Учёные работают над искусственным изменением любой группы донорской крови на первую

Индикаторы на повязке покажут стадию заживления раны

Искусственный интеллект превзошел дерматологов в диагностике меланомы

Выяснена причина ревматоидного артрита

Николай Васильевич Склифосовский - выдающийся русский хирург

Новое искусственное сердце не уступает по качеству донорскому

Для оказания медпомощи в Арктике разрабатывают морозоустойчивые кровезаменители




Названы 5 наиболее опасных для сердца медикаментов

Средство для иммунитета признано лекарством от рака

Учёные создали прибор для распознавания вкуса и токсичности лекарств

Небольшие дозы виагры снижают риск рака

Хинное дерево и Вторая мировая война

Российский препарат от миелоидного лейкоза признан в США

Чувствительный к глюкозе наногель успешно борется с гипергликемией у крыс




Ученые нашли генетические сигнатуры биологического старения

Пожилые водители на дороге оказались не опаснее своих молодых коллег

Употребление в пищу зеленых листовых овощей замедляет старение мозга

Кожа разных людей стареет неодинаково

Найден новый белок, регулирующий длину теломер

Ожирение в пожилом возрасте укорачивает жизнь на 3,5 года

Дольше остальных живут люди, у которых большое количество родственников и социальных связей


НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    СЛОВАРЬ-СПРАВОЧНИК    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Подводные камни

На пути первых картографов хромосом растений и животных встречалось немало трудностей. И одна из них - получение аллельных генов.

Аллели появляются на свет в результате мутаций, а мутации - это изменения наследственных признаков, которые возникают под воздействием факторов, травмирующих наследственное вещество клетки.

Мутации почти всегда вредны для организма и, как правило, рецессивны. Ведь мутация-это следствие удара (пусть невидимого) по наследственному веществу, а ударяя по какой-либо системе, вряд ли можно всерьез рассчитывать на улучшение ее работы. Только резкие изменения внешней среды и условий жизни делают мутацию полезной. Например, при пересадке пшеницы из влажной в засушливую зону очень кстати оказывается мутация, сообщившая культуре засухоустойчивость. Естественный отбор выделит этот новый признак и закрепит его в потомстве. Постепенно мутация станет нормой. Так появляется новый сорт растения. Но при отсутствии изменений среды мутации обычно неблагоприятны и рецессивны.

Получение и изучение мутаций стало базой для составления карт хромосом. Но среди высших организмов самопроизвольная мутация-редкость чрезвычайная. Известные случаи можно перечислить по пальцам. Между прочим, как полагают, одна такая мутация произошла у английской королевы Виктории (1819-1901 гг.): хотя среди ее предков не было случаев гемофилии, болезни несвертываемости крови, потомки ее унаследовали фактор, ведущий к этому заболеванию (гемофилия передается только по женской линии).

Разумеется, об экспериментах на королевах, да и вообще на людях не может быть и речи. Генетика всегда имела дело с растениями, плодовыми мушками и домашними животными. Но даже здесь обнаружить мутацию непросто, искать ее иногда приходилось годами. Уже знакомый нам Мюнтцинг за тридцать лет всего два раза встретил самопроизвольные мутации в чистых линиях одного из сорняков. И это не единственный пример.

Положение улучшилось, когда исследователи научились вызывать мутации искусственно. Оказалось, что облучение плодовой мушки рентгеновыми лучами позволяет увеличить частоту мутаций в десятки и даже в тысячи раз. Так заявил ученый Меллер на Международном генетическом конгрессе в Берлине в 1927 году. Это открытие послужило новой ступенькой, став на которую, генетика получила метод, раздвинувший рамки ее возможностей.

Искусственно вызванные мутации назвали индуцированными, в противоположность самопроизвольно возникающим в природе, спонтанным мутациям.

Но индуцированные мутации не убрали всех препятствии с дороги ученых. Ведь даже если в одном из генов произошла мутация, можно и не узнать о ней. Взять, к примеру, ту же дрозофилу. У нормальной мушки глаза красные, как два огонька. Представим себе, что ген, командующий цветом глаз, мутировал и не способен больше давать окраску. Об этой метаморфозе можно узнать по появлению в потомстве белоглазых мушек. Но можно и не узнать. В этом-то и состоит вся мудрость природы, снабдившей живую клетку двойным набором хромосом.

Сначала все будет так, как надо. В половых клетках дрозофилы окажется хромосома с геном белоглазости. Но вот после оплодотворения она объединится с нормальной хромосомой, и из клетки разовьются нормальные мушки, несмотря на то, что одна из хромосом - с "белоглазым" геном. Дело в том, что неизмененные гены обычно доминируют над мутировавшими. А так как в клетке каждый ген представлен дважды, то неизмененный ген будет доминировать, может быть, даже в нескольких поколениях, пока не встретятся при оплодотворении хромосомы с двумя мутантными генами. Вот тогда-то и увидит исследователь белоглазую мушку! Если, конечно, обладает достаточной выдержкой и умеет ждать.

Таким образом, доминантный ген - очень нежелательный тормоз в исследованиях. Но можно ли избавиться от него? Ведь все высшие животные и растения диплоидны и их клетки содержат двойной набор хромосом. А может быть, на Земле есть гаплоидные организмы? Этого никто не знал...

Ждать приходилось десятилетиями еще и потому, что для получения первого поколения гибридов у животных и растений нужны годы. О людях даже и говорить нечего. От рождения Христа человека отделяет всего несколько десятков предков одной линии. Опыты с дрозофилой расширили возможности генетиков, но только отчасти. В этих опытах поколение мушек сменялось на протяжении нескольких недель, и ученый мог учесть не более 100-1000 мушек. В поисках существ, которые размножались бы скорее дрозофилы, исследователи вспомнили об одноклеточных - грибках, бактериях, вирусах. Всего 20-30 минут нужно кишечной палочке, чтобы созреть, разделиться надвое и дочерним клеткам начать новый цикл жизни. За сутки в пробирке, где размножается эта обитательница мира невидимых, сменяется около сотни поколений, в руки ученых попадают миллиарды ее внуков, правнуков и пра... пра... правнуков. Но можно ли изучать наследственность у этих примитивных существ? Есть ли у них гены? Удастся ли найти мутации? Существует ли у них ядро и половая дифференциация? Десятки вопросов, перемноженных друг на друга, и все - без ответа... Однако дело было не только в недостаточной скорости исследований.

Генетики знали, что различия в некоторых признаках наследуются, а передача их подчиняется законам Менделя, материально признаки эти связаны с некими физическими единицами - генами, которые находятся в хромосоме, отчего она подобна бусам, нанизанным на нитку. Знали и то, что ген может меняться в результате мутации, а это ведет к изменению связанного с ним признака. Итак, ген распознается по способности наследоваться, мутировать и функционировать.

Но какова его роль с химической точки зрения? Можно ли определить границы гена? Имеет ли он отношение к биосинтезу белка - важнейшего вещества жизни? На эти вопросы искала ответа генетика, а у высших животных и растений ученые могли уловить только косвенные проявления деятельности гена.

Вот, например, карта хромосом кукурузы: скрученные листья, бесплодные стебли, отсутствие шелка, зебровидная полосатость, коричневая жилка... А вот карта дрозофилы: цвет глаз, длина крыльев, плодовитость самца... Это все - показатели деятельности гена, вернее, многих генов, многократно переработанные организмом. Но для исследователей, стремящихся узнать химическую природу гена, эти карты так же не годятся, как для топографов одного района - карта земных полушарий.

Ученые понимали: работа генов проходит на уровне молекул. Молекула... и длина крыльев дрозофилы. Какой чудовищный разрыв! И не удивительно, что растения и животные не удовлетворяли тех генетиков, которые мечтали найти на хромосомах гены, ответственные за такие признаки, как выработка определенных белков.

Почему же именно белков?.. Биологи давно знали, что единство и многообразие живой материи связано прежде всего с многообразием белков. Белки - вещества особого порядка. Ни один из процессов синтеза иди разложения вещества в клетке не обходится без их участия.

Белки - прежде всего ферменты. Молекула каждого из них - очень большая и сложно устроенная. Это могучие катализаторы жизненных функций, орудия синтеза живой материи. Их название означает "закваска". Оно появилось потому, что впервые ферменты обнаружили при сбраживании сахара. Каждый фермент неповторимо своеобразен и предназначен, как правило, для контроля и активации только одной-единственной реакции. Его дело "передвигать" атомы вещества. Роль фермента в организме можно уподобить невидимым рукам, которые умело расставляют все по местам, в единственно нужном порядке.

Но выполнять роль катализаторов - только одна из обязанностей белков. Кроме ферментов, есть структурные белки. Вместе с жирами и углеводами они составляют блоки, из которых клетка строит ядро, оболочку, митохондрии.

Белки - это молекулы движения. Ведь все движение на Земле, от сокращений упругих мышц боксера до невидимых вибраций жгутиков бактерий, есть плод механической работы особых сократительных белков.

Белок - гемоглобин. Это молекула-"легкое", которая связывает кислород воздуха и переносит его из легких в ткани. Из тканей гемоглобин несет обратно продукт дыхания - углекислоту.

В мире микробов белки выполняют еще и защитные функции: все вирусы одеты в белковую оболочку. Впрочем, роль защитников жизни ложится на белки и в теле животных. Но здесь она иная...

В теле животных и человека в ответ на введение ядовитого белка, например, вырабатываемого бактериями, возникают белки-защитники. Эти особые антиструктуры называются антителами. Они связывают, растворяют, осаждают ядовитых пришельцев, зачастую спасая организм от гибели.

Но самое удивительное в том, что каждый вид животных и растений имеет качественно своеобразное строение белка. И в этом-то своеобразии белков находит свое выражение наследственность организма. Вот почему идея связи синтеза белков с генами всегда была одной из стержневых в генетике.

Эта идея зародилась еще в начале двадцатого века. В 1908 году англичанин Арчибальд Гэррод обратил внимание на то, что в редких случаях у больных людей с мочей выделяется необычное вещество-гомогентизиновая кислота, из которой образуется темный пигмент. Эта аномалия, так называемая алкаптонурия, передавалась по наследству, хотя и не всем потомкам. Но вот что изумило ученого: он ввел эту кислоту здоровому человеку, и она исчезла, разрушилась.

Позднее Гросс подтвердил его наблюдения. Это могло означать только одно: у здоровых людей есть ферменты, разрушающие кислоту, а значит, и ген, контролирующий их синтез. Иначе как бы эта болезнь могла передаваться по наследству?

Очень интересны в этом смысле эксперименты американских генетиков Бидла и Эфрусси. Они с удивительным мастерством извлекали глазные диски личинок известной нам дрозофилы и вживляли их в... брюшко личинок других дрозофил. Зачем? Вспомним, что у нормальной мушки красные глаза. Это связано с присутствием коричневого пигмента, который создается с помощью особого фермента. Значит, если дрозофила-альбинос, у нее нет нужного фермента. А если пересадить глазные диски личинки дрозофилы-альбиноса в тело нормальной личинки? Именно это и проделывали Эфрусси и Бидл в своей лаборатории. День, когда белые глазные диски на новой "квартире" стали коричнево-красными, был очень важным в жизни ученых. Ведь покраснение диска означало, что в теле нормальной личинки дрозофилы содержится пигмент, способный окрасить глаз мутантной дрозофилы в нормальный цвет. А раз есть пигмент, то есть и фермент, его синтезирующий.

Значение этого открытия для науки чрезвычайно велико - впервые с достоверностью была доказана прямая связь между геном и синтезом белка.

Стало ясно, что гены каким-то пока таинственным образом управляют синтезом ферментов - белков. Но стало ясно и другое: генетика не сделает дальше ни шагу, если не найдет новый объект для изучения связи генов и ферментов. Наука о наследственности высших организмов имела дело почти всегда с готовой продукцией, в этом-то и была ее слабость.

Но есть ли такие существа, у которых работу гена можно уловить по появлению или отсутствию какого-либо фермента? И опять мысль исследователей обратилась к одноклеточным организмам. В самом деле, ведь они отличаются чрезвычайной самостоятельностью и сами вырабатывают для себя все необходимые ферменты, многие из которых выделяются во внешнюю среду. С ней микроскопическое существо живет в исключительно тесной связи. И наконец, самое главное: все жизненные процессы одноклеточных организмов протекают на уровне клетки, а значит, работа генов (если они, конечно, у них есть!) не претерпевает многократную метаморфозу, как в высших организмах Только на одноклеточных можно надеяться уловить проявление деятельности гена на уровне молекул.

А если попробовать?

Этот робкий вопрос стал первым шагом "генетики в мир невидимых существ и первым шагом в мир молекул. Но рассказу о нем справедливо будет посвятить особую гладу.

предыдущая главасодержаниеследующая глава







Прочитали рекордный по длине геном мексиканской амбистомы - 32 миллиарда пар нуклеотидных оснований

ДНК человека, умершего в 1827 году, восстановили без его останков

Секвенирование генома мака показало, как и когда в нем начал вырабатываться морфин

Антропологи извлекли ДНК древних людей из пещер без костных останков

Недостаток разнообразия в генетических исследованиях приводит к неравенству

Генетики нашли «семью», состоящую из 13 миллионов человек

Обнаружены гены, отвечающие за чувствительность к магнитному полю Земли



Ученые объяснили, почему пальцы хрустят

Определен механизм попадания воды из крови в мозг

Ученые оценили вкус воды как новый шестой вкус

У людей обнаружили подсознательную чувствительность к магнитному полю Земли

Десять функций тела, которые человек не может контролировать

В США провели исследования, доказывающие, что матка влияет на работу мозга

Мужской и женский мозг становятся разными еще в утробе



Воскресли 40000-летних черви, похороненных во льду

Эффект Болдуина продемонстрировали на примере ящериц

Ученые перенесли воспоминания от одной улитки другой

Эксперимент показал медузы тоже умеют спать

Биологи представили интерактивную модель делящейся клетки

Одни очень простые животные паразитируют внутри других

Зрительные образы ученые вживили в мозг мышей


© GENETIKU.RU, 2013-2022
При использовании материалов активная ссылка обязательна:
http://genetiku.ru/ 'Генетика'

Рейтинг@Mail.ru

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь