У истоков человечества

Подлинный же расцвет генетики наступил после 1953 г., когда Д. Уотсон и Ф. Крик открыли двойную спираль ДНК. В нашей стране генетика также рождалась в борьбе со старыми, ламарксистскими представлениями (которые, к сожалению, еще живы). Сейчас эта наука получила всеобщее признание. Огромную роль в становлении генетики в нашей стране сыграл академик Николай Петрович Дубинин — первый из советских ученых избранный членом Национальной академии наук США. Можно бы многое рассказать о мужественной борьбе Н. П. Дубинина за становление и развитие генетики в нашей стране, но это не тема данной книги. Да и об этом хорошо написал сам Николай Петрович в книге «Вечное движение» (1975). Обратимся к самой генетике и законам наследственности и изменчивости.

Каждый человек, как известно, вырастает из одной зародышевой клетки, которая путем постепенного деления в конце концов превращается в сложный биологический организм. Большим достижением генетиков было открытие митоза, т. е. механизма деления клеток.

Наблюдения за ядром живой клетки в процессе деления выявили сложные преобразования его строения. Вначале в клетке возникают два центра и между ними нить — веретено деления. Ядро становится зернистым, теряет свои границы и как бы растворяется. Его место занимают движущиеся, точно танцующие, палочковидные тельца, названные впоследствии хромосомами за их способность интенсивно окрашиваться на срезах клеток (от греческих слов «хрома» — окраска и «сома» — тело). В какой-то момент все хромосомы одновременно, будто по команде, выстраиваются в ряд по «экватору» клетки. Затем каждая «палочка» расщепляется продольно и строго пополам, и вновь образованные хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки: вокруг каждой из этих групп появляется оболочка. Вслед за делением ядра делится на две части и тело клетки — цитоплазма. Так образуются две дочерние клетки.

Теперь широко известно, что хромосомы всех организмов — растений, животных и человека — представляют собой хранилище наследственной информации. Стал понятным и глубокий смысл расщепления хромосом в процессе деления клетки: этот механизм необходим для равномерного распределения важнейшей жизненной информации между двумя дочерними клетками. Выяснилось, что совсем не случайно хромосомы делятся продольно: по их длине в определенной последовательности расположены гены — структуры, определяющие, чем клетке быть. Станет ли оплодотворенное яйцо лягушкой или цыпленком? На этот вопрос отвечают гены. И они же определяют, какие клетки развивающегося яйца станут перьями цыпленка, какие — его ногами, а какие — кокетливым красным гребешком.

Внешний вид хромосом (1 — амебы; 2 — зеленой водоросли; 3 — гриба; 4 — липы; 5,6 — мухи; 7 — рыбы; 8 — бабочки; 9 — саранчи; 10 — жука; 11 — лягушки; 12 — человека)

В начале 50-х годов ученым удалось выяснить, что гены образованы молекулами ДНК. Этот биологический полимер состоит из цепочек нуклеотидов. Из поколения в поколение передается записанная его молекулами программа синтеза белков, и чем сложнее эта программа, тем длиннее нить ДНК. Сейчас весьма убедительно доказано, что для каждого вида организмов характерно определенное количество ДНК на каждую клетку: оно увеличивается от вирусов к позвоночным. При этом за появление каждого конкретного признака ответствен определенный участок ДНК — ген или несколько генов. Чтобы представить, сколь велико количество информации, записанной в ДНК клетки человека, достаточно назвать сумму нуклеотидов в ней — примерно 3 млрд. Причем вся колоссальная информация умещается на спирали ДНК длиной 2—4 м — именно такова длина нити ДНК в одном ядре. Чтобы уместиться в ничтожно малый объем ядра, ДНК многократно скручивается, складывается.

Каким же образом реализуется информация, содержащаяся в ДНК? Как читается записанная в ней программа жизни?

Деятельность клетки — это многочисленные химические реакции; каждая из них протекает под действием своего фермента (биологического катализатора белковой природы). Известно, что белки синтезируются в цитоплазме клетки. Значит, сюда и должна попасть информация об их строении. Процесс доставки осуществляется с помощью молекул особой информационной, или матричной, рибонуклеиновой кислоты — мРНК. Информация с какого-либо участка ДНК переписывается в молекулу мРНК, которая затем направляется в цитоплазму клетки, где и образуется молекула нужного белка по плану строения, принесенному мРНК.

«Структура белка в закодированном виде представлена в соответствующем гене, где отдельная аминокислота кодируется тройкой азотистых оснований. Эти отрезки гена... получили название кодонов... Из сочетания кодонов и 20 аминокислот строится все неимоверное разнообразие белков, нужных для осуществления явлений жизни на всем ее поле от вирусов до человека» (Дубинин, 1975).