Для блага человека

Как же так? Ведь мы говорили, что подавляющее большинство генетических изменений, происходящих в живых клетках под действием радиации, оказываются вредными! Это правда. Но наряду с вредными - чисто случайно, а потому очень редко - возникают и полезные. Если для изменения наследственных свойств ограничиваться только облучением соответствующих организмов, ничего хорошего из этого не выйдет. Однако то, что сказано о характере изменений, происходящих под действием радиации, относится и к изменениям, возникающим под влиянием любых других причин и даже вообще без видимых причин. Подавляющее большинство тоже оказывается вредным. Но природа в процессе эволюции безжалостно отметает все эти вредные изменения, а немногочисленные полезные закрепляются и распространяются среди потомства.

То же самое в гораздо более короткие сроки делает человек, создающий новые породы животных и новые сорта растений. Он использует для этого немногочисленные мутации, возникающие в природе. Их мало. Но число их можно во много раз увеличить с помощью облучения.

Таким образом, радиация дает возможность сильно увеличить наследственную изменчивость для использования ее в селекционной работе. Ученые установили, что под влиянием облучения наследственная изменчивость культурных растений возрастает примерно в тысячу раз. Нетрудно представить себе, насколько это расширяет возможности селекционеров.

Но не это самое главное. Основным методом в классической селекции является гибридизация. Чтобы совместить полезные свойства двух сортов, их скрещивают. Но беда в том, что оба сорта отличаются большим числом генов. Стоит их скрестить, как полезные комбинации генов рассыпаются (менделевское расщепление!), и гибридные потомки оказываются хуже любого из родителей. Почти все труды, которые были затрачены на выведение исходных сортов, идут насмарку, и все приходится начинать заново.

Иное дело - искусственные мутации. Часто бывает так: есть замечательный сорт, которому не хватает одного-единственного качества. Например, сорт пшеницы или ячменя, хороший во всех отношениях, обладает повышенной полегаемостью или лишен устойчивости против ржавчины. Скрестить этот сорт с другим, обладающим отсутствующим качеством, - значит разрушить уже имеющийся сорт.

Теперь можно обойтись и без скрещивания. Можно семена улучшаемого сорта облучить, вызвать множество новых мутаций. Большинство будет вредным. Но, скажем, одна или две мутации на тысячу могут дать растению отсутствующее свойство. Хорошие свойства старого сорта остаются в неприкосновенности, к ним добавляется только одно новое. А вызвать несколько тысяч мутаций и провести среди них отбор - дело при современных методах не такое уж трудное. Во всяком случае, игра стоит свеч!

Радиационная селекция - наука очень молодая. Это может показаться странным, так как мутагенное действие радиации было открыто еще в середине 20-х годов. Но многие ученые, зная, что большинство возникающих мутаций вредны, считали применение излучений в селекции совершенно бесперспективным.

Первыми поняли значение радиационной селекции советские генетики. Уже в 1927-1928 годах радиационной селекцией культурных растений занялись А. А. Сапегин в Одессе и Л. Н. Делоне в Харькове. Вскоре методикой рентгеномутаций заинтересовался наш великий преобразователь природы Иван Владимирович Мичурин. Результаты не заставили себя долго ждать. Так, уже в 1938 году Делоне смог сообщить о получении сотен различных радиомутантов у пшеницы и у ячменя. Примерно в то же время А. Н. Лутков получил ряд мутационных форм у ячменя и гороха, М. Ф. Терновский - у табака. Некоторые представляли хозяйственный интерес. Но, к сожалению, эти столь блестяще начатые работы были надолго прерваны. Во главе селекционной работы стали люди, отрицавшие гены и хромосомную теорию наследственности, отрицавшие значение чистых линий, гибридных семян, полиплоидии и, конечно, радиационной селекции. В последние годы эти работы в нашей стране возобновлены и ведутся широким фронтом в десятках научно-исследовательских учреждений.

В конце января 1965 года в аудиториях Московского университета на Ленинских горах собрались после многолетнего перерыва советские генетики. Был организован симпозиум по экспериментальному мутагенезу животных, растений и микроорганизмов. Регламент был очень жестким. Каждому докладчику давалось лишь по 10 минут. И, несмотря на то, что симпозиум был разбит на три секции, заседавшие одновременно утром и вечером, чтобы заслушать все доклады, потребовалось шесть дней!

Я беру тезисы докладов симпозиума, по которым можно составить ясное представление о ведущихся работах. Радиационной селекцией охвачены вое важнейшие сельскохозяйственные культуры: пшеница, кукуруза, хлопчатник, подсолнечник, гречиха, ряд бобовых, овощные, плодовые, древесные и декоративные культуры. Причем это не единичные работы. Так, только одним опытам с пшеницей было посвящено более дюжины докладов.

Чтобы создать новый сорт и внедрить его в практику, требуется время - несколько лет. Нужно не только получить мутации. Надо выбрать из них действительно наилучшие, всесторонне их исследовать, испытать в разных условиях и размножить в достаточном количестве. Шведский ученый А. Густафсон, имя которого известно теперь любому генетику и селекционеру, в какой бы стране и в какой бы области он ни работал, заинтересовался радиационной селекцией почти в то же время, когда Сапегин и Делоне начали свои первые опыты. За эти годы у него появилось много сторонников и учеников, в работу включен ряд учреждений, и, самое главное, она в течение всего времени не прерывалась. И поэтому в Швеции есть сорта, полученные радиационными методами, уже занявшие огромные посевные площади и широко представленные на рынке.

