Вадим Левитин - Удивительная генетика

Успехи генетики и молекулярной биологии порой ошеломляют, но мы пока еще не можем на равных состязаться с Природой. Однако это вовсе не означает, что ее нельзя превзойти. Эволюция – очень близорукий конструктор, она действует методом пошаговых изменений и не умеет заменять органы и системы целыми блоками, как это делает инженер. Поэтому в организмах людей и животных накопилась уйма всякого хлама – наследие миллионов лет неспешных изменений. Например, в основу системы кровообращения мог бы лечь принцип электромагнитного насоса. Тогда сердце стало бы электрическим органом, генерирующим меняющиеся поля, а эритроциты (клетки красной крови) превратились бы либо в диполи, либо в структуры, имеющие ферромагнитные включения. Нагрузка на стенку сосудов упала бы в разы – сейчас она вынуждена компенсировать перепады давления при сердечном выбросе за счет своих эластических свойств. Кроме того, легко и безболезненно решилась бы проблема питания самой сердечной мышцы. И хотя эволюция умеет создавать как дипольные молекулы, так и электрические органы, электромагнитный насос никогда не был реализован. Для этого пришлось бы затеять фундаментальную и глубокую перестройку сразу нескольких изолированных систем, а биологическая эволюция к таким фокусам, увы, не готова.

К тому же эволюция часто забывает о своих прошлых находках. Каждый раз ей приходится искать решение заново. Вот и получается, что удачные конструктивные находки разбросаны по боковым и крайне специализированным линиям. Скажем, орган кобры, реагирующий на инфракрасное излучение, обнаруживает температурную разницу порядка 0,001 °C, а электрический орган некоторых рыб реагирует на перепад напряжения около 0,01 микровольта на миллиметр. Глаз человека улавливает отдельные кванты света, осы и пчелы видят в ультрафиолетовом диапазоне, а обоняние некоторых насекомых находится на пороге приема молекулярных колебаний. Киты и дельфины освоили гидролокацию и умеют сравнительно долго обходиться без доступа воздуха – например, кашалоты задерживают дыхание на срок до двух с половиной часов, аккумулируя кислород в так называемых черных мышцах, насыщенных белком особого типа – миоглобином. Разве не соблазнительно взять на вооружение все эти эволюционные находки, беспорядочно рассованные по классам и отрядам? Модифицированный человек научится видеть в темноте и легко обходиться без воздуха, станет гораздо быстрее двигаться и соображать, а его иммунная система будет успешно гасить инфекционные хвори еще в зародыше.

Киты и дельфины умеют сравнительно долго обходиться без доступа воздуха

Пройдет совсем немного времени, и биотехнология, породнившаяся с информатикой, научится создавать искусственные разумные существа, ничем не отличающиеся от естественных, но значительно превосходящие их по целому ряду параметров. Возможно, именно так и выглядит магистральный путь эволюции материи во Вселенной: неживая материя – живая материя – естественные разумные существа – искусственные разумные существа.

Уже первые шаги в космосе показали, насколько человек укоренен в своей земной экологической нише и насколько он хрупок и непрочен за пределами земной атмосферы. Колонизация иных миров потребует реконструкции вида. А когда грань между искусственным и естественным сотрется окончательно, вполне можно ожидать появления высокоразвитых неантропоморфных форм жизни.

Аллели (аллеломорфы, аллельные гены) – разновидности одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках парных хромосом и определяющие варианты развития одного и того же признака.

Антиген– любой чужеродный агент (паразит, бактерия, бактериальный токсин, вирус, пересаженная ткань, мутантная клетка собственного организма, например раковая и т. п.).

Антитела– высокоспецифические белки особого типа, принимающие участие в иммунных реакциях; синтезируются в ответ на проникновение в организм антигена.

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) – система внутриклеточных полостей различной величины и формы, которая управляет ростом цитоплазматической мембраны и принимает участие в обмене белков и углеводов.

Бактериофаг (или просто фаг) – вирус, поражающий бактерии.

Биота– исторически сложившаяся совокупность животных, растений и микроорганизмов, объединенных общей областью распространения.

Вакуоли– внутриклеточные полости, служащие для регуляции давления и выведения наружу продуктов распада.

Вирион (вироспора) – полноценная вирусная частица до ее проникновения в клетку. На этой стадии вирус не обнаруживает никаких признаков жизнедеятельности.

Гамета– половая клетка.

Гаметогенез– процесс развития и формирования половых клеток (гамет).

Гаплоидная клетка– клетка с одинарным набором хромосом (половая клетка).

Ген– элементарная единица наследственной информации, отвечающая за формирование какого-либо признака. Морфологически и структурно представляет собой фрагмент молекулы ДНК.

Генеративная мутация– мутация, вмешивающаяся в генетический аппарат гамет; отражается на последующих поколениях.

Генная (точковая) мутация– мутация, затрагивающая отдельные гены.

Геном– совокупность генов, передаваемых от родительской особи к дочерней.

Геномная мутация– мутация, связанная с изменением числа хромосом.

Генотип– совокупность всех генов, локализованных в хромосомах данного организма. В более широком смысле – совокупность всех наследственных факторов организма.

Генотипическая изменчивость– изменения признаков и свойств организма, обусловленные изменениями наследственной информации (генотипа).

Гетерозиготный организм– организм, в наследственном наборе которого гомологичные хромосомы несут разные варианты (аллели) того или иного гена.

Гибрид– потомство, полученное в результате скрещивания двух генетически различающихся родительских форм.

Гомозиготный организм– организм, в наследственном наборе которого гомологичные хромосомы несут один и тот же вариант данного гена.

Гомологичные хромосомы– парные хромосомы в соматических клетках, отличающиеся высокой структурной идентичностью (даже если различаются между собой по нескольким генам). Одну хромосому ребенок получает от отца, а другую – от матери.