Федор Полканов - Мы и её величество ДНК

Дубинину не было еще двадцати лет, когда скрупулезные эксперименты привели его к мысли поистине дерзкой — о делимости гена! Частица Менделя, корпускул Моргана, единица, представлявшаяся первичной и изначальной, как представлялся исследователям прошлого первичным и изначальным атом, оказывается довольно сложной, ее даже можно разделить кроссинговером! Целая серия превосходных экспериментов, подтверждающих эту мысль, была проведена сорок лет назад Дубининым и другими молодыми исследователями под руководством А. С. Серебровского. Вот мы и приблизились к современному понятию о гене — ген как участок ДНК. Если эксперименты прошлого лишь наводили на мысль о взаимосвязях между генами одной хромосомы и в генотипе в целом, то теперь эти связи стали настолько ясны, что даже... утратилось строгое представление о границах, разделяющих гены! Можно ли теперь сказать, что ген — корпускул, частица? И да и нет! Да, потому что он ведет себя как отдельность, частица в скрещиваниях. Нет, потому что не обнаружишь, где, собственно, проходит грань между «бусинами». Таким образом, современные представления, не отвергая, усложняют представления прошлого.

Проблема тонкой структуры гена сейчас одна из основных и главных проблем генетики. Мы в нее не будем вникать, однако кое-что, быть может, и не самое главное, но зато понятное, я расскажу.

Как происходит химическая мутация? Вопрос спорный и сложный, но вот один из возможных путей: для этого достаточно заменить в нуклеотидной цепочке лишь одну пару оснований. На практике возможен такой путь. 5-бромурацил, сокращенно называемый БУ, — это тимин, у которого метильная группа замещена бромом. По мнению Фриза, мутация под его воздействием происходит так: БУ в паре оснований А — Т замещает тимин. Однако при последующих делениях БУ не может сохраниться, так как у него нет сродства с аденином, он не составляет с ним пары. В результате из пары А — БУ может возникнуть пара БУ — Г. Гуанин, таким образом, уже заместил аденин. Но и с гуанином БУ не составит пары, поэтому при последующем удвоении нити ДНК БУ неизбежно будет заменен на Ц, и в нуклеотидной цепочке вместо первоначальной пары А — Т окажется новая пара: Г — Ц. А это уже мутация.

Но если замена одной пары нуклеотидов означает мутацию, то не следует ли считать, что каждая из пар в цепочке — обособленный ген? К сожалению, эту заманчивую возможность приходится, попросту говоря, отбросить. Ген — несравненно более сложное образование, недаром его можно разделить кроссинговером. Верно, что замена одной пары оснований — мутация, но неверно, что пара оснований — ген. По всей видимости, большинство генов включает в себя сотни нуклеотидных пар.

Что же представляет собой ген с точки зрения современной генетики? Сейчас ученые атакуют ген с трех сторон. Так, по поведению в скрещиваниях, по внешнему проявлению в виде контролируемого геном признака мы должны вслед за Морганом считать ген за единицу наследственности и даже признавать его относительную неделимость. Это чисто генетический подход. Другие исследования, биохимические, обнаруживают в составе гена тысячи нуклеотид; изменения хотя бы в одной их паре уже мутация. И наконец ген с точки зрения цитологической. Не так давно я с удовольствием развернул перед недоверчивым читателем фотографию хромосом из слюнных желез дрозофилы: «Видишь исчерченность? Смотри и удивляйся: это и есть гены». Сейчас я не собираюсь отказываться от своих слов, однако должен признаться: для сегодняшней генетики этих фактов уже недостаточно. И цитологи подбираются к гену новым путем: через электронную микроскопию.

Изучение тонкой структуры гена привело к выделению некоторых единиц. Так наименьший участок, который может быть выделен при помощи кроссинговера, называют реконом. Опыты на вирусах показали, что величина рекона 0,02% перекрестов. Следующая из выделенных единиц — мутон. Это наименьшее число нуклеотидных пар, изменение которых может вызвать мутацию. Исходя из описанной теории Фриза, мутоном может быть одна пара нуклеотид. Однако мутон, выделенный за счет генетической комбинаторики, составляет 0,05% перекреста. Третьей генетической единицей, которую выделили в последнее время, является цистрон. Очень трудно охарактеризовать его, не прибегая к изложению большого дополнительного материала. Однако по своему действию, по функциям цистрон соответствует старому доброму понятию «ген». По своей протяженности на ДНК цистрон больше рекона и мутона, так как внутри гена возможен перекрест, а изменение одной нуклеотидной пары внутри гена уже мутация.

Итак, каково сейчас состояние проблемы гена? Она в пути. Большие открытия и свершения и позади, и происходят сегодня, н впереди.

в которой с высот теоретических придется нам перебраться на высоты практические. Тут автор заранее просит у читателя извинения: не сможет он вместе с ним совершить траверс хребта, именуемого селекцией; он поведет читателя лишь на некоторые вершины, с которых, впрочем, не так уж сложно обозреть весь горный хребет.

Не было в нашей биологии фигуры крупнее, чем академик Николай Иванович Вавилов. «Мы только потому не говорим про Вавилова «гений», что он наш современник» — так сказал о Николае Ивановиче в конце тридцатых годов один крупный биолог.

В XX веке науки усложнились, специализировались. Теперь даже две смежные области нельзя уже знать в совершенстве.

Однако сказанное относится к людям, способным, даже талантливым, для гениев же законы не писаны. Вавилов был не только крупнейшим генетиком, но и крупнейшим ботаником-систематиком, географом и организатором биологической науки. Человек высочайшей культуры, Вавилов владел многими языками и во время бесчисленных своих экспедиций разговаривал с жителями на их родных наречиях.

Ни в царской России, ни в Советской республике первых лет не существовало научно организованной системы селекции. И если теперь эта система существует, то во многом тут заслуга Вавилова. Он создал ВИР — Всесоюзный институт растениеводства. Поставить на службу советскому народу флористическое богатство всего мира — грандиозная задача, истинно вавиловская по масштабу! Под его руководством и во многом его руками создан был при ВИРе фонд сортов культурных растений, собранных со всего света. Эта «копилка» и по сей день верно служит селекционерам. Лучшая из наших пшениц, Безостая-1, создана академиком Лукьяненко в результате гибридизации, одним из компонентов которой был сорт, вывезенный Вавиловым из Аргентины. Сотни селекционеров и по сей день пользуются накопленными Вавиловым богатствами.