Виктор Цыгульский - Диалектика истории человечества. Том 2

Но есть и другой — преимущественно функциональный аспект, когда компоненты выделяются в зависимости от функций, которые они выполняют все в той же системе гена. На эту особенность гена указали еще в 1929 г. Н. П. Дубинин и А. С. Серебровский.

Позднее С. Бензер выделил в гене три функциональные единицы: цистрон, определяющий структуру одной полипептидной цепи; мутон, вызывающий изменения в явлениях наследственности — мутации; рекон — источник рекомбинации Тем самым было показано, что в гене есть компоненты, отвечающие как за воспроизведение признаков, так и за их изменение, развитие.

Некоторые иностранные и советские авторы видят в генной системе тоже три, но уже других основных компонента объединенных друг с другом по принципу обратной связи, регулон, оперон, цистроны. Регулон производит белок, который воздействует на оперон, открывает или закрывает считывание информации о синтезе белка в структурном гене. При этом регулон сам испытывает воздействие продуктов синтеза в структурных генах той же клетки или других клеток. Характерно, что мутации возможны во всех звеньях генетического аппарата. В силу взаимосвязи компонентов этого аппарата вероятно допущение, что только одна мутация (скажем, в регулоне) необходимо приведет к видоизменению в цистроне, соответственно влекущему за собой синтезирование белка нового качества. А это означает развитие нового признака у организма.

С точки зрения П. Ф. Рокицкого, элементарными генетическими единицами являются: кодон, рекон, цистроп (собственно ген, ген в узком смысле слова), хромосома, геном. Кодон — очень жесткий компонент системы наследственности: каждый из кодонов кодирует определенную аминокислоту, любое изменение хотя бы в одном основании кодопа приводит к мутации. Частота изменений кодопа чрезвычайно редка, а потому она измеряется довольно низкой степенью Вероятности. Достаточно высока и жесткость гена. Характерно, что гены разных хромосом с очень малой вероятностью могут обмениваться участками. Минимальным элементом способного к обмену (рекомбинации) участка гена является ре-кон. Гены образуют хромосому, а совокупность хромосом, их единство — геном. Рекомбинация между различными генами, если они расположены в хромосоме близко друг к другу, или вовсе отсутствует, или свершается с крайне малой частотой, то есть опять-таки маловероятна. Чем дальше гены (участки хромосомы) расположены друг от друга, тем выше вероятность рекомбинации (в пределе она достигает значения 0,5). Как видно, разные авторы предлагают различные варианты членения гена. Однако во всех этих вариантах наличествует цистрон, «отвечающий» за наследственную информацию. И не случайно, что порой само понятие гена подменяется понятием цистрона.

В то же время в современной генетике все более проявляется и другая тенденция — признание системности гена, когда за наследственные признаки отвечают не отдельные автономные единицы хромосомы, а хромосома, ген в целом. Эта тенденция представляется нам наиболее перспективной. Ведь в самой глубокой своей сущности и в самых различных ее проявлениях жизнь есть целостный, системный процесс.

Гены расположены в хромосомах линейно, в строго определенном порядке. Каждый из них занимает четко определенное место. В этом одна из важных причин того, что при наследовании воспроизводится именно данный, а не какой-либо другой организм.

Сказанное вовсе не значит, что этот порядок, строгое расположение генов в хромосоме вечны и неизменны. Живым организмам присуще явление кроссииговера — взаимного обмена участками парных хромосом, который происходит в результате разрыва хроматид — нитей хромосом или соединения этих нитей в новом порядке. Кроссинговер приводит к изменению порядка расположения генов, к перераспределению (рекомбинации) их сцеплений, поэтому он выступает как важнейший фактор изменчивости генов, а тем самым и эволюции живых организмов. Кроссинговер может затрагивать и одну, и обе нити ДНК, и большой участок хромосомы с несколькими генами, один ген или даже часть одного гена.

Характерно, что расположенные в одной хромосоме гены передаются от родителей к потомкам не по одиночке, изолированно, а в комплексе, системе, образуя единую группу сцепления. Каждый организм располагает совокупностью, системой групп сцепления генов. Число этих групп, входящих в генотип, как целостный носитель и передатчик наследственной информации, для нормального, здорового организма вполне определенно и постоянно: оно равно гаплоидному (одинарному) набору хромосом в его половых клетках.

Установлено также, что в геноме яйцеклетки закодирован не фенотип как таковой, как целое, а лишь система правил, по которым он создается, по которым происходит самосоздание дочерней особи на уровне частей клетки, на уровне клеток, тканей и органов. Иными словами, кодируется и передается системообразующая информация, составляющая основу для создания уровней организма, и осуществляется интеграция этих уровней в единую биосистему.

ДНК обладает огромной информационной емкостью. В ДНК млекопитающих, например, содержится 4 — 6 миллиардов бит информации, что соответствует библиотеке в полторы — две тысячи томов '. При этом информация генотипа непременно должна быть избыточной, располагать механизмом коррекции, способностью к неоднократному повторению, устранению помех. В противном случае неизбежно искажение наследственной информации, что исключает точное воспроизведение потомками признаков родителей.

Открытие глубинных основ бытия живых систем, особенно клетки и ее компонентов, механизма передачи наследственной информации послужило поворотным пунктом в исследовании этих систем. Человек получил возможность разделять цепи ДНК и выделять отдельные гены. При изучении ген у низших и высших организмов выявились глубокие различия.

В низших организмах (фагах и бактериях) ген являет собой часть ДНК, в которой последовательность нуклеотидов содержит информацию о последовательности расположения аминокислот, образующих белок. ДНК здесь находится в более или менее свободном состоянии. Что касается РНК, то она, транспортировав наследственную информацию, быстро распадается.

У высших же организмов — иная картина. Их гены не непрерывные, они состоят из отдельных блоков. Блоки эти разделены другими последовательностями нуклеотидов, которые данный блок не кодирует.

Непосредственной матрицей синтеза белка служит информационная РНК. Однако в высших организмах последовательность нуклеотидов в РНК данного типа не является копией последовательности нуклеотидов в ДНК. Она сама состоит из блоков, разделенных промежутками от 10 до 20 тысяч пар оснований.