Десять тысячелетий агробиотехнологии (2)

20.07.200675390
ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Важные вехи в истории развития биотехнологии



Этот, последний, отрывок из монографии С.О. Мелик-Саркисова
«Биотехнология в аграрном секторе США: Экономика развития» пришлось разбить на три части.
Предыдущая часть охватывает период от каменного века до конца девятнадцатого.

1901
М.Бейеринк выделил из почвы чистую культуру аэробных неспорообразующих бактерий, фиксирующих молекулярный азот. Новый вид азотфиксирующих клубеньковых микроорганизмов он назвал Azotobacter chroococcum.
И.Уайлдер (Wildier, E.) обнаружил «новое вещество, необходимое для развития дрожжей». Эти факторы роста теперь известны как витамины.

1902
Американец У.Саттон (Sutton, Walter, 1877-1916) и немецкий цитолог и эмбриолог Т.Бовери (Boveri, Theodor, 1862-1915) независимо друг от друга предположили, что гены расположены в хромосомах, и что каждая яйцеклетка или сперматозоид содержат только по одной хромосоме каждого типа. Эта идея положила начало хромосомной теории наследственности.

1903
Сотрудник МСХ США Г.Веббер (Webber, Herbert John) предложил термин «клон» (греч. klόn – черенок или побег, пригодный для размножения растений) для обозначения растений, полученных бесполым размножением; позже термин начал применяться и для обозначения «размножения» генов.

1904
Английский биолог У.Бейтсон (Bateson, William, 1861-1926) продемонстрировал, что хромосомы наследуются как единое целое. Гены, локализованные в одной хромосоме, способны наследоваться совместно, поэтому они составляют одну группу сцепления, а совместное наследование генов было названо «сцеплением генов». Это привело к необходимости «генетического картирования» для определения количества и последовательности расположения групп сцепления генов.

1905
Э.Вильсон и Н.Стивенс (Stevens, Nettie Maria, 1861-1912) независимо разработали теорию, устанавливающую, что X- и Y- хромосомы определяют пол. Они показали, что наличие одной Y-хромосомы определяет мужской пол, а две X-хромосомы определяют женский.

1906
У.Бейтсон и один из первых английских генетиков Р.Паннетт (Punnett, Reginald Crudell, 1875-1967) в опытах с душистым горошком обнаружили, что некоторые признаки не проявляют независимого наследования. Ввели термин «генетика».

1907
Американский генетик Т.Морган (Morgan, Thomas Hunt, 1866-1945) положил начало изучению плодовой мушки (Drosophila pseudoobscura); доказал, что каждая хромосома имеет определенную функцию в процессе наследственности; разработал теорию мутации, что способствовало фундаментальному пониманию механизмов наследственности.

1908
Селекционер кукурузы из Института Карнеги Дж.Х.Шулл (Shull, George Harrison, 1874 -1954) получил первую в США гибридную кукурузу методом самоопыления.
Английский врач А.Гаррод (Garrod, Archibald Edward, 1857-1937) впервые выдвинул предположение о непосредственной связи между генами и ферментами. Анализируя истории болезней близких родственников, он обнаружил наследственные биохимические аномалии, названные им врожденными ошибками метаболизма. Это явилось первым признанием важной роли генетики в биохимии, но само предположение осталась недооцененным до появления работы Дж.Бидла (Beadle, George Wells, 1903-1989) и Э.Тейтема (Tatum, Edward Lawrie, 1909-1975) в 1941 г.

1909
Датский биолог В.Иоганнсен (Johanssen, Wilhelm, 1857-1927) вводит термин «гены» и формулирует различия между понятиями генотип и фенотип. Является одним из основоположников современной генетики; создал учение о чистых линиях, заложил основы современных принципов селекции.

1910
Т.Морган сформулировал современную концепцию о линейном расположении единиц наследственности – генов – в хромосомах.

1911
Биолог Ч.Дэвенпорт (Davenport, Charles, 1866-1944), глава евгенического банка данных США (U.S. Eugenics Record Office) в Нью-Йорке, издал книгу «Наследственность в свете евгеники» (Heredity in Relation to Eugenics), в которой изложил методы евгеники, основанные на «очевидности», что такие нежелательные социальные признаки, как «нищета» и «беспомощность» являются индивидуально наследуемыми характеристиками. Евгеника становится весьма популярной в Северной Америке и Европе в течение трех последующих десятилетий, пока нацизм не вынуждает людей понять ее истинное значение.
В своих опытах с плодовой мушкой Т.Морган обнаружил взаимосвязь между конкретными генами и конкретными хромосомами. Это явилось убедительным доказательством справедливости хромосомной теории наследственности.

1913
Студент Т.Моргана А.Стертевант (Sturtevant, Alfred, 1891-1971) впервые установил порядок генов в хромосоме – построил первую карту гена.

1916
Другой студент Т.Моргана К.Бриджес (Bridges, Calvin, 1889-1938) доказал взаимосвязь между конкретными генами и конкретными хромосомами, что подтвердило справедливость хромосомной теории наследственности.

1917
Венгерский инженер К.Эреки (Ereky, Karl, 1865-1933) придумал термин «биотехнология». По его определению, биотехнология – это «все виды работ, при которых те или иные продукты производятся из сырьевых материалов с помощью живых организмов».
Немецкий генетик Г. фон Плауг (von Plough, H.H.) продемонстрировал обмен участками между гомологичными хромосомами, известный как «кроссинговер».
Французский ученый Ф.Д’Эррелль (D’Herelle, Felix Hubert, 1873-1949) обратил внимание на то, что какой-то невидимый агент разрушает культуры дифтерийных палочек, с которыми он работал. Так им были открыты вирусные паразиты бактерий, которым он дал название – бактериофаги.

1920-1930
Гибридизация культурных растений стала широко распространенной в Соединенных Штатах, что значительно улучшило производительность сельского хозяйства.

1921
Генетик Г.Меллер (Muller, Herman, 1890-1967), другой студент Т.Моргана, отметил два важных общих свойства бактериофагов и генов: и те и другие способны к размножению, создавая точные копии самих себя; и те и другие в результате мутаций могут принимать новые формы. Он первый предвидел, что «когда-нибудь мы научимся растирать гены в ступке, а затем снова собирать их в пробирке».

1922
Американский ученый У.Роббинс (Robbins, William Jacob, 1886-1937) и его немецкий коллега В.Котте (Kotte, Walter) показали возможность культивирования меристем – кончиков корней – томатов и кукурузы на твердых питательных средах.
Т.Морган изобрел методы картирования гена и создал карту хромосом плодовой мушки.

1925
Н.И.Вавилов (1887-1943) начал первую из своих многочисленных экспедиций в десятки стран земного шара с целью изучения мировых растительных ресурсов. Н.И.Вавилов вооружил сельскохозяйственную науку методом поиска исходного материала для селекции растений.
Конгресс США проголосовал за сокращение Программы по распределению семян, стоимость которой составила более 10% от общего бюджета МСХ США к 1921 г.

1926
Т.Морган опубликовал «Теорию генов» («The theory of the gene») – результат многочисленных экспериментов, позволивших раскрыть генетическую основу определения пола. Работа позволила объяснить ряд необычных форм наследования, при которых передача признака зависит от пола особи (так называемые признаки, сцепленные с полом).
Г.Уоллес (Wallace, Henry Agard, 1888-1965), ставший в последствии Министром сельского хозяйства США в администрации Ф.Рузвельта, а в 1941-1945 вице-президентом США, вывел первый высокоурожайный гибридный сорт кукурузы. Основал фирму по торговле семенами – «Хай-Брэд Ко» («Hi-Bred Company»), сегодня известную как «Пайонир Хай-Брэд Интернейшнл» (Pioneer Hi-Bred International, Inc.)

1927
Г.Меллер, облучая живые организмы рентгеновскими лучами, обнаружил, что можно искусственно вызывать у них изменения генов. Применение рентгена ускоряет мутацию генов в 1500 раз, что позволило получать множество новых мутантных генов – дополнительный материал для изучения наследственности. Данные о природе мутаций послужили одним из ключей к пониманию природы и строения самих генов.
Начало ограниченных полевых испытаний спор бактерии Bacillus thuringiensis в качестве инсектицида для контроля кукурузного мотылька (Ostrinia nubilalis) в Европе. Коммерческое производство этого биопестицида начнется во Франции в 1938 г.

