Взлет и падение Лысенко. История биологической дискуссии в СССР (1929-1966)

Были ясны и свойства генов — их дискретность, способность к точной саморепродукции, их стабильность и одновременно мутабильность, их способность влиять на внутриклеточные процессы, линейное расположение и т. д., однако биохимическая природа структур, обладающая этими свойствами, оставалась неясной. Примерно с 1940 года внимание исследователей в биохимической характеристике генетического материала начало переключаться с белков на нуклеиновые кислоты и прежде всего — на дезоксирибонуклеиновую кислоту — ДНК, которая содержится в клетках, именно в хромосомах. Ряд свойств ДНК указывал на то, что она является полимером более высокого порядка, чем белки, что она может «управлять» синтезом белков и что она, по-видимому, и является основным субстратом «вещества наследственности».

Изучение этой проблемы велось в нескольких направлениях. С одной стороны, вопрос решался биохимиками, изучавшими синтез белков. Основное участие в синтезе белков, как оказалось, принимает аналог ДНК — рибонуклеиновая кислота, или сокращенно РНК Синтез белков в клетке оказался процессом особого рода — он подобен сборке сложной машины из разных деталей. Разные детали — это аминокислоты, их 20 типов, и построение белковых цепей из этих деталей весьма специфично. Именно последовательность деталей определяет, какой из сотен тысяч белков создается в клетке, прочный ли коллаген, из которого строится хрящевая ткань, или ещё более прочный эластин — основа стенок кровеносных сосудов, или рибонуклеаза — белок-фермент со сравнительно небольшой молекулой, построенной из 124 аминокислотных деталей, или же гаммаглобулин — основа иммунных свойств живой ткани, белок, молекулы которого в десятки раз крупнее, чем молекулы рибонукдеазы.

Как гены управляют синтезом белков

О десятках важнейших белков известно уже все — из каких аминокислот и в какой последовательности они собраны и как складывается их длинная цепь, образуя объемную округлую или удлиненную структуру. Но как бы ни были многообразны свойства белков, сколь бы ни были многочисленны химические реакции, катализируемые белками — ферментами, они не способны к ауторепродукции, к «самообразованию». Для того чтобы данный белок образовался, нужна матрица, нужен шаблон, необходимо какое-то сборочное устройство. И вот такой матрицей оказалась рибонуклеиновая кислота (сокращенно — РНК), полимер совсем особого рода. Ее назвали матрицей по аналогии с газетной, и внешне это было правильно, ибо белок формируется именно на поверхности РНК, и нуклеотидное строение поверхности предопределяет структуру белков. И как типографские матрицы могут быть посланы из столицы в другие города для того, чтобы на месте печатать с них большие тиражи газет, так и рибонуклеиновая кислота, образуемая в ядрах на поверхности ДНК, посылается из ядра клетки на периферию — в цитоплазму, где на ее поверхности начинают образовываться разнообразные белковые молекулы.

Раскрытие этих взаимосвязей не было делом теоретических абстракций — оно основывалось на экспериментальных открытиях, на тысячах фактов, установленных в сотнях лабораторий. Теория и эксперимент шли рядом, попеременно обгоняя друг друга. Вопрос о роли РНК в синтезе белков, ее детерминирующая роль в создании специфичности были уже экспериментально решены, однако тонкий механизм этого процесса несколько лет был предметом теоретических построений. Затем года два назад быстрый экспериментальный прорыв начал отбрасывать одну за другой устаревшие гипотезы и схемы — в теорию складывались реальные факты, теория превращалась в открытие фундаментального значения — в открытие механизма синтеза белков.

Молекулярный механизм мутаций