Знаете ли вы, как выглядели первые живые организмы, появившиеся на нашей планете не­сколько миллиардов лет назад? Не расстраи­вайтесь — этого никто точно не знает. Некото­рые ученые предполагают, что первые живые существа были похожи на небольшие капель­ки, напоминающие в свою очередь мыльные пузыри; другие утверждают, что примитивный организм — это шаровидное скопление не­скольких молекул белка, третьи говорят, что все было иначе, и вообще жизнь на нашей пла­нете появилась из космоса.

Любая наука имеет свою историю, и гене­тика — не исключение. Более того, история генетики началась еще до возникновения са­мой науки — в 60-х годах XIX столетия, ког­да никому не известный австрийский монах Грегор Мендель провел свои знаменитые опы­ты по скрещиванию гороха. Мендель был учи­телем физики и естествознания в обычной средней школе, а все свое свободное время от­давал выращиванию растений в саду монас­тыря. Но в отличие от многих огородников он делал это вовсе не из гастрономических инте­ресов, а для изучения закономерностей насле­дования признаков.

Среди множества организмов, на которых генетики «перепроверяли» законы Менделя, был и мирабилис, или, как его часто называ­ют в народе, ночная красавица, — ничем не примечательное растение, хорошо известное лишь цветоводам-любителям. В природе встречаются растения ночной красавицы с двумя разными вариантами окраски цветов — красными и белыми.

Давайте ненадолго вернемся к опытам Менделя. Как мы с вами уже знаем, ему уда­лось выяснить, что за каждый признак, кото­рым обладает растение гороха, «отвечает» особый наследственный задаток. Через трид­цать с небольшим лет ученые установили, что это свойство всех живых организмов, а на­следственные задатки назвали генами. Менде­лю также удалось выяснить, что каждый за­даток может существовать в нескольких фор­мах (позднее ученые назовут их аллелями), причем одна форма может подавлять другую. Но ученый не остановился на достигнутом. Его очень интересовал еще один вопрос: а как наследственные задатки влияют друг на друга?

После переоткрытия законов Менделя ге­нетики считали, что эти законы описывают все возможные механизмы наследственности в природе. Однако очень скоро выяснилось, что во многих случаях признаки наследуются совсем не так, как это можно было предполо­жить, исходя из законов Менделя.

Нам с вами еще предстоит подробное зна­комство с плодовой мушкой — дрозофилой, излюбленным объектом изучения многих ге­нетиков. Пока же давайте попробуем выяс­нить, как у этого насекомого наследуется та­кой признак, как окраска глаз.

Вскоре после того, как были переоткрыты законы Менделя и началось бурное развитие генетики, ученые начали задаваться вопросом: а где хранятся те самые таинственные наслед­ственные задатки или гены? Понятно, что для ответа на этот вопрос мало было проводить бес­численные скрещивания растений и живот­ных — нужно было искать где-то «внутри» ор­ганизмов. Первым и единственным кандида­том на роль хранителя генов была клетка.

В середине XIX века немецкий ботаник В. Гофмейстер изучал процесс деления клеток у всем известного комнатного растения — традесканции. Он заметил, что перед тем, как клетка делится и образует две новые клетки, ее ядро также делится на две части, после чего возникают два дочерних яд­ра. Но самое удивительное, что еще до начала деления яд­ро распадается на более мел­кие части, похожие на тонкие ниточки, которые можно уви­деть, только окрасив клетку специальными красителями.

Итак, таинственная хранительница генов, хромосома, обнаружена. Кажется, можно продолжать рассказ о работе генетиков. Сей­час самое время представить нового героя, ко­торого по праву можно назвать одним из глав­ных персонажей не только этой книги, но и всей генетики в целом.

Мы уже знаем, что успех работы генетика во многом зависит от выбора подопытного объекта. Тот же самый Мендель открыл свои знаменитые законы благодаря тому, что ис­пользовал в опытах горох — самоопыляюще­еся растение.

Сколько может быть признаков у одного организма? Смотря у какого, скажете вы. У ничтожной бактерии их может быть и не очень много, а у человека их великое множе­ство. Мы уже выяснили, что нет никакой за­висимости между числом хромосом и слож­ностью устройства организма. Но в любом случае, что число признаков значительно прерывает число хромосом, присущих клет­кам организма. Какой из этого следует вы­вод? Вывод однозначен — каждая хромосома должна содержать множество генов. О том, что это именно так, ученые начали догады­ваться довольно давно. Но одно дело догады­ваться, другое дело доказать.

Ученый-биолог отличается от простого лю­бителя природы тем, что многократно прове­ряет свои выводы. Морган был настоящим ученым, поэтому он несколько раз повторял уже описанное скрещивание «диких» мух с «двойными» мутантами. Как и полагалось, гибриды всегда были «дикого» типа — серое тело и длинные крылья. Казалось бы, прове­рять больше нечего — и так все ясно.