Для блага человека

Можно было бы привести много конкретных примеров получения ценных радиационных сортов сельскохозяйственных растений, у которых продуктивность повышена на 5-10 процентов, а иногда и более. Но мы обратимся к другой области, где радиационная генетика и селекция дали еще более разительные результаты.

Для блага человека

В 1928 году английский ученый и врач Александр Флеминг сделал замечательное открытие. Он установил, что грибок из рода Пенициллиум вырабатывает вещество, убивающее микробов. Это вещество, названное "пенициллин", ныне известно всем. Но хотя открыто оно было в 1928 году, применять его начали только во время второй мировой войны. Это связано, в частности, с тем, что грибок, открытый Флемингом, вырабатывал пенициллина мало, а получить и очистить его было трудно. Чтобы сказать об очень высокой цене, часто говорят "на вес золота". Но первые партии пенициллина стоили гораздо дороже золота. А теперь этот препарат обычнейшее лекарство, доступное каждому.

Такой быстрый прогресс в технологии изготовлений пенициллина стал возможным благодаря применению методов радиационной генетики. Первый штамм пенициллина, найденный Флемингом, обладал досадным свойством: рос только на поверхности питательной среды. Выделял он около 10 международных единиц пенициллина на кубический сантиметр среды. Выходит, для того чтобы получить миллион единиц (а именно столько нужно одному больному), приходилось собирать урожай с питательного бульона, Занимающего площадь 50 квадратных метров! В конце концов чудесный грибок удалось улучшить. Его заставили развиваться в глубинной культуре и давать по 250 единиц на кубический сантиметр. Это было достигнуто с помощью методов обычной селекции. Но потом, как ни бились, улучшить свойства грибков не удавалось.

В Колд Спринг Харборе, неподалеку от Нью-Йорка, находится небольшая генетическая лаборатория, заведовал которой в течение многих лет Милан Демерец - серб по национальности, давным-давно осевший в Соединенных Штатах. Сейчас он уже пожилой человек, и лабораторией руководит один из его учеников, но в те годы ученый был еще в полном расцвете сил. Вообще-то говоря, Демерец стяжал себе всемирную славу исследованиями по генетике (в частности, радиационной генетике) плодовой мушки дрозофилы - объекта, хозяйственного интереса не представляющего.

Демерец не был ни микробиологом, ни врачом. Но опыт и знания радиационного генетика здесь оказались важнее. Он применил свое умение, отточенное в опытах на дрозофиле, и с помощью рентгеновых лучей получил новый штамм, продуктивность которого составляла 200 процентов по сравнению с исходным! Этот штамм в течение нескольких лет был основным продуцентом пенициллина в промышленности. Двести процентов - такого прироста урожая селекционеры растений не знают! Это не удивительно. Во-первых, в растениеводстве имеют дело с растениями, которые селекционировались в течение столетий, - их уже трудно значительно улучшить. Во-вторых, у сельскохозяйственных культур необходимо вести отбор по нескольким признакам, а у продуцентов антибиотиков важен, как правило, только один.

Для блага человека

Работа с пенициллином продолжалась. Все существовавшие штаммы обладали одним досадным свойством. Кроме пенициллина, они выделяли желтый пигмент. Очистка пенициллина стоила дорого, и в результате терялась значительная доля ценного продукта. Применив ультрафиолетовые лучи, удалось получить мутацию, которая не производила желтого пигмента. Правда, и пенициллина она давала меньше. Однако получение у этого штамма нескольких новых мутаций позволило не только достичь прежней продуктивности, но и превзойти ее. В конечном счете в результате работ американских селекционеров был получен пенициллин, дающий 3000 единиц на кубический сантиметр. (Сравните это с 10 единицами у первого штамма, открытого Флемингом!)

В Советском Союзе с самого начала оценили значение селекции продуцентов антибиотиков. Во Всесоюзном институте антибиотиков была организована лаборатория селекции, во главе которой стал Сое Исаакович Алиханян. Так же как Демерец, он до войны занимался генетикой дрозофилы. И ему пригодился дрозофильный опыт. Достаточно сказать, что в этой лаборатории был получен штамм пенициллина "Новый гибрид" (также с помощью лучей!). Этот штамм давал вместо 3000 единиц, продуцируемых лучшим американским штаммом, целых 5000! С. И. Алиханян с сотрудниками занимались не только пенициллином. Они улучшили качества большинства других грибков, вырабатывающих антибиотики, причем добились выдающихся результатов. Так, с помощью рентгеновых лучей им удалось повысить выход альбомицина ни много ни мало - в шесть раз!

Селекция сельскохозяйственных растений и производство антибиотиков - далеко не единственные области, где радиационная генетика привела и еще приведет к важным результатам. Та же работа ведется и с микроорганизмами, вырабатывающими витамины (особенно такой важный, как В₁₂) и другие ценные пищевые и технические вещества. Методами радиационной генетики можно изменять свойства болезнетворных вирусов и микробов для создания "живых вакцин". Вызывая гибельные мутации у вредителей сельского хозяйства, размножая их и выпуская в природу, можно добиться того, что вредители сами начнут вымирать.

Это только немногие из тех перспектив, которые открываются перед радиационной генетикой. Уже сейчас можно сказать, что мало было открытий, сослуживших людям такую службу, как открытие, сделанное генетиками в двадцатых годах нашего века, - Меллером и Стадлером в Соединенных Штатах Америки и Надсоном и Филипповым в нашей стране. И хотя больше всех из этих первооткрывателей для развития радиационной генетики сделал Меллер, ныне лауреат Нобелевской премии, приоритет в открытии мутагенного действия радиации принадлежит двум скромным ленинградским ученым - Надсону и Филиппову.