Вилен Барабой - Ядерные излучения и жизнь

Опасность возникновения уродств существует и в тех случаях, когда будущие родители подвергаются облучению до зачатия. Повреждения нуклеопротеидных структур половых клеток родителей могут привести к временной стерильности и нарушению нормального развития плода.

Описанные отдаленные последствия облучения встречаются лишь у немногих лиц, подвергшихся облучению. Однако некоторые последствия в большей или меньшей степени наблюдаются у всех организмов, подвергшихся действию ядерных излучений. Многочисленными опытами и наблюдениями установлено, что после интенсивного или длительного облучения сокращается продолжительность жизни организма, во всех органах и тканях происходят изменения, которые можно охарактеризовать, как раннее, преждевременное старение. Чем больше доза радиации, тем значительнее укорачивается жизнь. Таким образом, благополучный исход острой или хронической лучевой болезни и отсутствие серьезных отдаленных последствий облучения не спасают живой организм от этого универсального эффекта. Даже в самом благополучном случае лучевая болезнь не проходит бесследно. Ее вредное влияние распространяется за пределы жизни данного облученного организма и может сказаться на протяжении жизни нескольких поколений его потомков.

Каждый организм, даже самый совершенный и сложно устроенный, ведет свое начало от одной - единственной клетки, которая образовалась в результате слияния половых клеток,- гамет - родителей. В гаметах, а затем и в оплодотворенной яйцеклетке - зиготе - заложены все основные наследственные качества будущего организма. В объеме, равном одной таблетке аспирина, можно поместить около двух миллиардов мужских гамет - сперматозоидов. Этого количества в принципе достаточно для удвоения численности населения Земли. Такое чудесное "консервирование" наследственных задатков целого организма в рамках одной микроскопически малой клетки возможно только потому, что в клетке существует специальный механизм, код, хранящий в зашифрованном состоянии наследственную информацию.

Многочисленными экспериментальными исследованиями установлено, что важнейшую роль в деятельности этого механизма играют биополимеры, особенно нуклеиновые кислоты. Полимерная структура нуклеиновых кислот представляет собой цепочку последовательно соединенных мономеров - нуклеотидов, каждый из которых состоит из молекулы сахара (рибозы или дезоксирибозы), молекулы фосфорной кислоты и азотистого основания. В состав нуклеиновой кислоты входят четыре основных азотистых основания, порядок расположения которых по цепочке кислоты вносит разнообразие в ее структуру и участвует в формировании генетического кода.

Главным хранителем информации является, очевидно, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), расположенная в ядрах клеток и входящая в состав сложной структуры хромосом. Как показали опыты английских исследователей Уотсона и Крика, молекула ДНК состоит из двух самостоятельных полинуклеотидных цепочек, связанных между собой водородными связями, но способных при определенных условиях разделяться. По последним данным, полученным профессором А. М. Кузиным и его учениками, молекулы ДНК способны объединиться в еще более сложные надмолекулярные структуры, имеющие немало общего со сложными хромосомными структурами. Молекулы ДНК служат как бы штампом, матрицей, на которой синтезируются, штампуются молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК), передающие наследственную информацию дальше - молекулам белхов, в том числе ферментативных. В свою очередь синтез нуклеопротеидных структур осуществляется при участии ряда ферментов.

Отдельные участки молекулы ДНК, носящие название генов или цистронов, хранят в закодированном виде сведения, планы устройства отдельных белков. Чтобы эта зашифрованная схема превратилась в реальную белковую молекулу, необходим очень сложный, но точно работающий механизм реализации наследственной информации.

Как же работает этот удивительный, ни с чем не сравнимый механизм? В спирально изогнутой двойной цепочке ДНК азотистые основания, соединяющиеся в пары с помощью водородных связей, образуют нечто вроде ступенек винтовой лестницы. Чтобы "прочесть" скрытую в них наследственную информацию и передать схему производства белков на специальные фабрики белков- рибосомы, нужно сначала разделить нити ДНК, разорвать водородные связи между азотистыми основаниями. Связи эти очень непрочны и в условиях клетки в нужный момент разрываются. Азотистые основания - ступеньки лестницы - молекулы ДНК - имеются четырех видов: аденин, гуанин, тимин и цитозин. Из них-то и состоят буквы наследственного кода. Простейшей единицей - мономером белка - является аминокислота. Чтобы сохранить в наследственной памяти клетки структуру белка, нужно располагать алфавитом минимум из 20 букв. Но азотистых оснований только четыре. Решение было найдено только в 1963 г. Оказалось, что каждой аминокислоте в будущем белке соответствует комбинация из трех азотистых оснований (триплет). А таких комбинаций из четырех оснований можно получить даже не 20, а 64.

Итак, первый вопрос ясен: триплеты азотистых оснований ДНК кодируют последовательность аминокислот в молекуле белка. Но ДНК находится в ядре клетки, а рибосомы - фабрики белка - в цитоплазме. Должен существовать, следовательно, какой-то посредник, переносчик информации от ДНК ядра к рибосомам цитоплазмы. Выполняет эту роль один из видов РНК - так называемая информационная РНК, или РНК переносчик. Размер ее молекулы точно соответствует размеру гена - участка ДНК, кодирующего структуру одной белковой молекулы. В пределах гена образование информационной РНК идет так, что каждому азотистому основанию гена соответствует определенное основание РНК. Следовательно, структура РНК полностью зависит от структуры гена, является ее зеркальным отражением. Наследственная информация вместе с самим зеркалом - молекулой информационной РНК -переходит из ядра в рибосому. А по другим каналам туда же доставляются строительные материалы - аминокислоты. Каждый вид сырья транспортирует специальный носитель. Эту роль исполняет другая форма РНК - транспортная, существующая в двадцати разновидностях (по числу аминокислот). В рибосомах проект будущей молекулы белка, доставленный РНК-переносчиком, встречается с потоками стройматериалов, доставленных транспортными РНК. Здесь проект облекается в плоть и кровь. Вдоль молекулы информационной РНК, в соответствии с порядком и структурой ее триплетов, выстраиваются аминокислоты. Они соединяются между собой, белковая цепь готова,