Еще на самой заре своего развития молодая наука генетика дала ответы на многие вопро­сы, всегда волновавшие людей: почему дети в одном случае похожи на отца, а в другом — на мать; как наследуются те или иные признаки; откуда берутся наследственные болезни. Но один вопрос долго оставался без ответа: суще­ствуют ли генетические различия между муж­чиной и женщиной? Иными словами, чем оп­ределяется пол человека (и всех других жи­вых организмов) — генами или чем-то еще?

Попробуйте понаблюдать за жизнью обычного муравейника. Во все стороны от му­равьиного жилища расходятся многочислен­ные дорожки, по которым целые армии муравьев-фуражиров отправляются за пропита­нием. Иногда их охраняют более крупные особи — это муравьи-солдаты. А внутри жи­лого купола, наоборот, то и дело попадаются совсем маленькие рабочие особи — няньки. Их задача — ухаживать за подрастающим поколением.

Самое удивительное, что все эти многочисленные рабочие — самки, сре­ди них нет ни одного самца. Но самки эти особенные — у них недоразвиты половые ор­ганы, и они не способны размножаться.

Долгое время ученым казалось, что все возможные способы определения пола у жи­вотных уже давно открыты и описаны. Како­го же было их удивление, когда оказалось, что у некоторых организмов соотношение по­лов может меняться под действием ... бакте­рий-паразитов! Причем бактерии могут про­сто, как и полагается паразитам, уничтожать особей определенного пола, а могут и изме­нять их пол. Но давайте обо всем по порядку.

В древнегреческих мифах упоминаются удивительные создания — кентавры. Счита­лось, что в незапамятные времена, когда боги еще не ушли на гору Олимп и жили среди лю­дей, встречались странные существа с тулови­щем лошади и торсом человека. 

Человечество взрослело, старые сказки забывались, посте­пенно забылись и мифические кентавры — полулюди-полулошади. И вдруг сказка обер­нулась явью. Ученые обнаружили организмы, странным образом сочетавшие в себе чер­ты двух разных орга­низмов.

Видели ли вы когда-нибудь кошку с рыжи­ми пятнами? Да, такой окрас встречается не ча­сто, но все-таки встречается. Однако пятнисты­ми могут быть только кошки, коты — ни­когда. Целиком ры­жими — пожалуйста, а вот чтобы на фоне обычной окраски бы­ли разбросаны рыжие пятна — такое случа­ется только с кошка­ми. Удивительно, не правда ли? Получается, что один и тот же признак наследуется у раз­ных полов по-разному. Как такое может быть?

Конечно, все вы слышали о племенах па­пуасов-людоедов, населяющих тропические леса Новой Гвинеи. У многих из них сущест­вует поверье, что воин, съевший побежденно­го противника, получит всю его силу, лов­кость и знания. Мы с вами прекрасно пони­маем, что на самом деле это не так, единст­венное, что при этом можно приобрести — смертельную болезнь куру, напоминающую коровье бешенство. Но то, что невозможно для людей, очень часто оказывается реально­стью для микроорганизмов, например, бакте­рий. Самое интересное, что для того чтобы приобрести чужие признаки, им даже не обя­зательно есть друг друга (тем более они и не могут этого делать).

На страницах любой книги по генетике, в том числе и этой, вы неоднократно встретите такие слова, как «наследственность», «наслед­ственная информация», «гены». Казалось бы, в них нет ничего сложного: наследственная ин­формация — это то, что передается от родите­лей детям по наследству. В уже знакомых нам опытах Менделя по наследству передавалась информация о признаках гороха — желтые у него семена или зеленые, гладкие или морщи­нистые, высокие растения или низкие. Но, как и любая другая, наследственная информация должна быть где-то записана.

Для того, чтобы сохранить любую инфор­мацию, нужно иметь какой-нибудь носитель и язык, которым она будет записана. Так, ин­формация, содержащаяся в этой книге, запи­сана на бумаге (это — носитель) с помощью русского языка, включающего, как известно 36 различных символов, или букв. Буквы складываются в слова, слова — в предложе­ния, из отдельных предложений составляют­ся абзацы, главы и, в конце концов, вся кни­га. Очевидно, что подобным способом должна храниться и наследственная информация.

Теперь настало время познакомиться с ви­русами, ведь само существование этих «малю­ток» в мире живых существ лучше всего под­тверждает значение ДНК и РНК. Но рассказ мы начнем не с исследований современных вирусологов, а с напасти, которая обрушилась на российские табачные поля в середине вось­мидесятых годов XIX века.

Итак, табачные плантации на юге России подверглись какой-то болезни. Отмирали вер­хушки растений, на листьях появлялись свет­лые пятна, год от года число пораженных полей все увеличивалось, а причи­на болезни оставалась неиз­вестна.

В середине XX века английский ученый Уильям Хейс изучал возникновение мутаций у различных разновидностей бактерий. Во время опытов ученый заметил странную вещь: у каж­дой разновидности бактерий существовали клетки, которые могли передать часть своих признаков другим бактериям той же разновид­ности, и клетки, лишенные такой способности. Исследователь назвал клетки, способные пере­давать свои признаки, мужскими, а клетки, лишенные такой возможности, — женскими. Конечно, эти названия во многом условны — говорить о существовании настоящих полов у бактерий не приходится.

