Предпосылкой учения о изменчивости и наследственности явилось в некоей степени создание клеточной теории. Мысль единства живой природы отыскала выражение в морфо-
логическом строении, в нахождении универсальной единицы структурной организации живой материи. И стали считать, что процесс образования клеток также обязан регулироваться единым механизмом, скрывающим изменчивости и тайну наследственности.
Дискретный темперамент наследственности установил О.Сажрэ. Исследуя отдельные показатели скрещивающихся при гибридизации растений (тыквы), он подчернул, что показатели распределяются между потомками неравно. Чешский ученый Г.Мендель начал исследовать наследственные особенности у растений при гибридизации, выделяя отдельные показатели. Кое-какие особенности переходили конкретно, а другие были рецессивными, появляясь через поколение. Так он пришел в 1865 г. к открытию двух расщепления — признаков и законов доминирования, а после этого и третьего — закона свободного комбинирования. При формулировке собственных законов Мендель применил вариационно-статистический способ: он дал количественные определения явления наследственности и обобщил материал в количественном отношении. Эта смесь ботаники с математикой противоречила понятиям того времени. Его законы опередили время практически на 40 лет. Каждому из наследуемых показателей он сопоставил материальную частичку живого, передаваемую много поколений, — ген.
Сперва Мендель скрещивал организмы, отличающиеся лишь одним показателем (моногибридное скрещивание) — горошины желтого и зеленого цветов. В первом поколении взял лишь желтые горошины, т.е. желтый цвет господствовал. В то время, когда он скрестил два гетерозиготных растения первого поколения, то во втором поколении взял уже и зеленые горошины в соотношении 3:1. После этого он установил, что эти законы относятся и к вторым показателям (к форме семян, к цвету цветков и др.).
Законы Менделя были «переоткрыты» в 1900 г., в то время, когда Г.де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии проводили свободные изучения по делению клеток. Они покинули приоритет за Менделем. Тогда же было обнаружено, что хромосомы находятся в клеточного ядра. Базой новой науки — генетики — стал ген, элементарная единица наследственности. Общее число генов в громадных организмах огромно — пара миллиардов, они входят в состав всех клеток организма. Химическую базу гена составляют нуклеиновые кислоты, в составе которых главную роль играются фосфор и азот.
Генетика изучает изменчивость и наследственность организмов; свойства и признаки, передающиеся по наследству, фиксируются в генах — участках хромосомы (либо молекулы ДНК). По окончании работ одного из ее основоположников В. Иогансена сложилась терминология генетики.
Ген — участок хромосомы (либо молекулы ДНК), определяющий возможность развития отдельного элементарного показателя либо синтез одной протеиновой молекулы. Гены, расположенные в одних и тех же местах хромосом и несущие ответственность за развитие одного показателя, назвали аллельными. Исходя из этого доминирование — явление, при котором доминантный ген абсолютно подавляет проявление другого гена аллели, именуемого рецессивным. Но бывает и неполное доминирование. Расщепление — это появление в потомстве нескольких генотипов и групп фенотипов. В случае, если расщепления при скрещивании не отмечается, то это чистая линия. В случае, если два ал-лельных гена не оказывают влияния друг на друга, проявляясь в гетерозиготных организмах полностью, это — кодоминиро-вание.
Генофонд — совокупность всех вариантов каждой из аллелей, характерная для популяции либо вида в целом. Геном — совокупность всех генов организма. Генотип — это совокупность всех взаимодействующих генов организма. Фенотип — совокупность всех показателей организма.
Хромосома — независимая структура, которая имеет плечи и центромеру и включающая две хроматиды. В хромосоме находятся в линейном порядке гены. Это — структурная единица ядра клетки, содержащая ДНК, в которой заключена вся наследственная информация организма. Процесс самоудвоения и распределение хромосомы по дочерним клеткам при клеточном делении снабжает передачу наследственных показателей организма следующему поколению. Совокупность хромосом в каждой клетке организма формирует хромосомный комплект. Таковой комплект постоянен и характерен для данного организма. В половых клетках любая хромосома видится один раз, а в большинстве соматических клеток большинства видов имеется двойной комплект хромосом.
Переход от протеиновой к нуклеиновой трактовке природы гена случился в конце 40-х гг. Но еще в 1928 г. Н. Н. Кольцов высказал предположение, что при размножении клеток происходит матричная ауто-репродукция материнских молекул. В 1936 г. А. Н. Белозерский взял из растения тимонуклеиновую кислоту, вьщеляемую ранее лишь в животных организмах. Так было доказано на молекулярном уровне единство растительного и животного миров.
Гены — элементарные единицы на молекулярно-генетическом уровне организации. Еще до открытия многих молекулярных составляющих биологи осознали, изучая передачу наследственных показателей при скрещивании, что любой показатель выяснен отдельной частичкой — геном. Позже установили, что гены находятся в клеточном ядре, в хромосомах. В цепях РНК и ДНК каждые три, следующие приятель за втором основания составляют триплет. Главные структуры, которые содержат коды наследственной информации, представлены молекулами ДНК, складывающимися из це-
почки элементов кода — триплетов азотистых основании, каковые образуют гены. По модели Уотсона—Крика, в молекуле ДНК генетическую данные несет последовательность размещения оснований: А, Т, Г, Ц. Но как смогут 4 основания кодировать порядок размещения в молекулах белка 20 аминокислот? Г. Га-мов внес предложение для кодирования одной аминокислоты применять сочетания из трех нуклеотидов ДНК. Для триплетов, учитывая, что оснований всего 4, это число составит 43 = 64.
Подсчет вероятных сочетаний из четырех букв говорит о том, что сочетания по две буквы снабжают только 16 возможностей, а из трех — сходу 64. И лишь сочетания из трех букв обеспечат построение 20 аминокислот. Исходя из этого и мельчайшая протяженность «слова», определяющего ту либо иную аминокислоту, — это три нук-леотида. В 1961 г. эта догадка Гамова была подтверждена, и расшифровали механизм считывания генетической информации с молекулы ДНК при синтезе белков.
Любой триплет руководит включением в белок определенной аминокислоты. Наибольшее число вероятных триплетов (64) может достигаться только в том случае, в то время, когда последовательности нуклеотидов либо оснований считываются лишь в одном направлении (мононуклеотиды отличаются лишь основаниями, поскольку сахар в нуклеиновой кислоте каждого типа и фосфорная кислота во всех нуклеиновых кислотах однообразны). Исходя из этого последовательность нуклеотидов выяснена лишь последовательностью оснований. Потому, что заглавия оснований начинаются с различных букв, то применяют лишь начальные буквы. В РНК находятся А, Ц, Г, У, а в ДНК — А, Ц, Г, Т. К примеру, триплет ГАУ кодирует аспара-гиновую кислоту; триплет ГЦУ — аминокислоту аланин; триплет ЦЦУ — пролин. Значит, последовательность ГАУ— ГЦУ—ЦЦУ соответствует «приказу» клетке строить белок по схеме: аспараги-новая кислота — аланин—пролин. И последовательность оснований включает данные о последовательности аминокислот. Она — источник информации и одновременно с этим «негатив», либо искомая «матрица». Порядок чередования аминокислот выяснен последовательностью триплетов. Эта элементарная единица наследственного материала была названа кодоном.
Соответствие аминокислот и последовательностей кодонов носит коллинеарный темперамент. И синтез белков протекает в соответствии с информацией, заключенной в последовательности кодонов. Группа из трех стоящих подряд нуклеотидов, действуя через сверхсложный механизм, заставляет рибосому — внутриклеточную частицу, несущую ответственность за синтез белков, подхватывать из цитоплазмы определенную аминокислоту; следующие три нуклеотида через посредников «диктуют» рибосоме, какую конкретно аминокислоту поставить в цепочку белка на следующее место, и без того получается молекула белка. Так что информации, записан-
|
ной в ДНК тройками пар нуклео-тидов, достаточно для построения нового организма со всеми его изюминками.
Из 64 вероятных триплетов для кодирования аминокислот достаточно лишь 20 (в белках 20 аминокислот). Значит, оставшиеся 44 являются «запасными», и любая аминокислота закодирована несколькими кодонами.
Репликация молекулы ДНК происходит поэтапно: разрываются водородные связи между цепями, и они разделяются; разматываются полинуклеотидные цепи; синтез на протяжении каждой из цепей новой цепи с комплементарной последовательностью азотистых оснований (рис. 11.3). разматывание и Разделение начинаются с одного финиша молекулы, длятся в направлении к второму финишу, сопровождаясь одновременным синтезом новых цепей. В следствии любая новая молекула ДНК складывается из одной ветхой цепи и одной новой, комплементарной ветхой. Данный метод был опробован, и механизм репликации молекулы доказан опытами М.Месельсона и Ф.Сталя (1958).
В базе комплементарности лежит свойство нуклеотидов спариваться при помощи собственных оснований: А с Т, Ц с Г — в ДНК; АсУиЦсГ — в РНК. И молекуле РНК, состоящей, например, из 146 кодонов, будет соответствовать 146 определенных антико-донов. ДНК довольно часто сравнивают с застежкой «молния», как расстегивается молния, так и расходятся цепи ДНК.
Синтез белков производится в цитоплазме под контролем ДНК. В нем принимают участие молекулы трех видов рибонуклеиновой кислоты (рис. 11.4). Транспортная — тРНК — соединяется с активированными аминокислотами. Активация является следствием энергии, вырабатываемой митохондриями; информационная — иРНК — передает от молекул ДНК, находящихся в хромосомах, генетическую данные о составе белка в рибосомы цитоплазмы; рибосомная — рРНК — входит в состав рибосом. Так реализуется тесная связь между химическими процессами в ци-
|
|
топлазме и ядре. Процесс синтеза реализовывают рибосомы. Предварительно на каждом гене в виде молекулы РНК синтезируется его копия. Эти копии, упакованные в некотором роде, вытекают из ядра через поры его оболочки, попадают в цитоплазму, где и соединяются с рибосомами, прикрепленными к канальцам ЭПС. Когда к ним приблизятся молекулы РНК, несущие данные от генов, начинается синтез ферментов. Готовые ферменты уплывают в цитоплазму и делают собственную работу.
По окончании открытия роли ДНК и механизма синтеза белков стало ясно, что ген — это участок цепочки ДНК, на котором записано строение молекулы определенного белка. В одних генах 800 пар нуклеотидов, а в других — около миллиона.
В случае, если нуклеотиды соединены в ДНК в произвольной последовательности, то они владеют аутокатализом. При помещении таких молекул в раствор всех четырех оснований, находящихся в соответствующем количественном соотношении, молекулы начинают в совершенно верно такой же последовательности, как в них самих, пристраивать основания, а позже отделять от себя готовые цепочки, т.е. самоудваиваться. Если не случится мутации, все копии будут похожи на оригинал. В случае, если последовательность нуклеотидов была случайной, то никакой наследственной информации она не содержала, не обращая внимания на свойство удваиваться. Ген, выступая в роли катализатора, может ускорить либо замедлить кое-какие химические процессы около себя. Громадные преимущества приобретают такие структуры ДНК, каковые в собственном окружении смогут расширить концентрацию веществ, нужных для размножения. Наряду с этим в «первичной» молекуле ДНК появятся отрезки, образующие гены, любой из которых стимулирует (либо подавляет) образование нужных для удвоения (либо мешающих размножению) ДНК соединений, и молекула делается носителем генетической информации, которая содержится в комплекте генов, осуществляющих контроль синтез соединений и снабжающих удвоение ДНК при определенных условиях. Происходит формирование оболочек, отделяющих участок ДНК и создаваемых генами структур, каковые содействуют синтезу копий самой ДНК, как подчеркивает А. Балбоянц в книге «Молекулы, жизнь и динамика» (1990). Трансформации самих генов воздействуют на другие структуры организма, что снабжает эволюцию. И генетическая информация, либо совокупность генов, регулирует целенаправленную деятельность любой живой клетки через последовательность размещения оснований, т.е. генетическая информация записана в ДНК определенной последовательностью оснований.
Неприятность генной активности, раскрывающая особенности функционирования на молекулярном уровне, решена Ф. Жакобом и Ж. Моно (1960). Они поделили гены на гены-регуляторы (кодируют структуру белка) и структурные гены (синтез ферментов). В будущем оказалось, что синтез ферментов зависит от состояния генной активности. Под действием твёрдого излучения синтез ферментов заканчивается. Значит, главная функция генов — кодирование белка.
В более сложных совокупностях протекают более масштабные процессы, но в цепях сигнализации, образуемых ферментативными реакциями, также имеется механизмы обратной связи, и за последнее десятилетие многие из них были расшифрованы. Наряду с этим «узна-
Рис. 11.5. Процесс транскрипции: синтез РНК на ДНК-матрице
вание» клеток происходит через мембраны. «В случае, если измельчить до клеток живую губку и поместить их во поворачивающийся сосуд, то образуется скопление, подобное чаинкам в стакане чая, помешанном ложкой. И в таком скоплении клетки снова объединяются, губка воссоздается!» — отмечает Волькенштейн. По окончании работ Жакоба и Моно стало известно, что регуляторами генов смогут быть гистоны — белки, каковые ранее вычисляли упаковочным материалом для ДНК (рис. 11.5). В клеточном ядре они объединяются с долгими цепями ДНК, содержащими гены, образуя хроматин, из которого выстроены хромосомы. Будучи положительно заряженными, гистоны представляются чем-то наподобие «шпульки», на которую хорошо наматывается отрицательно заряженная цепь ДНК, умещаясь в ядре клетки. Установлено, что гистоны способны подавлять либо ускорять транскрипцию. К началу 90-х гг. узнали, что многие регуляторные белки соединяются попарно, что нужно для связывания с ДНК. Имеется догадка, что это соединение определяет, в каких клетках какой ген будет трудиться, а в каких — нет. «Зубчики», как в застежке «молния», соединяя молекулы ре-гуляторных белков между собой, практически в любое время складываются из остатков аминокислоты лейцина. Также «молниевого» механизма был открыт и второй — типа «спираль—петля—спираль».
Знания по регулировке работы генов были взяты по большей части на отдельных генах и не давали цельной картины регулировки генома как единого целого.
На данный момент бурно начинается техника биочипов — мелких пластинок, на каковые посредством прецизионных устройств наносят микроскопические количества фрагментов ДНК в тысячи точек на строго определенных расстояниях. Таковой биочип может содержать, к примеру, 19 тыс. генов червячка нематоды — червячка длиной 1 мм, у которого в конце 1998 г. удалось абсолютно прочесть целый геном. Нематода состоит всего из 959 клеток, из них 30 % — нервные, и возможно смотреть за судьбой и поведением практически каждой клетки! Эта работа продолжа-
лась 8 лет при темпе 1 млн пар нуклеотидов за год двумя центрами по сто ученых в каждом. Оказалось, что гены сосредоточены плотнее в центре хромосом, что лишь у 7 тыс. генов возможно установить их функции, а 12 тыс. остались молчащими. У дрожжей, относящихся к одноклеточным грибам, геном (в первый раз!) был расшифрован в 1997 г. — у половины генов была малоизвестна функция. Значения этих расшифровок генома уже многоклеточного (нематоды) — это не только полигон для расшифровки генома человека. на данный момент известно более 20 геномов бактерий, и их возможно сравнить с другими геномами! У человека лишь в 5 раза больше генов, чем у нематоды, исходя из этого 20 % генов будут известны, и их поиск будет облегчен. Это окажет помощь осознать и суть «молчащих» генов нематоды. Помимо этого, гены червячка легко изменять (мутировать) и следить за трансформацией свойств организма и структуры гена.
