Николай Дубинин - Вечное движение (О жизни и о себе)

Разработка вопроса о механизмах, регулирующих действие генов,- это один из величайших вопросов современной генетики, и он находится в начале своей истории. Обнаружены вещества в цитоплазме клетки, которые способны активировать гены. Известны также вещества, которые депрессируют их действие. Однако как осуществляется целостное, направленное, под действием генетической программы развитие особи и жизнь клетки в целом, это пока остается неясным.

В результате всех новых открытий перед исследователями предстала картина сложной жизни клетки как целостной структурно-биохимической системы, регулируемой генетической программой. Суть этой системы еще далеко не познана. Однако соединенные прорывы генетики и молекулярной биологии, появление каждого из которых обогащало биологию, позволили уже в наши дни решать крупнейшие вопросы, подводящие нас к познанию сущности жизни и ее происхождения. Оказалось возможным выделить отдельный физически изолированный ген из клетки, что было сделано в 1969 году.

Ранее было показано, что многие вирусы содержат молекулу ДНК. При заражении эта молекула ДНК размножается и убивает клетку. Есть, однако, особая категория так называемых умеренных вирусов, которые входят в клетку и сразу не приступают к размножению. Они внедряются в молекулу ДНК хозяйской клетки и долго пребывают в ней, участвуя в ее репродукции. Это явление получило название лизогении. Было использовано свойство двух разных вирусов садиться с разных сторон одного определенного гена бактериальной клетки. Ген был блокирован двумя частицами вирусов. При определенных условиях особый фермент откусывал два конца молекулы ДНК, выделяя этим блокированный ген.

Предстоящие успехи в выделении генов обещают громадные практические последствия. Введение нормальных генов в клетки наследственно больных людей будет радикальным лечением. Гибридизация растений, животных и микроорганизмов благодаря методу введения изолированных генов приобретает неограниченные возможности.

Принципиальный шаг в искусственном создании генов чисто химическим путем сделали в 1970 году. Особым образом изучили последовательность азотистых оснований в одном коротком гене дрожжевой клетки, содержащем всего 77 азотистых оснований. Такой короткий отрезок ДНК с заданной последовательностью оснований синтезировали химически. Это был первый ген, созданный человеком.

Несмотря на громадное значение первого синтеза гена, этот успех еще невелик перед лицом всей сложности строения генов и их комплексов даже у самых простых форм жизни. Первой формой жизни, которую удастся синтезировать, будут вирусы. Однако даже у простейших вирусов имеется ДНК, в состав которой входит 5500 азотистых оснований, составляющих приблизительно 17 генов. Таким образом, от простого гена до простейшего вируса лежит еще большая дорога трудных свершений. Что же касается клетки, которая, собственно, и является единицей жизни, могущей существовать самостоятельно, то трудности ее синтеза возрастают неимоверно.

Наряду с крупнейшими успехами в изучении фундаментальных вопросов генетика, развиваясь в связи с практикой и с запросами жизни, вошла заметным элементом в производительные силы человечества в области сельского хозяйства и медицины. Вся селекция растений и животных строится ныне на использовании законов наследственности и изменчивости, установленных генетикой. Кроме того, что генетика является научной основой селекции, ее многие экспериментальные и теоретические разработки послужили целому ряду скачков в производительности ряда домашних животных и растений.

Генетика мощного развития гибридов - гетерозиса, методы его получения, его эффективность были изучены в лабораториях экспериментальной генетики. В настоящее время этот способ разведения растений стал основным производственным приемом при посевах кукурузы, овощных, лесных и других культур. Использование гетерозиса преобразило производство. Вслед за гибридной кукурузой разведение гибридных, так называемых бройлерных, цыплят завоевало весь мир. Мясное откормочное свиноводство и откорм крупного рогатого скота также переводятся на пути использования гетерозисных гибридов.

Скрещивание географически удаленных форм было использовано селекционерами для создания новых сортов пшеницы. Использование мутационной формы кукурузы, которая резко повысила в зерне уровень важнейшей для питания животных аминокислоты - лизина, привело к новой революции в возделывании этого растения.

Мы являемся свидетелями важнейшего современного движения коренных переделок генетической природы растений. Эти переделки получили названия зеленых революций. В нашей стране они идут (после первой зеленой революции подсолнечника, осуществленной В. С. Пустовойтом) по пшенице, кукурузе, сахарной свекле и по другим растениям.

По Мексике, Индии, Филиппинам и по ряду других стран триумфально шествует зеленая революция по возделыванию риса и пшеницы. Это было достигнуто путем использования мутаций карликовости, при котором энергия роста переключается на развитие колоса. В Индии получен замечательный сорт пшеницы после воздействия на зерно радиацией.

Широчайшее развитие получили методы искусственного вызывания мутаций под влиянием радиации и химических соединений. Более 80 радиационных сортов растений уже вошло в производство. Путем экспериментальной полиплоидии у любого растения в его клетках можно изменить число хромосом. Этим путем создана триплоидная сахарная свекла, новые сорта картофеля, табака, декоративных растений и лесных пород.

В наше время успехи генетики - это маяк для продвижения селекции растений и животных. Только соединив воедино генетику и селекцию, можно получить тот сплав наук, который обеспечит нужный для человечества громадный рост пищевых и технических ресурсов. Население земного шара растет исключительно интенсивно. Через 30 лет на земле будет жить 7 миллиардов человек, то есть в 2 раза больше, чем в наше время. Количество пахотной земли на человека уменьшится в 2 раза. В этих условиях необходимо резко поднять производительность и качество сортов и пород. Этот фактор сыграет выдающуюся роль при регуляции роста пищевых ресурсов земли.

Огромное значение имеют успехи генетики для создания новой отрасли биологической индустрии, связанной с промышленным использованием микроорганизмов. Микроорганизмы и вирусы встали в центр внимания фундаментальной генетики, когда наступила эпоха молекулярной биологии. Наследственность и изменчивость этих форм является предметом самого глубокого изучения. Используя новые методы, селекция нужных форм микроорганизмов достигла небывалой высоты. Это облегчено также и тем, что при селекции микробов можно использовать миллионные и миллиардные популяции, что резко увеличивает эффективность селекции.