Еще на заре развития генетики, в 1908 го­ду, один из первооткрывателей законов Менде­ля, немецкий ученый К.Корренс обнаружил, как ему тогда показалось, интересное исклю­чение из законов Менделя. Исследователь скрещивал между собой уже знакомые нам растения ночной красавицы. Для опытов он брал растения с обычными зелеными листья­ми и с пятнистыми, у которых на зеленом фо­не имелись большие белые пятна. Корренс опылил пыльцой «нормальной» ночной кра­савицы цветки пестролистного растения. Из образовавшихся семян выросли молодые ноч­ные красавицы с пестрыми листьями.

Мы с вами уже знаем, что вся наследст­венная информация в любом организме запи­сана на молекулах нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Очень долго ученые считали, что нуклеиновые кислоты — это единственный носитель информации в природе. Однако в са­мом конце XX века выяснилось, что это не совсем так.

В 1997 году американский биохимик Стэн­ли Прузинер получил Нобелевскую премию за открытие прионной инфекции, печально из­вестной в связи с широко распространившим­ся в европейских странах заболеванием — ко­ровьим бешенством. 

Скажите, пожалуйста, много ли вы знаете направлений в науке, над которыми совмест­но трудятся ученые многих стран, часто забы­вая про экономические, политические и чис­то научные разногласия? Наверное, большин­ство из вас не задумываясь назовет только од­но — космические исследования. Конечно же, все слышали про международную космичес­кую станцию, которую сообща строили Рос­сия, США и Европа. Вполне понятна и причина такого объединения — исследования кос­мического пространства требуют таких мате­риальных затрат, что ни одному государству в мире, даже самому богатому, в одиночку они не по силам.

Давайте немного вспомним историю науки генетики. Помните трех ботаников, которые в 1900 году «заново» открыли законы наследст­венности, установленные еще Менделем? Пе­рвооткрывателей трое, но один из них известен го­раздо больше, чем два других. Это голландец Гуго де Фриз. В своей работе он эксперимен­тировал с энотерой — декоративным растени­ем семейства кипрейных, цветоводам больше известной под народным названием ослин­ник. Скрещивая между собой множество рас­тений энотеры, обладающих разными призна­ками, де Фриз пришел к тем же выводам, что и Мендель за шестнадцать лет до него.

Итак, еще со времен де Фриза было изве­стно, что мутация — это внезапное изменение наследственного признака. Это определение мутации нисколько не устарело. Но Гуго де Фриз и понятия не имел о том, что же такое на самом деле наследственный признак, — поэтому-то он и не смог объяснить природу мутаций. Но мы с вами уже знаем, что все наследственные признаки в любом организме записаны в молекуле ДНК. Значит, если из­меняется наследственный признак, должна изменяться и ДНК.

В 1791 году на одной американской ферме родился необычный ягненок — у него были длинное искривленное туловище и очень ко­роткие ноги. Хотя отнятый у матери ягненок был менее приспособлен к жизни, чем другие, впоследствии он вырос в здорового барана, и от него пошло похожее на него потомство. Так было положено начало выдровой, или анконской породе овец. Внешне эти животные про­изводили столь малоприятное впечатление, что даже великий биолог Ч.Дарвин назвал их «полууродами». Почему же фермерам так нравятся анконские овцы?

Могут ли гены «убивать»? Странный во­прос: если ген убивает своего обладателя, то такой вид должен был бы уже давно исчезнуть с лица Земли. Другое дело, если опасный ген появляется «заново» в результате мутации, вызванной, например, высокой дозой радио­активного облучения. Но если ген существует у вида на протяжении многих поколений, он не может приводить к смерти! Вроде бы все правильно. Однако, как известно, из каждого правила существуют исключения.

В американском штате Иллинойс есть го­род, который называется Олнёй. На первый взгляд в нем нет ничего примечательного — обычный американский провинциальный горо­дишко. Но одна «изюминка» у этого города все-таки есть — в городском парке живут белки. Причем не простые белки, а особенные — бе­лые. Горожане гордятся своими белками (каж­дому хочется чем-нибудь гордиться), поэтому в Олнёе недавно создан даже специальный отряд полиции, главная задача которого — ... охрана белых белок (а заодно и других представителей дикой фауны).

Может ли лошадь быть белой? Белые ло­шади так часто фигурируют в истории, что большинство людей даже не задумывается над этим вопросом. Белые лошади влекут ко­лесницу древнеримского триумфатора... По­бедитель въезжает в город на белом коне... Гордые белые кони красуются на гербах, в том числе и на московском... Но белые ли они на самом деле? Давайте попытаемся разобраться в этом вопросе.

Первооткрыватели мутаций считали, что мутации всегда возникают спонтанно, то есть не зависят ни от каких условий окружающей среды. Но очень скоро генетики начали заду­мываться над вопросом: а так ли спонтанны мутации, как это казалось раньше? Есть ли какой-нибудь фактор, который может повы­сить или, наоборот, снизить количество обра­зующихся мутантов у той же дрозофилы или других подопытных организмов? 

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru