В мире микроорганизмов. Еще о генах

Много важных открытий было сделано исследователями, работающими с микроорганизмами: вирусами, бактериями, низшими грибами. Один из фагов (см. ст. «Микробы») имеет тело грушевидной формы, заканчивающееся небольшим «хвостом». Стенки тела и хвостовой отросток состоят из белка. Внутри тела помещается молекула ДНК. Когда фаг нападает на бактерию, он растворяет с помощью ферментов, находящихся в «хвосте», оболочку бактерии и «впрыскивает» внутрь бактерии молекулу ДНК, причем белки, составляющие тело фага, остаются снаружи на оболочке бактерии.

Попавшая внутрь бактерии молекула ДНК фага путем ауторепродукции размножается, и в результате повторной ауторепродукции в теле бактерии образуются несколько сотен дочерних молекул. Эти молекулы начинают синтезировать белки фагов. Белки соединяются с дочерними молекулами ДНК. Тело бактерии разрушается, а молодые фаги готовы для нападения на другие бактерии.

Открытие размножения фага имеет двоякое значение: 1) блестяще подтверждает роль ДНК в передаче наследственной информации; 2) подчеркивает единство основных жизненных процессов, и прежде всего синтеза специфических белков, который теперь показан для всех ступеней органической жизни — от вирусов до человека включительно.

Было выяснено, что у бактерий и фагов в состав хромосом входят только молекулы ДНК. Такие организмы называются протокариотами. Хромосомы высших форм (эукариотов) содержат и ДНК и белки. Загадка индивидуального развития состоит в том, что полноценная генетическая программа имеется как в оплодотворенном яйце, так и во всех соматических клетках взрослой особи. Это показывает, что дифференцировка при развитии обусловлена тем, что разные гены и их системы активизируются в разное время. Сейчас открыты особые гены-регуляторы, которые управляют активностью структурных генов, обеспечивающих синтез белков. Они сами входят в состав особых систем (оперонов). У эукариотов регулировка генов частично связана с влиянием белков-гистонов, входящих в состав хромосом.

Еще несколько слов о генах. Ученые выяснили материальную природу генов. Оказалось, что гены представляют собой участки в длинной молекуле ДНК, причем в одной молекуле могут заключаться тысячи таких генов. Каждый из генов определяет тот или иной вид наследственной информации, заключающийся в молекуле ДНК. Так, есть гены, вызывающие карликовость у человека; гены, от которых зависит устойчивость или неустойчивость к антибиотикам у бактерий; гены, повышающие или понижающие количество аминокислот, и т. п.

Сегодня ученые, работающие в области молекулярной генетики, располагают громадным числом новых методов, сложным лабораторным оборудованием для химических и физических анализов. Они достигли блестящих результатов. В 1968—1969 гг. химическим путем впервые был синтезирован один из генов дрожжевой клетки. Этот пример показывает, какие широкие горизонты открывает в науке применение методов современной молекулярной генетики. В 1971—1972 гг. установлено, что гены могут синтезироваться только с помощью особого фермента, названного обратной транскриптизой.

Молекулярная генетика помогает решать и чисто практические задачи. Так, генетическая селекция микроорганизмов имеет очень большое значение для производства антибиотиков, витаминов, аминокислот, белков и других веществ. На использовании радиационных и химических мутантов микробов, которые в сотни и тысячи раз продуктивнее исходных диких форм микробов, основывается новый вид биологической промышленности. Качественно новые перспективы для сельского хозяйства и медицины открывает генетическая инженерия, которая использует синтез генов и введение их в организмы, а также управление законами мутаций.

Важнейшую роль в наши дни играет связь генетики с селекцией и эволюционной теорией Ч. Дарвина. Советские ученые-селекционеры И. В. Мичурин, Г. Д. Карпеченко, Н. В. Цицин разработали теорию отдаленной гибридизации растений и осуществили замечательные эксперименты в этой области. В 1926 г. советский ученый С. С. Четвериков обосновал современное учение о генетике популяций (групп особей). Так было положено начало новой области биологической науки, в которой слились генетика и эволюционное учение.

Популяционная генетика изучает действие основных факторов эволюции — наследственности, изменчивости и отбора — в конкретных условиях внешней среды, в популяциях. Большое значение генетика популяций приобрела для изучения человека. Она изучает распространение среди людей наследственных болезней, разнообразия групп крови и других наследственных особенностей.

Развивается космическая генетика, исследующая влияние факторов космического полета (космических лучей, невесомости и др.) на наследственность организмов, медицинская генетика, генетика человека. Изучается роль генов в процессах индивидуального развития особи, влияние изменений во внешней среде на наследственность у человека и других организмов. Есть и другие важнейшие направления в генетике.

перейти к началу страницы