Страница 98 из 108
Генетику можно смело назвать фундаментом современной биологии. С ее помощью человек уже в ближайшем будущем сможет новыми могущественными методами решать такие поистине фантастические задачи, как управление жизнью, создание новых форм растений, животных и микроорганизмов, сможет бороться за здоровье живущих людей и их будущих поколений.
Да, все это будет под силу генетике - науке о наследственности. Конечно, на первый взгляд может показаться, что все мы можем совершенно спокойно жить, и не зная сущности и секретов наследственности, и что все это не так уж важно.
Но давайте разберемся, так ли это на самом деле.
Сможем ли мы, не зная генетики, объяснить, почему, например, обезьяна не превращается в белого медведя, если даже ее поселить на Крайнем Севере? Сумеют ли работники сельского хозяйства в ближайшем будущем получать с каждого гектара по 100 центнеров пшеницы? Как скажутся через каких-нибудь 50-100 лет последствия атомных взрывов на потомках современных жителей Хиросимы и Нагасаки? Сумеем ли мы уберечь человечество от губительных воздействий ядерного излучения и применения ядохимикатов? Смогут ли космонавты в полетах в глубь вселенной управлять жизнью микроорганизмов и растений, которые будут находиться вместе с ними в кабинах кораблей? Почему рождаются мальчики или девочки и почему они появляются на свет примерно в одинаковом количестве? Грозит ли человечеству вымирание или же мы еще находимся у начала развития земной цивилизации?…
Можно привести еще тысячи подобных вопросов, имеющих очень важное как общехозяйственное, гак и общенародное значение и ответить на которые нельзя, не познав секреты наследственности и не научившись управлять ею. А это даст нам очень многое. Человек сможет участвовать в решении практических задач сельского хозяйства, медицины, научиться управлять эволюцией на нашей планете в целом.
Задача ученых-генетиков состоит в том, чтобы разработать способы борьбы за здоровье, долголетие, длительную юность человека. Это потребует творческого развития проблем общей генетики и генетики человека в союзе с медициной. Мы должны создать условия для резкого повышения продуктивности сельского хозяйства, а для этого нужен творческий союз генетики и селекции. Необходимо разработать методы управления генетическими процессами, лежащими в основе эволюции видов, проблемы радиационной генетики, связанные с широким использованием атомной энергии. Или же возьмите, наконец, проблемы космической генетики для обеспечения биологической стороны космических полетов.
Так что, как видите, изучение наследственности - это не чисто научная проблема. Перед этой наукой стоят большие, прямо-таки фантастические по своей смелости задачи.
Взрыв, изменивший лицо генетики, произошел в 1953 году, когда была установлена молекулярная природа явлений наследственности. Это открытие послужило источником, от которого взяла свое начало молекулярная генетика и молекулярная биология в целом.
В свете данных этих наук многие из сокровенных сторон жизни потеряли для ученых былую таинственность. Таинственными были основы, на которых зиждется размножение клетки и передача информации при размножении организмов. Мы не знали, в чем суть программирования при индивидуальном развитии, когда от одной клетки в виде оплодотворенного яйца после целенаправленных процессов возникает взрослая особь.
– Так в чем же, Николай Петрович, суть наследственности?
Почему же дети похожи на своих родителей и в чем, если так можно выразиться, материально заключена эта поразительная преемственность организмов?
– Теперь уже ученым ясно, что преемственность организмов осуществляется через одну клетку - оплодотворенное яйпо, которая и несет в себе все основы развития особи. Весь животный и растительный мир в каждом поколении проходит такую микроскопическую стадию одной клетки. В этот период исчезают все признаки и особенности взрослой особи. Через оплодотворенное яйцо передаются лишь наследственные структуры, связывающие поколения. Эти структуры обладают возможностью на основе процессов, идущих в клетке, и при наличии определенных условий среды вновь возродить всю сложность функций и форм живого, созданную в процессе эволюции.
– Ну а как же устроена клетка?
– Живая клетка, как я уже говорил, является основой всех форм жизни на Земле. Основные ее элементы - ядро и цитоплазма. Существует два основных вида клеток - тканевые и половые. Как известно, размножаются они делением. У человека каждая тканевая клетка содержит набор из 23 пар хромосом, перед наступлением деления это количество хромосом удваивается, и поэтому после деления в каждую дочернюю клетку попадают необходимые 46 хромосом. При размножении же половых клеток в дочернюю попадает только по одной хромосоме из каждой пары, и лишь при оплодотворении восстанавливается необходимое число хромосом.
Но мы еще не закончили разговор об общем строении клетки. Так вот, ядро и цитоплазма тесно связаны между собой, цитоплазма не может долгое время существовать без ядра, а ядро погибнет без цитоплазмы. Если применить образное сравнение, то клетка - это как бы своеобразное “государство”.
Ядро - его “столица”, а цитоплазма - “провинция”. Цитоплазма состоит из различных химических и биологических структур.
Но столица остается столицей. Именно здесь находится “правительство”, которое не только управляет “страной”, но и “заботится” о грядущих поколениях. Роль этого “правительства.” и выполняют хромосомы. У каждого вида организмов хромосомы имеют свою форму. Количество их тоже различно.
Я не хочу вдаваться в подробности, так как это довольно сложно да и представляет интерес разве что только для людей, увлекающихся естественными науками, но все же постараюсь рассказать, как устроена эта носительница наследственной информации - хромосома. Ее можно, пожалуй, сравнить с нитью, на которую нанизаны бусинки. Это гены, обладающие различными свойствами. Они непохожи друг на друга, и каждый в отдельности оказывает специфическое влияние на физиологию клетки и развитие организма, контролирует строго определенный процесс. Комплекс же генов, свойственный набору хромосом в целом, “управляет” деятельностью клетки.
Когда же тысячи таких элементарных единиц наследственности - генов - соединяются в цепочку, возникает хромосома.
Конструкцию хромосомы можно наблюдать под микроскопом на клетках слюнных желез плодовой мушки, или, как ее еще называют, мухи дрозофилы. У них хромосомы достигают гигантских размеров. В этом одна из причин, почему многие свои опыты и исследования ученые проводят именно на этой мушке.
Было установлено, что элементы ядра клетки отличаются от элементов цитоплазмы тем, что в последней структуры многократно дублируются, тогда как в ядре большинство наследственных структур уникально. Каждая структура присутствует в виде гомологических генов, один из которых получен от отца, другой - от матери.
Итак, внешне хромосома похожа на нить с бусинками. Однако кому же природа доверила такую ответственную задачу, как передача по наследству признаков и свойств родителей? Эту важную задачу выполняет химическое соединение, называемое дезоксирибонуклеиновой кислотой или сокращенно ДНК.
Сейчас уже никто из биологов не сомневается, что передача наследственных признаков связана именно с ДНК. Опыты, доказывающие это, сегодня исчисляются сотнями. Их проводили во многих лабораториях мира. И сейчас мы с полной уверенностью можем сказать, что, например, в молекулах ДНК клеток человека запрограммирована его генетическая информация.
Она касается нормального физического развития, здоровья, продолжительности жизни, гармоничного развития способностей, появления наследственных болезней, старости, сердечнососудистых заболеваний, злокачественного роста, предрасположенности к тем или иным инфекционным болезням и даже смерти.
Если выделить из ядра одной клетки человека все его генетические молекулы ДНК и расположить их в линию одна за другой, то общая длина составит семь с половиной сантиметров. Такова гигантская биохимическая рабочая поверхность хромосом. Она дрожит от напряженной работы в каждой клетке человеческого организма. Это сконцентрированное в молекулярной записи наследие бесконечных веков прошедшей эволюции.