Генетика

В 1865 году чешский естествоиспытатель Г. Мендель доказал, что все признаки и свойства организмов определяются комбинацией наследственных факторов, впоследствии названных генами. Наследственные признаки в основном определяются ядром клетки. Каждый наследственный признак "прописан" на строго определенных участках хромосом ядра. Гены несут не собственно признак, а наследственную информацию о признаке. Признаки же появляются у организма при тесном взаимодействии наследственных факторов и среды.

В свое время в науке шли горячие споры о том, что важнее для формирования организма - наследственные факторы или среда. В наше время строго научно доказано, что в развитии любого наследственного признака участвует и то и другое.

Крупнейший советский ученый Н. П. Дубинин еще в 1929-1933 годах экспериментально подтвердил свое открытие о делимости гена.

"Как бы далеко ни продвинулся человек по дороге знания, - рассказывает академик Д. К. Беляев, - как бы высоко ни парил его разум, никогда, я думаю, он не перестанет удивляться великому таинству наследственности: возникновению сложной индивидуальности, именуемой организмом, из одной-единственной оплодотворенной клетки, несущей эстафету жизни...

Развитие генетики в 1920-1930 годы дало неоспоримые доказательства того, что информация о наследственных свойствах и признаках организмов закодирована в особых структурах клетки - хромосомах. Выяснилось, что именно в них локализованы элементарные единицы наследственности, управляющие развитием организма, - гены, существование которых еще в 1865 г. было предсказано Г. Менделем. Как прямой результат развития этой теории за последние 40-50 лет возникла молекулярная генетика, а вместе с ней и молекулярная биология.

Сегодня уже хорошо изучены свойства наследственного кода, закономерности передачи наследственной информации из клетки в клетку и из поколения в поколение. И перед наукой во всей своей гигантской сложности встал другой вопрос: как из клетки на основе содержащейся в ней информации формируется организм?

Все клетки - нервные, мышечные, эпителиальные - содержат один и тот же набор генов, т. е. совершенно одинаковое количество наследственной информации. Что же заставляет их так строго специализироваться, формировать разные ткани и органы, которые в своей совокупности составляют всю неповторимую индивидуальность организма? Современная биология исследует эту проблему во всеоружии своих методов, опираясь на достижения физики и химии.

Многие важные функции организма, не только формирующегося, но уже зрелого, протекают при непосредственной активности генетического аппарата, под его непосредственным контролем. Есть предположение, что даже запоминание может быть связано с деятельностью генов..."

В состав любого живого существа входят нуклеиновые кислоты и белки. Их роль поистине уникальна. В молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) записана генетическая информация человека. ДНК - это высокомолекулярное двухцепочное соединение, составленное из элементарных единиц - нуклеотидов, расположенных в определенной для каждого организма последовательности. Каждая молекула ДНК - это длинная последовательность более мелких, сравнительно небольших молекул - азотистых оснований. Их четыре типа. Если не учитывать различий между ними, молекулу ДНК можно рассматривать как одномерный кристалл. В этом плане она может стать объектом физического исследования. Так, московским и харьковским физикам уже удалось вырастить кристаллы ДНК, т. е. вещество, на котором записан генетический код. Ученые стремятся досконально изучить механизм функционирования молекул ДНК, с тем чтобы управлять им. Изучение механизма передачи генетической информации исключительно важно для успешной борьбы с вирусными болезнями, раком, врожденными уродствами и т. п.

Индийский ученый X. Корана синтезировал один "короткий", состоящий лишь из 77 нуклеотидов, ген дрожжевой клетки. Впервые в пробирке удалось воссоздать полный ген, программирующий образование одной из нуклеиновых кислот - так называемых транспортных.

Большую работу по определению строения транспортных РНК провели сотрудники Института молекулярной биологии во главе с академиком А. А. Баевым. Их работа удостоена Государственной премии.

Несколько лет назад был создан искусственный ген человека. Из вируса выделен фермент, с помощью которого в пробирке синтезирован один из важных генов – тот, что отвечает за построение в организме человека гемоглобина. Не так давно появилось и сообщение о пересадке гена из бактериальной клетки в человеческую.

В наше время родилось важное направление в молекулярной генетике - генная, или генетическая, инженерия. Один из известных отечественных исследователей по генетике микроорганизмов доктор биологических наук С. И. Алиханян рассказывает:

"Говорят: генная инженерия и генетическая... Что вернее? Оба термина вполне правомочны, хотя по существу отличны друг от друга. Генетическая инженерия возможна лишь в пределах скрещивающихся, родственных видов. Это скорее селекция. С ее помощью невозможно получить гибрид, условно, скажем, слона и бабочки. А генная инженерия предполагает иной метод конструирования новых организмов. Исследователь выделяет из молекул ДНК нужные гены, осуществляет с ними целую серию сложных манипуляций и затем встраивает их в гены другого организма.

Произвольное объединение разнородных генов может привести к образованию молекул ДНК с непредсказуемыми свойствами. Теоретически почти нет границ конструированию необыкновенных организмов, возможны уже сейчас самые необычные комбинации генов, вплоть до сочетания генов многоклеточных животных и бактерий...

Инструменты генной инженерии - ферменты. В каждой клетке имеется полный набор этих химических молекулярных инструментов, которые производят с генами различные операции. Есть, в частности, ферменты, охраняющие клетку от вторжения чужих генов. Эти ферменты (их называют рестриктазы) разрубают, как саблей, противника - чужую ДНК, причем только в определенных местах. Они-то и используются в качестве набора своеобразных скальпелей, которыми мы можем расщеплять те или иные молекулы ДНК на части".

Генетики многого добились в размножении растений. Так, в 1963 г. им удалось из единственной клетки корня моркови вырастить целую морковь. Подобные опыты таят в себе резервы многократного увеличения урожая. Подлинным событием стали эксперименты по вегетативному воспроизведению лягушек. Из клетки глаза или кишечника, головастика извлекали ядро, помещали его в икринку, из которой предварительно было удалено ее собственное ядро. Из икринки развивался нормальный головастик, а из головастика - взрослая лягушка.

Опыты по активизации "дремлющих" элементов живой клетки положили начало серии еще более тонких экспериментов. Наука обратилась к поискам средств, позволяющих "подчинить" те части механизма, которые ответственны за появление у людей недугов, в том числе и ненаследственных. Представьте себе, что больному диабетом вместо поврежденного вводят нормальный ген, который "заведует" синтезом инсулина. Или же человеку пересаживают взятый от животного ген, регулирующий процесс расщепления мочевой кислоты, благодаря чему удасться победить подагру.

"В свое время, - рассказывает академик Д. К. Беляев, - мы поставили простой, но довольно наглядный опыт на одном из главных объектов пушного звероводства – норках. На определенных этапах развития плода на материнский организм воздействовали дополнительным освещением. В природе световой день норок, когда они готовятся воспроизвести потомство, равен приблизительно 12 ч. Мы искусственно удлинили его до 17 ч и неизменно получали повышение плодовитости.

Этот эффект прямо основан на познании генетических закономерностей индивидуального развития. А сам метод предельно прост и доступен. Исследование фотопериодической регуляции плодовитости в свиноводстве дало вполне обнадеживающие результаты: молодые свиноматки под влиянием удлиненного светового дня в осенне-зимний период давали в среднем на одного поросенка больше. По-видимому, в использовании гормональной регуляции заложены большие резервы".

Дата добавления: 2015-07-20