1928
Английский микробиолог Ф.Гриффит (Griffith, Frederick, 1877-1941) показал, что бактериальные клетки непатогенного штамма пневмококка могут трансформироваться в патогенные с помощью трансформирующего фактора. Шестнадцатью годами позже О.Эйвери (Avery, Oswald Theodore, 1877-1956) определил, что трансформирующим фактором служит дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).
Л.Стадлер (Stadler, Lewis John, 1896-1954) определил, что ультрафиолетовая радиация также может вызывать мутации.
Советский цитогенетик Г.Д.Карпеченко (1899-1942) скрестил редьку и капусту, впервые получив плодовитый межродовой гибрид – фертильное потомство от разных видов.

1928-1935
Американский физик и химик Л.Полинг (Pauling, Linus Carl, 1901-1994) объяснил физические законы, влияющие на организацию атомов в молекулах. Он также описал серповидноклеточную анемию и определил, что эта мутация связана с определенными изменениями химической структуры молекул гемоглобина.

1929
Химик-органик Ф.Левин (Levene, Phoebus, 1869-1940) обнаружил в молекулах нуклеиновых кислот, не содержащих рибозу, ранее неизвестный моносахарид – дезоксирибозу; теперь известно, что этот моносахарид входит в состав нуклеотидов дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
Английский микробиолог А.Флеминг (Fleming, Alexander, 1881-1955) заметил, что все бактерии вокруг продуктов плесени Penicillium notatum на чашке Петри, погибли. Началась эра пенициллина, хотя пройдет еще почти 12 лет, прежде чем этот антибиотик станет доступным для широкого использования.

1930
Принят первый американский закон, учитывающий специфику защиты прав на результаты селекционной деятельности, – Закон о патентах на растения 1930 г. (Plant Patent Act of 1930). Закон предоставил возможность Патентной службе Министерства торговли США обеспечить патентную защиту на вегетативно размножающиеся растения и продлил срок действия патентов до 17 лет.

1931
Американский цитогенетик Б.Мак-Клинток (McClintock, Barbara, 1902-1992) и Х.Крейтон (Creighton, Harriet) на основе полученных данных при исследовании кукурузы доказали, что в основе рекомбинации лежит кроссинговер, т.е. физический обмен реципрокными участками хромосом между двумя разорванными хроматидами.

1933
Гибридизация кукурузы, начатая Г.Уоллесом в 1926 г., поставлена на коммерческую основу. Стремительный рост урожайности гибридного зерна полностью снимает проблему дефицита посадочного материала. Высокие урожаи значительно перевешают затраты на ежегодные закупки семян, и к 1945 г. гибридная кукуруза составит 78% от общего объема урожая этой культуры в США.

1934
Английский физик Д.Бернал (Bernal, Desmond, 1901-1971) впервые показал, что такие гигантские молекулы, как белки, могут быть исследованы с помощью рентгеноструктурного анализа.

1935
Американский вирусолог и биохимик В.Стэнли (Stanley, Wendell, 1904-1971) изолировал и кристаллизовал вирус табачной мозаики – первый случай очистки вируса. Он обнаружил, что в состав вирусов входят нуклеиновые кислоты и белки, т.е. те же соединения, из которых в основном состоят хромосомы высших организмов.
Советский биохимик, основоположник современной научной школы по нуклеиновым кислотам А.Н.Белозерский (1905-1972) первым выделил чистую ДНК.

1937
Французский ученый Р.Готрэ (Gautheret, Roger) с успехом культивировал недифференцированную ткань моркови. Он показал возможность долгого культивирования в условиях in vitro растительных тканей за счет периодического пересаживания их на свежую питательную среду. Это открытие дало новый толчок работам по изучению культуры ткани.
Английский вирусолог Ф.Боуден (Bawden, Frederick Charles, 1908-1972) обнаружил рибонуклеопротеидную природу вируса табачной мозаики (т.е. вирусы содержат рибонуклеиновую кислоту – РНК).

1938
Английские исследователи Х.Флори (Florey, Howard, 1898-1968) и Э.Чейн (Chain, Ernst, 1906-1979) из Оксфордского университета приступили к исследованию противобактериальных веществ, образуемых некоторыми микроорганизмами, что позволило им в 1940 г. выделить из культуры плесневого гриба пенициллин.
Введение термина «молекулярная биология».

1939
А.Н.Белозерский начал экспериментальную работу, доказывающую наличие ДНК и РНК в бактериях.

1940
О.Эйвери, работая в Институте Рокфеллера (Rockefeller Institute, New York), изолировал чистую ДНК.

1941
Американские генетики Дж.Бидл и Э.Тейтем экспериментируя с аскомицетом Neurospora crassa, разработали гипотезу «один ген – один фермент – одна реакция», т.е., каждый нормальный ген продуцирует определенный фермент, необходимый для организма. За это открытие в 1958 г. они были удостоены Нобелевской премии. Они также выдвинули гипотезу, что рентгеновское излучение вызывает повреждение генов.
Датский микробиолог А.Джост (Jost, Adolf) вводит понятие «генная инженерия».
Налажено крупномасштабное производство пенициллина.

1943
Фонд Рокфеллера (Rockefeller Foundation) по просьбе правительства Мексики начал реализацию Сельскохозяйственной программы для Мексики (Mexican Agricultural Program). Это был первый случай применения селекции растений в качестве иностранной помощи.
Американские генетики С.Лурия (Luria, Salvador, 1912-1991) и М.Делбрук (Delbruck, Max, 1906-1981) провели эксперимент, получивший название «флуктуационного теста», доказывающий, что бактерии содержат спонтанно мутирующие гены, подобно всем другим организмам. Эта работа ознаменовала рождение бактериальной генетики как самостоятельной дисциплины.

1944
О.Эйвери доказал, что носителем генетической информации является ДНК – наследственный материал, вызывающий трансформацию бактерий. Вначале эта теория не получила достойного внимания, так как на тот момент ученые полагали, что ДНК слишком простая молекула, чтобы содержать всю генетическую информацию, необходимую для организма.
Английский биохимик Ф.Сангер (Sanger, Frederick, 1918-1982) применил метод, названный хроматографией, для определения аминокислотной последовательности белка инсулина.
Австрийский физик-теоретик Э.Шредингер (Schrodinger, Erwin, 1887-1961) опубликовал ставшую классикой книгу: «Что такое жизнь?» («What Is Life?»), где рассматривает темы «закомплексованности» биологии и делает предположение, что невозможно, чтобы основой жизни являлись только химические реакции в организме.

1945
Основана Организация ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства – ФАО (FAO), с целью собирания и изучения информации по вопросам питания, продовольствия, сельского хозяйства, содействия улучшению производства и сбыта продовольствия и др.

1946
Американский генетик Дж.Ледерберг (Lederberg, Joshua, р. 1925) и Э.Тейтем продемонстрировали, что между членами генетически неоднородной популяции E.coli может происходить обмен генетической информацией и возникать новые генетические комбинации (генетическая рекомбинация). В то время это было необычным представлением, так как генетическая рекомбинация у бактерий считалась невозможной.
Американские генетики М.Делбрук и А.Херши (Hershey, Alfred Day, 1908-1997) независимо обнаружили, что генетический материал от различных вирусов могут взаимодействовать, приводя к возникновению новой формы вируса. Этот процесс явился другим примером, подтверждающим возможность генетической рекомбинации.
Агроном-селекционер Сельскохозяйственной исследовательской службы США C.Салмон (Salmon, Cecil), будучи советником по с.-х. вопросам в посольстве США в послевоенной Японии, привозит домой семена сорта пшеницы Норин 10 (Norin 10) с геном карликовости. На основе этого японского сорта было создано много ценных короткостебельных или полукарликовых сортов озимой пшеницы, введение которых в культуру положило начало «зеленой революции».

1947
Б.Мак-Клинток сообщила об открытии у бактерий подвижных генетических элементов, известных сегодня как транспозоны. Научное сообщество не сумело оценить значение этого открытия в тот момент.

1949
Было установлено, что апикальная меристема практически не содержит вирусов. Это позволило создать технику культивирования и вегетативного размножения здоровых растений методом культуры ткани in vitro.

