: Richard Altmann bez vyčištěného proteinu DNA. Nicméně nukleová kyselina nebyl tak čistý, jak předpokládal. Později bylo zjištěno, že obsahuje velké množství bílkovin.
• 1889: Hugo de Vries postuluje, že „dědičnost specifických znaků v organismech přichází v částicích“, pojmenování těchto částic „(pan) geny“.^[27]
• 1902: Archibald Garrod objevené vrozené chyby metabolismu. Vysvětlení epistázy je důležitým projevem Garrodova výzkumu, i když nepřímo. Když Garrod studoval alkaptonurii, poruchu, díky které se moč rychle zčernal kvůli přítomnosti gentisátu, všiml si, že převládala mezi populacemi, jejichž rodiče byli úzce příbuzní.^[28][29][30]
• 1903: Walter Sutton a Theodor Boveri nezávisle předpokládá, že chromozomy, které se segregují Mendelovským způsobem, jsou dědičné jednotky;^[31] viz teorie chromozomů. Boveri studoval mořští ježci když zjistil, že všechny chromozomy v mořských ježcích musí být přítomny správně embryonální vývoj se bude konat. Suttonova práce s kobylkami ukázala, že chromozomy se vyskytují ve spárovaných párech mateřských a otcovských chromozomů, které se během meiózy oddělují.^[32] Došel k závěru, že by to mohlo být „fyzickým základem Mendelianova zákona dědičnosti“.^[33]
• 1905: William Bateson mincuje výraz "genetika" v dopise Adam Sedgwick^[34] a na schůzce v roce 1906.^[35]
• 1908: G.H. Hardy a Wilhelm Weinberg navrhl Hardy-Weinbergův rovnovážný model který popisuje frekvence alel v genofondu populace, které jsou za určitých specifických podmínek konstantní a v rovnovážném stavu z generace na generaci, pokud nejsou zavedeny specifické rušivé vlivy.
• 1910: Thomas Hunt Morgan ukazuje, že geny spočívají na chromozomech, zatímco studiem určují povahu rysů spojených s pohlavím Drosophila melanogaster. Na základě Mendelianových principů segregace a nezávislého sortimentu zjistil, že bílooký mutant je spojen se sexem.^[36]
• 1911: Alfred Sturtevant, jeden z Morganových spolupracovníků, vynalezl postup mapování vazeb, který je založen na frekvenci křížení.^[37]
• 1913: Alfred Sturtevant je první genetická mapa,^[38] což ukazuje, že chromozomy obsahují lineárně uspořádané geny.
• 1918: Ronald Fisher publikuje „Korelace mezi příbuznými o předpokladu Mendelovy dědičnosti „ moderní syntéza genetiky a evoluční biologie začíná. Vidět populační genetika.
• 1920: Lysenkoismus Začali, během lysenkoismu, prohlásili, že dědičný faktor není pouze v jádře, ale také v cytoplazmě, ačkoli to nazývali živou protoplazmou.^[39]
• 1923: Frederick Griffith studoval bakteriální transformaci a pozoroval to DNA nese geny zodpovědné za patogenita.^[40]
• 

  v Griffithův experiment „Myším se injekčně podávají mrtvé bakterie jednoho kmene a živé bakterie jiného kmene a vyvine se infekce typu mrtvého kmene.
  1928: Frederick Griffith zjistí, že dědičný materiál od mrtvých bakterie mohou být zabudovány do živých bakterií.
• 30. – 50. Léta: Joachim Hämmerling provedl experimenty s Acetabularia ve kterém začal rozlišovat příspěvky látek jádra a cytoplazmy (později objevených jako DNA a mRNA) k morfogenezi a vývoji buněk.^[41][42]
• 1931: Překračující je identifikován jako příčina rekombinace; první cytologickou demonstraci tohoto přechodu provedli Barbara McClintock a Harriet Creighton.
• 1933: Jean Brachet, při studiu panny mořský ježek vejce, to navrhl DNA se nachází v buněčné jádro a to RNA je přítomen výhradně v cytoplazma. V té době se předpokládalo, že se „kvasinková nukleová kyselina“ (RNA) vyskytuje pouze v rostlinách, zatímco „nukleová kyselina thymus“ (DNA) pouze u zvířat. Ten byl považován za tetramer s funkcí tlumení buněčného pH.^[43][44]
• 1933: Thomas Morgan obdržel Nobelova cena pro mapování vazby. Jeho práce objasnila roli, kterou hraje chromozom v dědičnost. Morgan dobrovolně sdílel prize money se svými klíčovými spolupracovníky, Calvin Bridges a Alfred Sturtevant.
• 1941: Edward Lawrie Tatum a George Wells Beadle ukázat, že geny kódují bílkoviny;^[45] viz originál centrální dogma o genetice.
• 1943: Experiment Luria – Delbrück: tento experiment ukázal, že genetické mutace udělující rezistenci vůči bakteriofágu vznikají v nepřítomnosti selekce, spíše než v reakci na selekci.^[46]

