Николай Дубинин - Тайны наших генов

Правда, из отдельной клетки надо еще получить целое растение. Но пути решений такой задачи уже известны. Да что там из клетки. Взрослое растение выращивают даже из протопласта - клеточной структуры, лишенной оболочки. Опубликован научный доклад, в котором говорится, как в результате метаморфоз круглого зеленого протопласта - одевания его оболочкой, деления и дифференцировки - возникает своего рода искусственное "семечко". Оно дает корни и листья, и в результате вырастает цветущий табак.

- Николай Петрович, а какие конкретно задачи стоят сегодня перед генетической инженерией?

- Если детализировать "биолого-инженерные" задачи, то можно определить среди них несколько наиболее существенных: - выделение генов и их структур; - синтез генов химическим или биохимическим путем; - направленная модификация наследственных комплексов под влиянием искусственно созданных условий; - регуляция активности генов; - их копирование; - их перенос в наследственный аппарат других организмов.

Первая из перечисленных мною задач - выделение гена - уже решена сегодня. Можно сказать, что и синтез гена в принципе тоже удался. Успех этот достигнут был в 1970 году, когда индийскому ученому X. Коране удалось "собрать" ген дрожжевой клетки, содержащей всего 77 азотистых оснований.

Такой короткий отрезок ДНК с заданной последовательностью оснований синтезировали химически. Так появился первый ген, созданный человеком.

Конечно, это большой успех, предвещающий начало новой, фантастической эры генетики, однако он несколько меркнет перед сложностью строения генов и их комплексов даже у самых простых форм жизни. Ведь даже у простейших вирусов в состав ДНК входит 5500 азотистых оснований, составляющих приблизительно 17 генов. Что же касается синтеза единицы жизни - клетки, то трудности тут возрастают неимоверно.

Но, как я говорил выше, кроме химического, есть еще и биохимический синтез. Интересные работы в этом направлении проведены группой сотрудников нашего Института общей генетики АН СССР и Института молекулярной биологии и генетики АН СССР. Кратко скажу, как мы решали эту задачу.

Для высших организмов из-за очень сложной организации их наследственного аппарата создание генов пока возможно с помощью только одного вида биохимического синтеза - ферментативного. Ибо сейчас уже открыт и выделен особый фермент - так называемая обратная транскриптаза, синтезирующая ДНК на РНК как на матрице.

Судя по всему, вам это не совсем понятно, поэтому постараюсь пояснить. В клетке присутствует целый набор информационных РНК (и-РНК). Они представляют собой комплементарные копии соответствующих индивидуальных генов. И если одну из таких индивидуальных РНК использовать в качестве матрицы для обратной транскрипции, то ДНК - продукт этой транскрипции будет соответствующим индивидуальным геном.

Таким образом, решение задачи сводится к выделению из клеток индивидуальной информационной РНК (и-РНК). Для этого обычно берут клетки, в которых синтезируется в основном один какой-либо белок. Например, клетки железы шелкопряда вырабатывают преимущественно фибрин шелка, клетки хрусталика глаза - кристалины, ретикулоциты - гемоглобин и т. д. В частности, глобиновая и-РНК была применена в качестве матрицы для синтеза структурных генов, кодирующих в высших организмах первичную структуру соответствующих белков.

Работы по синтезу структурного глобинового гена кролика ведутся в нашем институте не так давно. За это время удалось выделить индивидуальную глобиновую и-РНК. Принципиальные основы методов нам были известны из научной литературы. Однако эти методы удалось существенно изменить и упростить. Так что теперь мы располагаем чистой глобиновой и-РНК в количествах, достаточных для дальнейших исследований.

На выделенной и-РНК как раз и был синтезирован структурный глобиновый ген кролика. В нашей стране такая работа проделана впервые. Теперь перед нами открываются широкие возможности по изучению наследственного аппарата высших организмов.

- Некоторые ученые иногда заявляют, будто человечество как биологический вид клонится к угасанию. Чем же вызван такой пессимистический прогноз?

- Такое мнение действительно встречается. И люди, отстаивающие это мнение, в основном указывают на якобы ослабленное действие естественного отбора. Ведь современная медицина сохраняет жизнь миллионам людей, которые в условиях полудикого существования, конечно, не выжили бы. Поэтому-то и появились утверждения, что в каждом последующем поколении становится все больше людей, отягощенных различными наследственными недугами и дефектами. Накопление вредных генов будто бы и ведет к постепенному вырождению человеческой расы.

Иные сторонники этой точки зрения идут еще дальше. Они утверждают, что общество якобы расслаивается на группы генетически "ценных" и "неполноценных" людей. Носители разных типов генов дают начало разным классовым группировкам.

А раз так, то никакая социальная среда не исправит биологических пороков "неполноценных" классов. Политическая направленность подобных утверждений совершенно ясна: они призваны отвлечь людей от борьбы за лучшую жизнь.

Давайте разберем эти доводы по порядку. Действительно, биологи оперируют понятием "генетический груз". Он есть у самых различных животных и растений. В ходе эволюции в наследственном аппарате отдельных особей могут происходить и нередко происходят отклонения, мутации. Без них ни один вид, как мы уже выяснили, не смог бы приспосабливаться к меняющимся условиям существования. Но мутации, как известно, бывают не только полезными, но и вредными. На свет появляются существа с врожденными дефектами - это своеобразная плата за сохранение вида в целом.

Обычно уровень генетического груза стабилизируется. Он Bысок, если отбор отметает всякую изменчивость, а это чаще всего бывает у диких животных и растений. У них большая часть мутаций вредна.

В человеческом обществе ситуация иная. Конечно, и люди приносят генетические жертвы. Наследственные дефекты разной степени есть у 4 процентов детей. Но при сохранении современного темпа мутаций уровень генетического груза не увеличится ни в одном из будущих поколений. Надо только охранять генетические структуры от вредных воздействий.

Остальная часть мутаций создает огромное, ни с чем не сравнимое разнообразие по группе крови, цвету волос и глаз, строению наружного уха, форме носа и т. д. Изменчивость такого рода людям нисколько не угрожает.

Медицинская генетика сегодня имеет дело с распознаванием и лечением наследственных болезней, то есть с теми изменениями у человека, которые входят в состав его генетического груза. В перспективе мы видим возможность замещения больного гена, подобно тому как ныне пересаживают здоровую почку на место больной. .