Николай Лучник - Невидимый современник

И я боюсь, что если скажу: человеческий мозг состоит из 15 миллиардов клеток, мало кто сможет ясно осознать, как это много или, с другой стороны, насколько мелки клетки. Должен признаться, что и я вполне ясно, зрительно, не очень-то представляю эти величины. Приходится сравнивать. Но и это не просто. Можно сказать, что клеток в мозгу примерно раз в пять больше, чем людей на Земле. Но вы представляете себе население нашей планеты?

А понять, что клетки малы — очень важно. Пусть даже останется не совсем ясным, насколько они малы, достаточно помнить, что они очень-очень малы, меньше всего того, с чем нам приходится иметь дело.

Это нужно, чтобы представить себе всю тонкость сложной клеточной организации. Организм человека достаточно сложен. Во всяком случае, мы им очень гордимся, считая почти верхом совершенства. Но ведь человек, как любое другое живое существо, вырастает из одной-единственной клетки — оплодотворенного яйца. И все наследственные признаки организма, вся информация о его строении, свойствах, развитии заложена в этой клетке, точнее, в небольшой ее части.

Живая клетка — мешочек, заполненный вязкой жидкостью. В этой жидкости, протоплазме, плавают мелкие частички — митохондрии и микросомы (в них-то и происходит большая часть процессов, которые называют обменом веществ). Среди них, окруженное тончайшей оболочкой, находится ядро клетки, также заполненное жидкостью, похожей на протоплазму. А в этой жидкости, кариоплазме, плавают тончайшие нити. Их называют хромосомами, и с ними нам частенько придется встречаться в дальнейшем.

Число хромосом в клетках разных видов организмов может быть очень различным. Так, в клетках лошадиной аскариды лишь по одной паре хромосом, у растения Гаплопапус грацилис — две пары, а у некоторых птиц или бабочек число их может достигать нескольких сотен. В клетках человека содержится по 23 пары хромосом.

Двадцать три пары, то есть сорок шесть штук. Но их действительно 23 пары, потому что в каждой клетке содержится по две хромосомы каждого сорта. Не ассоциируется ли это с менделевскими гипотетическими факторами (теперешними генами)? Пожалуй. И это не случайно, хотя хромосомы и гены — далеко не одно и то же.

Итак, каждая клетка содержит удвоенный набор хромосом. Но это не совсем так, потому что есть одно исключение из общего правила. Это исключение — зародышевые клетки. Клетки размножаются путем деления. Делению предшествует удвоение числа хромосом. Поэтому в каждой новой клетке оказывается то же самое, всегда постоянное число хромосом. Но при созревании половых клеток одно из делений происходит довольно своеобразно, в результате чего в зрелую клетку попадает только половинный, точнее — одиночный набор хромосом.

Оплодотворение, предпосылка для возникновения нового организма, состоит в слиянии двух половых клеток: мужской и женской. Поэтому в оплодотворенном яйце — зиготе, зачатке будущего организма, восстанавливается нормальное, парное число хромосом. Естественно, что один из членов пары всегда оказывается полученным от матери, другой — от отца. И снова мы видим, что хромосомы ведут себя точно так же, как гипотетические менделевские факторы (гены).

Но, конечно, ставить знак равенства между генами и хромосомами нельзя. Ген определяет один признак. У человека 23 пары хромосом. Но разве все наши свойства можно свести к 23 признакам? Вот если мы скажем, что все гены (а их несколько тысяч) находятся в хромосомах, то будем гораздо ближе к истине. Действительно, ген — это небольшой участок хромосомы.

Клетки, мельчайшие частицы живого, атомы жизни, хотя и состоят из многих миллиардов атомов, все же очень малы. И тем не менее эта крупинка, этот микроскопический мешочек, наполненный вязкой жидкостью, — хранилище полной информации о наследственных свойствах взрослого организма!

Только что мы говорили о малой величине живых клеток. Но среди этих микроскопических пузырьков встречаются и исключения. Например, иногда я на завтрак съедаю две клетки и бываю сыт до обеда. Вы, конечно, догадались: это яйцеклетки курицы, куриные яйца. Яйцеклетки, женские половые клетки, вообще отличаются гигантскими размерами. Мужские же клетки, сперматозоиды, наоборот, относятся к числу самых мелких. У человека яйцо по сравнению с куриным невелико, оно составляет в поперечнике всего лишь около десятой доли миллиметра. Однако по своему объему превышает мужскую клетку в 80 тысяч раз. У курицы это соотношение — около триллиона, у страуса — еще больше…

Но как же согласовать такое несоответствие в размерах с тем общеизвестным фактом, что потомки в равной мере похожи на обоих родителей? Действительно, если бы наследственными свойствами обладало все вещество клетки, то все люди и другие животные практически были похожи только на своих матерей.

Если сравнивать объем не клеток, а клеточных ядер, то разница между мужскими и женскими половыми клетками окажется гораздо меньше. А вот объем, занимаемый в этих клетках хромосомами, в точности одинаков! И это обстоятельство (наряду со многими другими) служит одним из веских доводов в пользу того, что гены, материальные носители наследственности, находятся действительно в хромосомах.

Но что же представляют собой гены, эти удивительные атомы наследственности?

В рассказах о приключениях Шерлока Холмса и его многочисленных подражателей нас привлекает не то, что злодея он находит. Ведь если бы он просто застал виновного на месте преступления, результат был бы тот же, но об этом не стоило бы писать. Нас восхищает в этих рассказах то, что Холмс приходит к правильным выводам на основании анализа косвенных улик, иногда даже очень косвенных.

Это же влечет многих людей в науку. У кого из нас в детстве не вызывал зависти и восторга рассказ о том, что Леверрье открыл Нептун, не глядя в телескоп, сидя в своем кабинете? И не только открыл новую планету, но и точно указал место на небосводе, где ее следует искать.

История изучения гена полна подобных подвигов. Так, американский биолог Томас Гент Морган вместе со своими немногочисленными сотрудниками, не видя генов, не зная, что они представляют собой с химической точки зрения, смог сказать, как именно расположены они в хромосомах, где именно находится определенный ген, ответственный, например, за цвет тела или форму глаз.

«Когда мы раскупорили одну из бутылок, то в первом стакане обнаружили трех утонувших мух, — так начал свой рассказ Вениамин Франклин, известный ученый и политический деятель. — Я когда-то слышал о том, что утонувшие мухи оживают под лучами солнца, и потому предложил поставить с ними опыт. Мы выставили их на солнце, на том же ситечке, с помощью которого выловили их из стакана, и стали наблюдать. Меньше чем через три часа две из них стали постепенно возвращаться к жизни».