Éra DNA

• 1944: The Experiment Avery – MacLeod – McCarty izoláty DNA jako genetický materiál (v té době tzv transformační princip ).^[47]
• 1947: Salvador Luria objevuje reaktivaci ozářeného fága,^[48] stimulace řady dalších studií procesů opravy DNA v bakteriofágu,^[49] a další organismy, včetně lidí.
• 1948: Barbara McClintocková objevuje transpozice v kukuřice.
• 1950: Erwin Chargaff určil způsob párování dusíkaté báze. Chargaff a jeho tým studovali DNA z různých organismů a našli tři věci (známé také jako Chargaffova pravidla ). Za prvé, koncentrace pyrimidiny (guanin a adenin ) se vždy nacházejí ve stejném množství jako jeden jiný. Zadruhé, koncentrace puriny (cytosin a tymin ) jsou také vždy stejné. Nakonec Chargaff a jeho tým zjistili, že podíl pyrimidinů a purinů si navzájem odpovídá.^[50][51]
• 

  Hershey – Chaseův experiment to dokazuje fág genetický materiál je DNA.
  1952: The Hershey – Chaseův experiment dokazuje genetickou informaci o fágy (a implicitně všechny ostatní organismy) být DNA.^[52]
• 1952: an Rentgenový difrakční obraz DNA byla odebrána Raymond Gosling v květnu 1952 student pod dohledem Rosalind Franklin.^[53]
• 1953: Struktura DNA je vyřešena jako dvojitá spirála podle Rosalind Franklin, James Watson a Francis Crick.^[54]
• 1955: Alexander R. Todd určoval chemický složení dusíkaté báze. Todd také úspěšně syntetizoval adenosintrifosfát (ATP) a flavin adenin dinukleotid (FAD). Byl oceněn Nobelova cena v chemii v roce 1957 za přínos v oblasti vědeckých poznatků nukleotidy a nukleotidové koenzymy.^[55]
• 1955: Joe Hin Tjio, když pracoval v laboratoři Alberta Levana, stanovil počet chromozomů u lidí na 46. Tjio se pokoušel vylepšit zavedenou techniku ​​oddělování chromozomů na skleněné podložní sklíčka provedením studie lidské embryonální plicní tkáně, když viděl, že existují Spíše 46 chromozomů než 48. To způsobilo revoluci ve světě cytogenetika.^[56]
• 1957: Arthur Kornberg s Severo Ochoa syntetizován DNA ve zkumavce po objevení prostředků, kterými je DNA duplikována. DNA polymeráza 1 stanovené požadavky na syntézu DNA in vitro. Kornberg a Ochoa byli oceněni Nobelova cena v roce 1959 pro tuto práci.^[57][58][59]
• 1957/1958: Robert W. Holley, Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana navrhla nukleotidovou sekvenci tRNA molekula. Francis Crick navrhl požadavek na nějaký druh molekuly adaptéru a brzy ho identifikovali Holey, Nirenberg a Khorana. Tito vědci pomáhají vysvětlit souvislost mezi a messenger RNA nukleotidovou sekvenci a polypeptidovou sekvenci. V experimentu očistili tRNA z kvasinkových buněk a byly oceněny Nobelova cena v roce 1968.^[60]
• 

  Meselson – Stahlův experiment ukazuje, že DNA je polokonzervativně replikované.
  1958: The Meselson – Stahlův experiment ukazuje, že DNA je polokonzervativně replikované.^[61]
• 1960: Jacob a spolupracovníci objevili operon, skupinu genů, jejichž exprese je koordinována operátorem.^[62][63]
• 1961: Francis Crick a Sydney Brenner objevený rám posunové mutace. V experimentu byly mutacemi T4 indukovány proflavinem bakteriofág gen (rIIB) byly izolovány. Proflavin způsobuje mutace vložením mezi DNA báze, což obvykle vede k inzerci nebo deleci jednoho páru bází. Mutanti nemohli produkovat funkční protein rIIB.^[64] Tyto mutace byly použity k prokázání, že tři po sobě jdoucí báze DNA genu rIIB specifikují každou po sobě jdoucí aminokyselinu kódovaného proteinu. Tak genetický kód je tripletový kód, kde každý triplet (nazývaný kodon) specifikuje konkrétní aminokyselinu.
• 1961: Sydney Brenner, Francois Jacob a Matthew Meselson identifikoval funkci messenger RNA.^[65]
• 1964: Howard Temin ukázal pomocí RNA viry že směr transkripce DNA na RNA může být obrácen.
• 1964: Lysenkoismus skončila.
• 1966: Marshall W. Nirenberg, Philip Leder, Har Gobind Khorana prolomili genetický kód pomocí experimentů s homopolymerem a heteropolymerem RNA, kterými zjistili, které triplety RNA byly přeloženy do toho, jaké aminokyseliny v kvasinkových buňkách.^[66]
• 1969: Molekulární hybridizace radioaktivní DNA s DNA cytologického přípravku, autor: Pardue, M. L. a Gall, J. G.
• 1970: Restrikční enzymy byly objeveny ve studiích bakterií, Haemophilus influenzae tím, že Hamilton O. Smith a Daniel Nathans, umožňující vědcům řezat a vložit DNA.^[67]
• 1972: Stanley Norman Cohen a Herbert Boyer na UCSF a Stanford University postavena Rekombinantní DNA které lze vytvořit pomocí omezení Endonukleáza štěpit DNA a DNA ligáza k opětovnému připojení „lepivých konců“ do bakterie plazmid.^[68]

Éra genomiky

V roce 1972 byl sekvenován první gen: gen pro bakteriofág MS2 obalový protein (3 řetězce v různých barvách).

• 1972: Walter Fiers a jeho tým jako první určili sekvenci genu: gen pro bakteriofág MS2 obalový protein.^[69]
• 1976: Walter Fiers a jeho tým určují kompletní nukleotidovou sekvenci bakteriofága MS2-RNA.^[70]
• 1976: Droždí geny exprimované v E-coli poprvé.^[71]
• 1977: DNA je seřazeno poprvé od Fred Sanger, Walter Gilbert, a Allan Maxam pracovat samostatně. Sangerova laboratorní sekvence celá genom z bakteriofág Φ-X174.^[72][73][74]
• Na konci 70. let: byly vyvinuty neizotopové metody značení nukleových kyselin. Následná vylepšení detekce reportérových molekul pomocí imunocytochemie a imunofluorescence spolu s pokroky ve fluorescenční mikroskopii a analýze obrazu učinily techniku ​​bezpečnější, rychlejší a spolehlivější.
• 1980: Paul Berg, Walter Gilbert a Frederick Sanger vyvinuli metody mapování struktury DNA. V roce 1972 byly v laboratoři Stanfordovy univerzity Paula Berga vyrobeny molekuly rekombinantní DNA. Berg byl oceněn v roce 1980 Nobelova cena v chemii pro konstrukci molekul rekombinantní DNA, které obsahovaly fágové lambda geny vložené do malého kruhového DNA mol.^[75]
• 1980: Stanley Norman Cohen a Herbert Boyer obdržela první americký patent na klonování genů prokázáním úspěšného výsledku klonování a plazmid a exprese cizího genu v bakteriích za vzniku „proteinu cizího pro jednobuněčný organismus“. Tito dva vědci dokázali replikovat proteiny, jako je HGH, Erytropoetin a Inzulín. Patent vydělal asi 300 milionů $ na licenčních licenčních poplatcích pro Stanford.^[76]
• 1982: USA Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) schválila vydání prvního geneticky upraveného produktu lidský inzulin, původně biosyntetizovaný metodami rekombinace DNA Genentech v roce 1978.^[77] Po schválení vede klonovací proces k masové produkci humulin (na základě licence od Eli Lilly & Co. ).
• 1983: Kary Banks Mullis vymýšlí polymerázová řetězová reakce umožňující snadnou amplifikaci DNA.^[78]
• 1983: Barbara McClintocková byl oceněn Nobelova cena ve fyziologii nebo medicíně za objev mobilních genetických prvků. McClintock studoval transposon zprostředkovala mutaci a rozbití chromozomů u kukuřice a v roce 1948 zveřejnila svoji první zprávu o transponovatelných prvcích nebo transpozice. Našla to transpozice byly široce pozorovány v kukuřici, i když její myšlenky nebyly široce věnovány pozornosti až do 60. a 70. let, kdy byl stejný jev objeven u bakterií a Drosophila melanogaster.^[79]
• 

  Zobrazení VNTR délky alel na chromatogramu, technologie používaná v DNA otisky prstů
  1985: Alec Jeffreys oznámil DNA otisky prstů metoda. Jeffreys studoval variaci DNA a vývoj genových rodin, aby pochopil geny způsobující onemocnění.^[80] Ve snaze vyvinout postup pro izolaci mnoha mini-satelitů najednou pomocí chemických sond vzal Jeffreys rentgenové filmy DNA k prozkoumání a všiml si, že mini-satelitní oblasti se velmi liší od jedné osoby k druhé. V technice otisku DNA se vzorek DNA štěpí zpracováním specifickými nukleázami nebo Restrikční endonukleáza a pak jsou fragmenty odděleny elektroforéza vytvoření šablony odlišné od každého jednotlivého páskovacího vzoru gelu.^[81]
• 1986: Jeremy Nathans nalezené geny pro barevné vidění a barvoslepost při studiu složitosti sítnice spolupracovali s Davidem Hognessem, Douglasem Vollrathem a Ronem Davisem.^[82]
• 1987: Yoshizumi Ishino náhodně objeví a popisuje část sekvence DNA, která bude později nazývána CRISPR.
• 1989: Thomas Čech objevil to RNA může katalyzovat chemické reakce,^[83] vytvoření jednoho z nejdůležitějších průlomů v molekulární genetice, protože objasňuje skutečnou funkci špatně pochopených segmentů DNA.
• 1989: The člověk gen, který kóduje CFTR protein byl sekvenován pomocí Francis Collins a Lap-Chee Tsui. Vady tohoto genu způsobují cystická fibróza.^[84]
• 1992: Američtí a britští vědci představili techniku ​​testování embryí in vitro (Amniocentéza ) pro genetické abnormality, jako je Cystická fibróza a Hemofilie.
• 1993: Phillip Allen Sharp a Richard Roberts udělil Nobelovu cenu za objev, do kterého geny spadají DNA jsou tvořeny introny a exony. Podle jejich zjištění ne všechny nukleotidy na řetězci RNA (produkt z Transkripce DNA ) se používají v procesu překladu. Intervenční sekvence v RNA řetězce jsou nejprve spojeny tak, aby byl přeložen pouze segment RNA, který po něm zůstal polypeptidy.^[85]
• 1994: Objeven první gen pro rakovinu prsu. BRCA I byl objeven vědci v laboratoři King v UC Berkeley v roce 1990, ale poprvé byl klonován v roce 1994. BRCA II, druhý klíčový gen v projevu rakoviny prsu, objevil profesor Prof. Michael Stratton a Dr. Richard Wooster.
• 1995: genom bakterie Haemophilus influenzae je první genom volně žijícího organismu, který má být sekvenován.^[86]
• 1996: Saccharomyces cerevisiae , druh kvasinek, je první eukaryot sekvence genomu, která má být uvolněna.
• 1996: Alexander Rich objevil Z-DNA, typ DNA, který je v přechodném stavu, který je v některých případech spojen s Transkripce DNA.^[87] Forma Z-DNA se pravděpodobněji vyskytuje v oblastech DNA bohatých na cytosin a guanin s vysokými koncentracemi solí.^[88]
• 1997: Ovce Dolly byl klonován uživatelem Ian Wilmut a kolegové z Roslin Institute ve Skotsku.^[89]
• 1998: První genomová sekvence pro mnohobuněčný eukaryot, Caenorhabditis elegans, je vydáno.
• 2000: Plná sekvence genomu Drosophila melanogaster je hotovo.
• 2001: První koncept sekvence lidského genomu uvolňuje současně Projekt lidského genomu a Celera Genomics.
• 2001: Francisco Mojica a Rudd Jansen navrhnout zkratku CRISPR k popisu rodiny sekvencí bakteriální DNA, kterou lze použít ke specifické změně genů v organismech.
• 

  Francis Collins oznamuje úspěšné dokončení Projekt lidského genomu v roce 2003
  2003: Úspěšné dokončení projektu lidského genomu s 99% sekvenováním genomu na 99,99% přesnost.^[90]
• 2003: Paul Hebert zavádí standardizaci identifikace molekulárních druhů a mince termín „DNA Barcoding“,^[91] navrhující cytochromoxidázu 1 (CO1) jako čárový kód DNA pro zvířata.^[92]
• 2004: Merck zavedla vakcínu pro Lidsky papillomavirus který slíbil, že bude chránit ženy před infekcí HPV 16 a 18, které inaktivují geny potlačující nádory a společně způsobují 70% rakovin děložního čípku.
• 2007: Michael Worobey vystopoval evoluční počátky HIV analýzou jeho genetických mutací, které odhalily, že k infekcím HIV došlo ve Spojených státech již v 60. letech.
• 2007: Timothy Ray Brown se stává první osobou vyléčenou z HIV / AIDS prostřednictvím a Transplantace hematopoetických kmenových buněk.
• 2007: Barcode of Life Data System (BOLD) je zřízen jako mezinárodní referenční knihovna pro identifikaci molekulárních druhů (www.barcodinglife.org ).^[93]
• 2008: Společnost Introgen se sídlem v Houstonu vyvinula Advexin (čeká se na schválení FDA), první genovou terapii pro rakovinu a Li-Fraumeniho syndrom, využívající formu Adenovirus nést náhradní gen kódující p53 protein.
• 2009: Pracovní skupina Konsorcium pro projekt čárových kódů života (CBoL) navrhuje rbcL a matK jako čárový kód duelu pro suchozemské rostliny.^[94]
• 2010: Transkripční aktivátorové efektorové nukleázy (nebo TALEN) se nejprve používají k řezání specifických sekvencí DNA.
• 2011: Fungální čárové kódy konsorcium navrhuje oblast vnitřního přepisovaného mezerníku (ITS) jako univerzální čárový kód DNA pro houby.^[95]
• 2012: Flóra ve Walesu je kompletně čárově kódována a referenční vzorky jsou uloženy v databázi systémů BOLD od National Botanic Garden of Wales.^[96]
• 2016: Genom je sekvenován v vesmír poprvé s astronautem NASA Kate Rubins pomocí zařízení MINION na palubě Mezinárodní vesmírné stanice.^[97]

Viz také

• Seznam sekvenovaných eukaryotických genomů
• Dějiny molekulární biologie
• Historie biologie RNA
• Historie evolučního myšlení
• Hypotéza jednoho enzymu jeden gen
• Fágová skupina

Reference

Další čtení

• Elof Axel Carlson, Mendel's Legacy: The Origin of Classical Genetics (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2004.) ISBN  0-87969-675-3

externí odkazy

• Olby's "Mendel, Mendelism, and Genetics," at MendelWeb
• ""Experiments in Plant Hybridization" (1866), by Johann Gregor Mendel," by A. Andrei at the Embryo Project Encyclopedia
• http://www.accessexcellence.org/AE/AEPC/WWC/1994/geneticstln.html
• http://www.sysbioeng.com/index/cta94-11s.jpg
• http://www.esp.org/books/sturt/history/
• http://cogweb.ucla.edu/ep/DNA_history.html
• http://news.bbc.co.uk/1/hi/in_depth/sci_tech/2000/human_genome/749026.stm
• https://web.archive.org/web/20120323085256/http://www.hchs.hunter.cuny.edu/wiki/index.php?title=Modern_Science&printable=yes
• http://jem.rupress.org/content/79/2/137.full.pdf
• http://www.nature.com/physics/looking-back/crick/Crick_Watson.pdf
• Todd, AR (1954). "Chemical Structure of the Nucleic Acids". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 40 (8): 748–55. Bibcode:1954PNAS...40..748T. doi:10.1073/pnas.40.8.748. PMC  534157. PMID  16589553.
• http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1960_mRNA.php
• https://web.archive.org/web/20120403041525/http://www.molecularstation.com/molecular-biology-images/data/503/MRNA-structure.png
• http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1973_Boyer.php
• http://www.genetics.org/cgi/content/full/180/2/709
• Sanger, F; Nicklen, S; Coulson, AR (December 1977). „Sekvenování DNA s inhibitory ukončujícími řetězce“. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 74 (12): 5463–7. Bibcode:1977PNAS ... 74.5463S. doi:10.1073 / pnas.74.12.5463. PMC  431765. PMID  271968.
• Jeffreys, AJ; Wilson, V; Thein, SL (1985). "Individual-specific 'fingerprints' of human DNA". Příroda. 316 (6023): 76–79. Bibcode:1985Natur.316...76J. doi:10.1038/316076a0. PMID  2989708. S2CID  4229883.
• Cech, T. R.; Bass, B. L. (1986). "Biological Catalysis by RNA". Roční přehled biochemie. 55: 599–629. doi:10.1146/annurev.bi.55.070186.003123. PMID  2427016.
• http://www.cnn.com/TECH/9702/24/cloning.explainer/index.html
• http://www.genome.gov/11006943