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

Матрица — РНК — это полимер особого рода. Он состоит из сложных химических соединений — нуклеотидов. Таких нуклеотидов всего четыре: адениловый (А), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц) и урациловый (У). Однако из этих четырех нуклеидов складываются длинные цепочки, хорошо видимые в электронный микроскоп. Последовательность нуклеотидов в цепях может меняться. Нуклеотиды подобны буквам алфавита. Разными комбинациями букв можно создать текст, содержащий ту или иную информацию. Это характерно и для РНК, ее нуклеотиды, чередуясь между собой, создают особый «текст», содержащий определенную структурную информацию. Эта информация управляет синтезом белков — она содержит нуклеотидный «текст», который «переводится» в «текст», составленный аминокислотами. Принцип механизма такого перевода подобен переводу какой-либо фразы с, записи, сделанной азбукой Морзе, на обычный текст. Как в азбуке Морзе, тройная комбинация из тире и точек, например: — .- соответствует одной из 30 букв русского алфавита, так и при синтезе белков на поверхности РНК каждая комбинация из трех нуклеотидов определяет положение одной из 20 аминокислот в белковой молекуле. В результате вдоль цепочки РНК с определенным составом должна создаваться молекула белка тоже определенного состава. На синтезируемую молекулу белка как бы переносится информация, «записанная» в РНК. Сейчас это уже показано в десятках экспериментов и не вызывает сомнений. Более того, ученые смогли изменять белки посредством изменения их матриц — молекул РНК. Если в длинной цепочке, допустим, вирусной РНК в каком-либо звене, например, в АГУЦАУЛАЦАУ… произвести химическое превращение какого-либо нуклеотида, допустим, А — в другой, скажем, в Г (а это легко сделать путем строго дозированного окисления), то происходит так называемая мутация, появляется мутанный вирус с измененными свойствами. При этом и во всех его белковых частицах происходит изменение какой-либо строго определенной аминокислоты, одна аминокислота заменяется другой, и это изменение имеет Наследственный характер. Изменение другого нуклеотида, например Ц в У, приводит к изменению другой аминокислоты, и это могут быть разные аминокислоты, в зависимости от того, какие нуклеотидные соседи у Ц. Соседи нуклеотида определяют и его «смысл», так как информацию несет тройка нуклеотидов. В этом направлении сделаны уже десятки экспериментальных работ и получены многие формы вирусов.

Изменение нуклеиновых кислот ведет к изменению белков — таков был основной вывод, который на молекулярном уровне отражал старую связь между изменением гена и изменением признака. Молекулярный механизм мутаций становился ясным. Постепенно был экспериментально раскрыт и способ «перевода» информации РНК, преобразование ее в структуру белковой молекулы.

Раскрытие природы кода генетической информации

Для этой цели в клетках существует двадцать разновидностей особых «мелких» форм РНК — переносчиков аминокислот. Захватывая активированные аминокислоты, поступающие в клетку извне, они переносят их на матрицу и устанавливают в строго определенном порядке — они «считывают» текст матриц и располагают аминокислоты в соответствии с «кодом» информации РНК. Таким образом на разных матрицах формируются разные белки. Но белки — это уже признаки — это ферменты, процессы-циклы реакций. Выявление этих взаимодействий и механизмов было нелегким делом. И логически оно вело к дерзновенной мечте — попытке создать искусственные матрицы и на их поверхности искусственные белки. За такую задачу взялись в 1961 году две американские лаборатории М. Ниренберга и С. Очоа, и задача была успешно и быстро решена. Это достижение стало сенсацией, быстро облетевшей весь мир. Синтез белка на предварительно искусственно созданной матрице— аналоге РНК помог и решению другой задачи — изучению нуклеотидного кода в РНК, выявлению природы «алфавита», которым записывается наследственная информация. Изменяя состав нуклеотидов, из которых создавались искусственные матрицы, ученые получали белки разного состава — сопоставление вело к раскрытию кода. Работа велась на искусственных и на бактериальных системах, но когда сопоставили полученные данные с теми, которые были выявлены на вирусах, то оказалось, что генетический код, по-видимому, универсален, одинаков, во всяком случае, для широких групп организмов.

РНК — это матрица, но ведь РНК в основном функционирует в цитоплазме. Следовательно, это еще не ген — ведь гены расположены в хромосомах.

Однако и здесь вопрос был решен в соответствии с теоретическими ожиданиями. Молекулы РНК, как оказалось, это только переносчики генетической информации. Молекулы РНК, выполняющие функции матриц белкового синтеза, образуются в хромосомах, они образуются на поверхности ДНК и копируют структуру ДНК ДНК сосредоточивает в своем составе информацию о синтезе белков. Эта информация передается РНК, и РНК создает в цитоплазме белки.