1950
Американский биохимик Э.Чаргафф (Chargaff, Erwin, 1905-2002) в результате анализа ДНК пришел к выводу, что в ДНК общее количество аденина равно общему количеству тимина (А=Т), а количество гуанина – количеству цитозина (Г=Ц). Эти данные составили важную часть фактического материала, на основе которого позднее была построена модель структуры ДНК Уотсона – Крика.

1952
Дж.Ледерберг продемонстрировал перенос ДНК от одной бактерии к другой, опосредованный вирусом и названный трансдукцией. Ввел название «плазмида».
А.Херши и М.Чейз (Chase, Martha Cowles, 1927-2003) провели специальный эксперимент с целью выяснить, какие компоненты фага проникают в бактериальную клетку при ее заражении – ДНК, белок или оба эти вещества. Оказалось, что в клетку проникает только ДНК фаговой частицы, тогда как белковая оболочка остается снаружи. Этот результат подтвердил генетическую роль ДНК и опроверг роль белка.
Английский микробиолог У.Хейс (Hayes, William, 1918-1994) обнаружил эффект конъюгации – однонаправленный перенос ДНК из одной контактирующей бактериальной клетки в другую.
Бельгийский цитолог Дж.Брэчет (Brachet, Jean, 1909-1988) предположил, что РНК играет важную роль в синтезе белков.
Французский ботаник Ж.Морель (Morel, George Michel, 1916–1973) предложил, используя культивирование меристем, получать здоровые, избавленные от вирусной инфекции растения. Культивирование меристем побега – наиболее эффективный способ оздоровления растительного материала от вирусов, вироидов и микоплазм.
Принят новый патентный закон США (Patent Act of 1952) расширивший патентное право на такие категории изобретений с.-х. предназначения, как «любые новые и полезные процессы, устройства, способы промышленного применения или любые новые и полезные усовершенствования этого». Таким образом, правовая охрана в форме патента на изобретение распространилась на с.-х. машины, оборудование, агрохимикаты, процессы производства и любые подобного рода изобретения. Важно, что под правовую охрану попали также изобретения в сфере генетики, генной инженерии и биотехнологии.

1953
Американские биохимик Дж.Уотсон (Watson, James Dewey, р. 1928) и генетик Ф.Крик (Crick, Francis, 1916-2004), работая в Кембридже (Molecular Biology Laboratory in Cambridge, England), описали структуру ДНК как двойную спираль (за что в 1962 г. получили Нобелевскую премию). Открытие структуры ДНК привело к активизации исследований в области молекулярной биологии и генетики, что положило начало биотехнологической революции.
У.Хейс обнаружил, что плазмиды можно использовать для переноса генетических маркеров из одной бактерии в другую.

1955
Американские физиологи растений Ф.Скуг (Skoog, Folke Karl, 1908–2001) и К.Миллер (Miller, Carlos) открыли новый класс фитогормонов – цитокинов. Открытие дало возможность стимулировать деление клеток, поддерживать рост каллусной ткани, индуцировать морфогенез в контролируемых условиях.

1956
Американскому биохимику Х.Френкель-Конрату (Fraenkel-Conrat, Heinz, 1910-1999) удалось разделить вирус на его основные компоненты – белок и нуклеиновую кислоту – и затем вновь соединить их в активный вирус.

1957
Американцы Ф.Крик и физик-теоретик Дж.Гамов (Gamow, George, 1904-1968) предложили концепцию «центральной догмы» молекулярной биотехнологии: информация о структуре клеточных белков закодирована в нуклеотидной последовательности клеточной ДНК. Они также утверждали, что, перенос генетической информации, между биологическими макромолекулами происходит только в одном направлении, ДНК – мРНК – белок.
Американские молекулярные биологи М.Мезельсон (Meselson, Matthew Stanley, р. 1930) и Ф.Сталь (Stahl, Franklin William, р. 1929) продемонстрировали полуконсервативный механизм репликации ДНК. Он заключается в том, что обе цепи ДНК разделяются, и на каждой синтезируется комплементарная ей цепь.

1958
Американский биохимик А.Корнберг (Kornberg, Arthur, р. 1918) обнаружил и выделил ДНК-полимеразу – фермент, который использует одноцепочечную ДНК как матрицу и строит на ней вторую цепь ДНК.
Организована Национальная лаборатория по сохранению и поддержанию коллекций семян с.-х. культур (National Seed Storage Laboratory) в Форт-Коллинзе (Fort Collins), штат Колорадо, ставшая первым в мире центром по коллекционированию и сохранению семян.

1959
Французские микробиологи Ф.Жакоб (Jacob, Francois, р. 1920) и Ж.Моно (Monod, Jacques, 1910-1976) впервые установили факт существования механизма регуляции генов. Ими был определены участки регуляции транскрипции и сформулирована модель структурно-функциональной организации оперона и репрессора.
Н.С.Хрущев (1894-1971) начал компанию по внедрению гибридной кукурузы в с.-х. производство в СССР после посещения фермы Р.Гарста (Garst, Roswell, 1898-1977) в штате Айова.

1960
Английский ученый Э.Кокинг (Cocking, Edward C.) разработал ферментативный метод получения изолированных протопластов. Это послужило толчком к получению соматических гибридов, введению в протопласты вирусных РНК, клеточных органелл, клеток прокариот.
Совместные усилия двух фондов, Рокфеллера и Форда (Ford Foundation), в сотрудничестве с правительством Филиппин и Международным институтом по исследованиям риса (International Rice Research Institute), привели к созданию первого центра по международным сельскохозяйственным исследованиям.
Американская ассоциация по торговле семенами (American Seed Trade Association) создала Комитет по изучению прав селекционеров (Breeders’ Rights Study Committee) с целью исследования проблем обеспечения прав селекционеров на результаты интеллектуальной деятельности. Это привело к принятию Закона о защите сортов растений в декабре 1970 г.

1961
В Париже подписано международное соглашение по защите новых сортов растений для обеспечения защиты интеллектуальной собственности селекционеров на новые виды и сорта растений. Соглашение включало создание Международного союза по защите новых сортов растений (Union Internationale pour la Protection des Obtentions Vegetales – UPOV), межправительственной организации со штаб-квартирой в Женеве. Соглашение дополнялось в 1972, 1978, и 1991 гг. Редакция 1991 г. практически полностью посвящена учету интересов по защите прав селекционеров в области агробиотехнологии.

1963
Американский биохимик М.Ниренберг (Nirenberg, Marshall, р. 1927) расшифровал генетический код, который оказался универсальным как для бактерий, так и для высших организмов вплоть до человека (за что получил Нобелевскую Премию в 1968 г.). Тем самым генетическая информация и ее смысл, т.е. взаимосвязь между генетическим кодом и структурой белков, стали доступны для изучения.
Новые гибридные сорта пшеницы, выведенные агрономом и микробиологом Н.Борлаугом (Borlaug, Norman Ernest, р. 1914) позволили увеличить урожайность на 70%. За работу по созданию короткостебельных сортов озимой пшеницы в 1970 г. Н.Борлауг получил Нобелевскую Премию и стал первым в истории селекционером растений, награжденный Нобелевской премией.

1965
Ученые заметили, что гены устойчивости к антибиотикам в бактериях локализованы на двухцепочечных кольцевых молекулах ДНК, называемых плазмидами. Это наблюдение привело к началу классификации плазмид.

1966
М.Ниренберг и Г.Маттэй (Mathaei, Heinrich) продемонстрировали, что каждую из 20 аминокислот в молекуле мРНК (кодон) кодируют три смежных нуклеотида.

1970
Е.Коккинг осуществил первое искусственное слияние протопластов с помощью индуктора слияния (фьюзогена), что открыло новый путь к созданию соматических гибридов.
В США принят Закон о защите сортов растений (The Plant Variety Protection Act), который предоставил селекционерам охрану прав на новые сорта растений, что подтверждается специальным свидетельством (сертификатом). Такой сертификат предоставляет исключительные права на новые сорта растений в течение 18 лет.

Третью часть списка, от 1971 до 2004 года, читайте в следующей статье, «Десять тысячелетий агробиотехнологии (3)».

Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/

Монографию можно заказать по адресу: biotecheconomic@mail.ru
Отправка книг осуществляется наложенным платежом.
Цена 1 экз. книги (для России) – 350 руб.
Для других государств цена книги увеличится на стоимость доставки.

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей