Заключение

Необозримое пространство прошли мы с вами и очень многое узнали. И то. что носителями генетической информации во всех живых клетках на земле являются особые полимеры - дезоксирибонуклеиновые и рибонуклеиновые кислоты. И то, что мир бактерий и вирусов помог ученым разгадывать такие загадки живой материи, как строение нуклеиновых кислот, механизм их саморепродукции, регуляция биосинтеза белка клетки. И то, как природа закодировала процесс синтеза молекул жизни белков, олицетворяющий единство и многообразие жизни на планете, по каким законам совершается изменчивость признаков живого и какую роль во всех этих открытиях сыграл беспримерный труд генетиков - картографов хромосом.

Завершая рассказ об этих удивительных достижениях, необходимо предупредить, что большая часть всех открытий сделана в последнее десятилетие. И хотя в основе их лежат блестящие эксперименты, они еще не прошли испытание временем. Может быть, уже через несколько лет кое-что окажется и не совсем так, хотя трудно себе представить, что сложившиеся знания сильно уклонятся от истины.

Раскрытие молекулярных основ таинственного процесса самовоспроизведения живого открыло новую эпоху в познании мира. Она знаменовала торжество материализма в походе против витализма-доктрины, царившей в XVIII веке и объяснявшей все явления жизни присутствием некоей таинственной силы.

Хотя открытие Веллера (синтез первого органического вещества) и теория эволюции Дарвина нанесли незаживающие раны витализму, он продолжал жить в науке вплоть до двадцатого столетия. Даже в начале нашего века, когда стала развиваться генетика, разгадка тайны химического и физического воспроизведения наследственности казалась безнадежно непосильной задачей.

Все, о чем мы говорили до сих пор, - свидетельство того, что переход науки о наследственности на язык химии - это реальность нашего времени. Читатель сам убедился: в тайных связях нуклеотидов молекул ДНК и РНК для "жизненной силы" не осталось места. Не обнаружили ее следов и тогда, когда вскрыли молекулярный механизм мутаций - основу эволюционного процесса, и тогда, когда разгадали код наследственной информации.

Напротив, достижения молекулярной биологии позволяют утверждать, что физико-химические изменения в ДНК могут оказывать чрезвычайно сильное, даже роковое влияние на организм в целом. К примеру, заболевание крови человека - серповидно-клеточная анемия. Болезнь заключается в том, что красные тельца (эритроциты) из шариков превращаются в серпы и полумесяцы. Такие изуродованные эритроциты не могут переносить кислород, и человек погибает от удушья.

В последние годы биохимики выяснили, что болезнь вызвана точечной мутацией в одном звене молекулы ДНК. Причины мутаций, как мы уже знаем, могут быть различны, в том числе дезаминирование нуклеотидов. Эта мутация влечет за собой ошибку в синтезе белка - гемоглобина: вместо глютаминовой аминокислоты в молекулу белка включается валин. Ошибка невелика, но фатальна для организма. Так и выходит, что физико-химическое явление (дезаминирование нуклеотида в ДНК) через цепь других физических и химических процессов (водоизмененный белок, потеря у него способности связывать кислород) порождает биологические следствия - нарушение дыхания и гибель организма.

Замечательное достижение нашего века - открытие великого соответствия простого сложному, то есть определенной последовательности нуклеотидов в химическом веществе (ДНК) - всей совокупности сложнейших процессов, в результате которых возникает, развивается и живет любой организм на Земле, будь то человек или микроб.

В союзе с физикой, биохимией, математикой генетика стала сложнейшей наукой, понять которую можно, лишь овладев ее специальным словарем, приучив свой мозг к генетическому мышлению.

Микробиологическая генетика складывается на наших глазах. Проблемы развития фагов и микробов одинаково волнуют и таких уважаемых ученых, как Н. П. Дубинин, С. И. Алиханян, В. Д. Тимаков, В. А. Энгельгард, Д. М. Гольдфарб, А. А. Прокофьева-Бельговская, и пока еще безымянных выпускников медицинских вузов и биологических факультетов.

Молекулярная генетика в пути. Книги, посвященные ее проблемам, устаревают, не достигнув годовалого возраста. Все это - следствие стремительного полета в будущее.

Когда разговариваешь с специалистом-генетиком, давно установившиеся понятия, определения, даже теории вдруг делаются... пластичными, а подчас и вовсе непригодными для "потребления". Даже само понятие "жизнь" не миновало этого. Достаточно вспомнить хотя бы историю удивительных превращений вирусов. Их путь в биологии пестрит сенсациями. Первая случилась в 1935 году, когда Стенли выделил вирус в виде игольчатых кристаллов, способных вызывать мозаичную болезнь табака. Кристаллы вызывают заразную болезнь! Кристаллы инфекциозны, то есть живые - этому никто не хотел верить. Но исследования в разных странах, в том числе и в СССР, все подтвердили. Вторая сенсация была в 1956 году, когда Френкель-Конрат и Шрамм поведали миру, что РНК вируса мозаичной болезни табака (одна, без белка) может вызвать в листьях табака эту болезнь. Более того, в больных листьях обнаружили полноценные вирусные частицы. Но ведь РНК - это всего лишь химическое соединение. У него нет обмена веществ и энергии - главной черты живого. Значит, неживое порождает... живое?

Мир биологов был потрясен новой загадкой.

Но опыты Шрамма и Френкель-Конрата не были ошибкой. Свойством "порождать" вирусы обладали нуклеиновые кислоты и другие вирусы, в том числе и вирусы человека (клещевого энцефалита, полиомиелита). Но все это был синтез вируса в живой клетке, обладающей обменом веществ и энергией жизни. И вот биологи задумывают осуществить биосинтез вируса в пробирке. Эта была дерзкая мечта - ведь до сих пор считалось, что вирусы могут производить потомков только в живых клетках и не способны размножаться в бесклеточной среде.

В 1961 году советские исследователи Л. Дискина, А. Михеева и Ю. Гендон сообщили о том, что в системе, содержащей разрушенные клетки почек обезьян, аминокислоты, ферменты и в качестве "затравки" нуклеиновую кислоту вируса полиомиелита, в 100-1000 раз нарастает инфекциозность. Причина могла быть только одна - в среде синтезируется вирус. Эти опыты были настолько удивительны, что им поверили не сразу, а лишь после того, как в 1962 году в двух американских лабораториях был синтезирован в бесклеточной среде вирус табачной мозаики.

Так можно ли сегодня говорить об устойчивом понимании жизни? Очевидно, нет. И когда дело идет о вирусах, стоящих на самой низшей ступени развития, следует говорить, как предлагал академик Л. А. Зильбер, "о саморепродуцирующихся биологических системах, а не о живом и мертвом".

Какие же новые рубежи стоят перед наукой о наследственности? Это - тайны морфогенеза, когда из одной оплодотворенной клетки развивается удивительно сложный и высокодифференцирозанный организм. Это - разгадка рождения мысли и работы памяти. В настоящее время все больше становится сторонников химической теории памяти: ведь если ДНК является носителем наследственной памяти, то не может ли РНК быть носителем памяти в нервных клетках? Будущее покажет, насколько верна такая гипотеза. Это - искусственное получение многих белков. В 1964 году биохимики синтезировали первый искусственный белок-инсулин. Они получили гормон, регулирующий использование сахара в организме, чему предшествовала блестящая аналитическая работа, которая вскрыла все тончайшие детали строения молекулы инсулина. Эти знания помогли химикам-синтетикам создать препарат, обладающий действием природного гормона, совершить то, что еще недавно казалось несбыточной мечтой.

Искусственное получение белков для медицины трудно переоценить. Это дает ей могучие первосортные лекарственные средства, ведь белковые препараты (чаще всего это гормоны и ферменты), добытые из органов животных, не всегда достаточно активны в теле человека. Например, гормон роста из желез быка мало пригоден для лечения человека. Незначительные отличия в структуре белка-гормона инсулина телят от инсулина человека очень сильно сказываются на действии первого в организме больного диабетом.

Ферменты в современной медицине - могучее оружие в битве с болезнями. Их применяют при лечении тромбофлебитов, при лечении ран, отеков, рубцов, легочных болезней, болезней кишечника. В будущем они будут применяться еще шире для лечения болезней, вызванных недостатком ферментов.

Искусственные вирусные белки, полученные в больших количествах, смогут стать прекрасными вакцинами против вирусных болезней.

И наконец, главный рубеж генетики - задача получения направленных наследственных изменений, задача управления жизнью. Она может быть решена только совместными усилиями цитологии, химии, физики, кибернетики и других наук.

"Решение этой задачи, - пишет академик Н. П. Дубинин, - отдаст жизнь в руки человека. Мы будем создавать формы животных, растений и микроорганизмов невиданной продуктивности, сказочные формы цветов, деревьев, кустарников, мхов, водорослей, рыб, птиц и других животных и микроорганизмов, которые безмерно украсят жизнь Земли. Организмы-враги, главным образом микробы и вирусы, будут переделаны в существа нейтральные или полезные. Такой бич человечества, как рак, будет побежден не только его лечением, ко и созданием таких условий внутри тканей, что их раковое перерождение благодаря изменению наследственности клеток окажется невозможным. Наследственные болезни человека исчезнут. Не только инфекционные, но и болезни внутреннего происхождения не будут свойственны человеку. Причины старения отступят перед мерами, которые обеспечат всю полноту полноценного взаимодействия ядра и цитоплазмы, перед мощным потоком долголетней, юной наследственной информации, связывающей ядро с цитоплазмой клеток. Человек будет жить долго, сохраняя здоровье и юность".