Генетика для начинающих

Механизм наследования приобретенных признаков – краеугольный камень эволюционного учения. В XIX веке была популярна эволюционная концепция, выдвинутая французским биологом Жаном Батистом Ламарком и названная ламаркизмом. Ламаркизм был первой стройной и целостной теорией эволюции живого мира. Признавая, что на форму и организацию живых организмов влияют обстоятельства (факторы окружающей среды), что совершенно верно, Ламарк делал неверный вывод о том, что приобретенные в ходе жизни изменения внутренней организации могут передаваться по наследству. Если признак «упражняется», то есть активно используется, то он закрепится в потомстве, считал Ламарк. А если не «упражняется», то исчезнет. Не исключено, что уже в следующем поколении.

Если исходить из концепции Ламарка, то можно ожидать, что дети, зачатые от культуристов, будут от рождения иметь более развитую мускулатуру, чем их сверстники, а дети легкоатлетов будут бегать гораздо быстрее своих сверстников. И так далее…

Но ведь этого не происходит. И не может произойти, поскольку механизм наследования признаков совершенно иной. Отправной точкой в наследовании служит ген, а не признак. Генотип определяет фенотип, но фенотип никак не влияет на генотип. С точки зрения наследственности приспособление к условиям окружающей среды заключается в том, что выживают и дают потомство более приспособленные особи, а не в том, что полезные признаки (и вообще все признаки), приобретенные организмом в течение жизни, могут передаваться потомству.

Немецкий зоолог и эволюционист Фридрих Вейсман опроверг концепцию Ламарка при помощи простого (хоть и жестокого) эксперимента. Вейсман разводил мышей с отрубленными вскоре после рождения хвостами. Из поколения в поколение от бесхвостых мышей рождались хвостатые детеныши, хотя, согласно Ламарку, хвосты должны были исчезнуть (атрофироваться), так как не использовались мышами при жизни.

Мы-то с вами понимаем, что, сколько не отрубай мышам хвосты, на генетическом уровне от этого никаких изменений не произойдет, ибо и не может произойти.

Фенотип никак не влияет на генотип. Точка!

Кстати говоря, «воспитание», о котором упоминалось в первой главе и будет упомянуто далее, есть не что иное, как «упражнение» по Ламарку.

Классическим примером генетического абсурда была предложенная в свое время академиком Трофимом Лысенко[9] переделка яровой пшеницы в озимую.

Ряд растений подразделяется на озимые и яровые сорта. Озимые сорта высеваются осенью, потому, что они требуют большего времени для созревания, а яровые – весной, поскольку они не выдерживают зимних холодов.

Лысенко утверждал, что если зерну озимой пшеницы дать набухнуть и после выдержать его некоторое время при прохладной температуре (0 – 10 °С), озимая пшеница превращается в яровую и может с успехом высеиваться весной. Хотите осуществить обратное превращение – сделать яровую пшеницу озимой? Нет проблем – высевайте ее по осени, а из того, что перезимует под снегом и взойдет, выводите озимый сорт.

Разумеется, никаких превращений на деле не происходило. Несмотря на то, что Лысенко и его ученики демонстрировали успешные опыты по таким «превращениям». Но, как говорится, было бы желание, а результат подогнать всегда можно.

Если логически продолжить тему «воспитания» пшеницы, то можно дойти до гипотетической возможности превращения ежа в ужа. А что такого сложного? Надо взять ежа и посадить в ящик (или нору), откуда можно будет выбраться только через узкий длинный ход, а еду и питье положить возле выхода. Голод, как известно, не тетка, а жажда – не мать родная. Захочет еж есть-пить, и полезет наружу. А для того чтобы пролезть через узкий ход, сбросит иголки и вытянется в длину – вот вам и уж!

Логическим путем эту, с позволения сказать, «концепцию» (кавычки не случайны) можно опровергать сколь угодно долго и безрезультатно. На каждый контраргумент найдется новый аргумент. Языком молоть – не мешки таскать. Но практическим путем все опровергается легко – сколько ни мори ежа голодом и жаждой, в ужа он не превратится. У генетики свои законы.

Изменения фенотипа могут не иметь приспособленческого характера, то есть быть случайными. Такие изменения называются морфозами. Довольно часто морфозы выражаются в виде уродств, например, отклонения в развитии плода, возникшие вследствие действия определенных химических веществ или радиационного излучения.

В отличие от приспособительных модификаций морфозы необратимы и сохраняются на протяжении всей жизни организма.

В следующей главе мы подробно поговорим о наследственности и наследственных признаках, а также о генетическом анализе, который на самом деле есть совсем не то, что все думают.

ПОСТСКРИПТУМ. А знаете ли вы, что за исключением людей, у всех представителей семейства гоминид, включающего людей и больших человекообразных обезьян, по двадцать четыре пары хромосом? Считается, что наша вторая хромосома образовалась из двух хромосом наших далеких (и общих с гоминидами) предков. Так, например, у гориллы, орангутана и шимпанзе последовательности нуклеотидов в ДНК (гены), идентичные находящимся во второй хромосоме человека, располагаются в двух разных хромосомах.

Глава пятая

Наследственные признаки и генетический анализ

Главный парадокс генетики заключается в том, что от родителей, не блещущих умом, рождаются гениальные дети. И наоборот.

Наследственностью называется способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей генетической информации из поколения в поколение, благодаря которой все живое охраняет в своем потомстве характерные видовые черты. Проще говоря, в том, что огурец похож на огурец, а кролик – на кролика, виновата наследственность.

Наследственность и изменчивость, как уже было сказано, являются предметом изучения генетики. Но об изменчивости мы поговорим позже, отдельно.

«Отец медицины» Гиппократ считал, что в мужских и женских зародышевых частицах (о клетках никто в пятом веке до нашей эры понятия не имел) скапливаются некие экстракты, вырабатываемые организмами и определяющие индивидуальные особенности развития потомства. Ну чем не дарвиновская концепция геммул?

Аристотель, живший веком позже Гиппократа, считал, что наследственность каждый организм получает от отца в виде некоего духовного, нематериального начала, внутренней силы, называемой энтелехией. А мать обеспечивает прозаическую сторону дела – предоставляет ребенку материю для развития.

Соответственно, Гиппократ был материалистом, а Аристотель – идеалистом. До XIX века две созданные ими концепции наследственности просуществовали без каких-либо уточнений и дополнений. Каждый ученый становился сторонником той концепции, которая совпадала с его мировоззрением, не занимаясь изучением наследственности более глубоко. Во-первых, вроде как нечего было доказывать – и без доказательств общеизвестно, что дети похожи на родителей, а, во-вторых, для изучения наследственности не хватало знаний, не было научного фундамента для построения логичной и стройной теории.

Но вопросы накапливались, уж больно много было у наследственности загадок.

Почему двое детей в семье имеют карий цвет глаз, а третий – голубой? При том, что у обоих родителей глаза карие? Конечно, проще всего заподозрить жену в измене… А если, вместо того, чтобы подозревать, задуматься над тем, почему так получилось? Загадка, однако.

К слову будет сказано, что рождение голубоглазого ребенка от кареглазых родителей не дает повода заподозрить наличие «постороннего» отца с голубыми глазами. А вот если у голубоглазых родителей родится кареглазый ребенок, то… Впрочем, об этом пойдет разговор в одиннадцатой главе.

Больше всего от «сюрпризов» наследственности страдали заводчики и селекционеры. Одни признаки легко закреплялись в потомстве, а с другими приходилось повозиться… Некоторые вообще не удавалось закрепить, сколько ни бились.

9

Лысенко Трофим Денисович (1898 – 1976) – советский агроном и биолог, основатель и крупнейший представитель псевдонаучного направления в биологии – мичуринской агробиологии. Вот характеристика, данная Лысенко известным российским биохимиком, академиком РАН А.А. Богдановым: «Про Лысенко нельзя даже сказать, что он был жулик, он скорее был просто фанатик. Настоящий фанатик, который пользовался грязными приемами, но он был фанатик, потому что он в это фанатически верил».