Знание-сила, 2002 № 08 (902)

Но когда исследования перешли на молекулярный уровень, выяснилось, что граница между признаками и наследственными задатками здесь может быть зыбкой, в зависимости от того, что считать признаком. Например, число, клеточная топография и разные воплощения размноженных защитных внехромосомных сегментов ДН К при действии яда – это и наследственный элемент, и признак одновременно. В большинстве практических случаев можно исходить из того, что вызванные средой или физиологической нагрузкой вариации признака (к примеру мышцы тяжелоатлета) не наследуются, однако сложности возникают, если исследования переходят на клеточный или молекулярный уровень.

Приведем еще один пример «молекулярной жирафы» из области медицинской генетики. Недавно была открыта группа болезней, связанных тем, что в ДНК образуются особые островки тринуклеотидных повторов, которые самопроизвольно, в силу неясных еще внутренних свойств аппарата воспроизведения ДНК увеличиваются в размерах в ряду поколений. Совсем как шея у жирафы. Только последствия такой автоматической или автогенетической экспансии повторов получаются печальные. В 1943 году была описана сцепленная с полом умственная недостаточность, поражающая в основном мужчин. В 1969 году было найдено, что у таких пациентов X-хромосома обладает повышенной ломкостью в одном определенном районе. Значительная часть мужчин, носителей мутантного гена, не заболевают. Однако, пройдя одно поколение через дочерей, хромосома с мутантным геном неизменно вызывает заболевание у мальчиков-внуков. Происходит предсказуемое автоматическое усиление действия мутации в ряду поколений. Подобные факты были замечены медиками давно, но генетики склонны были считать такое пред мутационное состояние или «упреждение» болезни предрассудком.

В 1991 году ген, приводящий к синдрому возрастающей в поколениях умственной отсталости, был клонирован. Клонирование во многом позволило понять удивительные семейные особенности наследования. Оказывается, в структуре ДНК этого гена в норме у всех людей есть островки тринуклеотидных повторов (ЦГГ или цитозин – гуанин – гуанин). Если повторов от 6 до 46 – это в пределах нормы. Если число этих же повторов составляет 52-100, то ситуация уже предмутационная, с высокой предрасположенностью к заболеванию мужских потомков. Причем, чем больше блок повторов, тем выше вероятность, что у потомков мутация умственной недостаточности проявится полностью. При числе повторов в гене 200-250 у всех мужчин, носителей такого блока, возникает умственная отсталость.

В этом случае мы имеем еще один аналог «молекулярной жирафы» Ламарка. Достаточно только представить вместо усиления умственной отсталости увеличение шеи жирафы… Так что права оказалась дочь Ламарка, пророчившая, что потомки оценят отвергнутые идеи ее великого отца.

Наследование приобретенных признаков становится правилом в тех случаях, когда видимый признак зависит от соотношения в клетке постоянных и необязательных или факультативных элементов генома. Следующий пример – наилучший для доказательства этой мысли. Французские генетики еще перед войной нашли, что некоторые линии плодовых мушек дрозофил отличаются необычной чувствительностью к углекислому газу. На обычных дрозофил углекислый газ действует, как наркоз, от которого они быстро отходят, если газ убрать. Мухи же из чувствительных линий падают замертво после нескольких секунд воздействия. Этот признак наследовался по материнской линии.

Оказалось, что при инъекции цитоплазмы этот признак можно было передать, как инфекцию, другим особям, даже из близких видов. Тогда как при совместном проживании в течение ряда поколений дрозофил из чувствительных и нечувствительных линий никакого заражения не происходит.

Неканонические наследственные изменения, сезонные с амплификоцией генов под действием отбора и цитостатинам.

Разгадка парадокса прояснилась, когда было найдено, что признак чувствительности зависит от численности и скорости размножения внутриклеточного вируса «сигма» (он напоминает по форме вирус бешенства у млекопитающих), который населяет дыхательные пути и усиленно размножается при образовании яйцеклеток. С ними он вертикально передается из поколения в поколения. Наружу, за пределы клеток-мишеней, вирус не выходит, поэтому он в обычных условиях не инфекционен.

Вот здесь – внимание. Если взять дрозофил из чувствительных линий и в самом начале их развития подействовать краткое время повышенной температурой, то размножение вируса блокируется. В результате появившиеся на свет дрозофилы из чувствительных становятся устойчивыми (вируса больше нет!), и этот новый для данной линии признак устойчивости наследуется. Теперь представим, что мы ничего не знаем о внутриклеточном вирусе-сожителе. Формально ситуация такова: внешнее воздействие в ходе раннего этапа развития привело к появлению нового признака, который наследовался. Подобное наследование, повторим, весьма вероятно в тех случаях, когда некие наследственные особенности зависят от числа и распределения по геному разных семейств мобильных элементов. А они обнаружены уже у всех организмов!

Неменделевское наследование признака, который зависит от популяции факультативных элементов генома. Признак С0г – чувствительности – вызван присутствием в цитоплазме дрозофил вируса «сигма». Наследование цитоплазматическое. После действия температурным шоком на ранних стадиях развития размножение вируса блокируется, и выросшие особи становятся устойчивыми к вирусу («наследование приобретенных признаков»).

«Кто меня волшебной властью // Из ничтожества создал? // Душу мне наполнил страстью // Ум сомнением взволновал».

Этот вечный вопрос, мучивший Пушкина, теперь из философской и теологической сферы стал предметом острых обсуждений и даже законодательного регулирования. Не потому, что мы лучше, чем библейские мудрецы или Пушкин, понимаем, что и как из ничтожества создает Душу и Ум.

А потому, что эмбриология и генетическая инженерия приблизились к опасному манипулированию гаметами, зиготами и эмбрионами. Стали актуарными дискуссии, какой момент считать начатом развития – образование зиготы (момент слияния женской и мужской гамет), прикрепление зиготы к материнскому лону (конец 2-й недели оплодотворения) или же еще месяц спустя, когда проступают контуры будущих органов.