Науку о наследственности вывело на молекулярный уровень открытие биологами О.Эвери, К. Мак-Леодом и М.Мак-Карти трасфомирующей активности свободной молекулы ДНК: она может переносить свойства одного организма к второму (1944). Рождение молекулярной генетики связано с еще одним открытием (1941). Испытания Дж. Бидла и Э.Тэйтума установили прямую связь между состоянием генов, входящих в ДНК, и синтезом ферментов (белков). Из этого выражение «один ген — один белок». Скоро узнали, что кодирование белка — главная функция генов.
Геномная программа уже доказала на данный момент собственный выдающееся значение для развития знаний о жизни в целом. Пионерами в расшифровке генома человека были Дж. Уотсон (США) и А. А. Баев (СССР). В клетках человека, как мы знаем, 46 хромосом, протяженность генома достигает 2 м и складывается из 3 млрд нуклеотидных пар.
За последнее десятилетие стало ясно, что секвенирование генома в столь огромном масштабе могло быть получено лишь индустриальными способами. Для картирования генома, начального этапа, были созданы особые техники. К примеру, собраны коллекции клеток, в которых удалены различные маленькие фрагменты каждой из хромосом, либо неестественные дрожжевые хромосомы, которые содержат огромные фрагменты хромосом человека, бактериальные и фаговые векторы, разрешающие размножить (клонировать) фрагменты ДНК человека. Эти техники разрешили выстроить детальную карту генома человека, которая в конце 1998 г. содержала более 30 тыс. маркеров. Для программы расшифровки генома за основу взяли способы, созданные в Соединенных Штатах Гилбертом и Сэнглером. В разработке этих способов учавствовали и наши соотечественники — ученые РАН — А. Д. Мирзабеков, С. К. Василенко, Е. Д. Свердлов. Сущность способа Сэн-гера в том, что молекулу ДНК посредством особой обработки ферментами не только расщепляют на фрагменты, но «расплетают» ее спираль на две нити. Позже по каждому из взятых
отрывков, складывающихся из отдельных нитей нуклеотидов, посредством особых химических «затравок» восстанавливают нехватающую нить нуклеотидов. Ее синтез обрывают на различных нукле-отидах, так получается комплект цепей ДНК с изменяющейся длиной. На финишах их отмечают какой-то меткой, дабы легче найти. В случае, если ранее думали, что у человека генов около 90 тыс., то сейчас это число колеблется между 30 тыс. и 40 тыс.
В феврале 2001 г. были опубликованы практически полные нуклеотид-ные последовательности ДНК человека. Сейчас задача — осознать функции тех генов, о которых определили. Те 32 тыс. известных генов составляют 5 % генома. А для чего необходимы остальные участки — до тех пор пока неясно. Но привлекает внимание закономерность — у бактерии «тщетных» участков вовсе нет, у дрожжей — практически нет, т. е. по мере увеличения уровня организации организма накапливается все больше таковой некодирующей ДНК. Быть может, они — «склад запчастей» либо сломанные гены, погибшие из-за мутаций, либо молекулярное «кладбище старейших вирусов», заразивших когда-то предков человека. Помимо этого, в геноме довольно много и повторяющихся участков. Оказалось, что по геному человек слабо отличается от мыши — различия в структуре генов всего на 10—15%, а от шимпанзе отличий практически нет. Данный вывод сделан, само собой разумеется, по отдельным изученным участкам.
На молекулярно-генетическом уровне существует пара механизмов изменчивости. Ответствен сам механизм преобразования генов, происходящий в хромосоме при сильном действии. При мутации генов оказалось, что порядок их размещения в хромосоме сохраняется. Процесс образования мутаций в пространстве и во времени именуют мутагенезом.
В первый раз мутации еще в 1901 г. обрисовал голландский ученый Г.Де Фриз, выстроивший и базы теории мутаций. Организмы, владеющие особенностями, находимыми в природе, именуют диким типом; им соответствуют комплекты генов, каковые являются природными. Такие организмы являются эталоном, с которым сравнивают мутантные организмы либо мутантные гены. Мутации появляются на стадии личного развития организмов и поражают хромосомы и гены во всех типах клеток и на всех стадиях клеточного цикла. Исходя из этого мутации по типу клеток дробят на генеративные, происходящие в половых клетках, и соматические. Последние будут сберигаться лишь в этих клетках (у человека и животных), а у растений (из-за возможности вегетативного размножения) они смогут выйти за пределы этих клеток.
Мутации генов — главные поставщики материала для прямого действия естественного отбора. Другой механизм — это рекомбинация генов, т. е. создание новых комбинаций генов в конкретной хромосоме. В случае, если в одной из соматических клеток организма случилась мутация, т.е. наследуемое изменение в молекулах ДНК,
|
изменяются не только наследственные показатели клетки, но и части организма, каковые образуются из ее потомков. В случае, если мутации случатся в половых клетках, то наследственные показатели передадутся потомкам. Мутации смогут быть позваны различными факторами, к примеру излучениями, вызывающими разрывы либо повреждения каких-либо участков ДНК, так что смогут быть выведены из строя целые участки хромосом. Кое-какие химические вещества, вступающие в химические реакции с нуклеотидами, также смогут быть включены в ДНК, и эта неточность передастся потомкам. Сами гены не изменяются, но перемещаются на протяжении хромосомы, либо происходит обмен генами между различными хромосомами. Данный процесс происходит при половом ходе у высших животных. Вероятна и неклассическая рекомбинация генов, в то время, когда возрастает генетическая информация и в геном включаются новые генетические элементы (трансмиссионные). Данный механизм был открыт при явлении трансдукции (от лат. — перемещение) генов (П. Ледерберг и Н. Циндер, 1952). Перенос молекул ДНК тут осуществляется так же, как в составе вирусов бактерий. Данный вид рекомбинации был подробно изучен, выделено пара типов трансмиссионных генов. Они отличались структурой генома и методом связывания с клеткой хозяина. Одни из самых активных — плазмиды (двухцепочечные кольцевые ДНК), вызывающие привыкание к лекарствам по окончании долгого потребления (рис. 11.6). Такие мигрирующие генетические элементы вызывают мутации генов в хромосомах. На создании рекомбинантных молекул основывается генная инженерия. Ее цель — создать новые формы живых организмов с заданными особенностями.
Т.Морган начал (1909) в Колумбийском университете опыты посредством существа, которое имело возможность скоро размножаться в ограниченном пространстве и при малых затратах — плодовой мушки дрозофилы. Изучая распределение наследственных показателей у мушки, он установил, что гены находятся в хромосомах и имеется три группы генов, наследуемых как единое целое. Он назвал это явление сцеплением генов. В клетках мушки — три громадные хромосомы и еще одна маленькая, которую через пара лет Меллер связал с отысканной им четвертой группой генов. Морган распознал линейное размещение генов в хромосоме, а Н.К.Кольцов соединил с этим открытием идею кристаллизации. Так Кольцов пришел к собственной матричной концепции. Морган установил, что в следующих поколениях гены, находящиеся в собствености к одной группе, выяснялись в различных группах, т.е. между хромосомами происходит обмен генетическим материалом. Это — эффект кроссинговера (он видел в микроскоп, как две хромосомы сближались и скрещивались, обмениваясь фрагментами).
Морган представил гены упорядоченными по длине хромосом наподобие бусинок в ожерелье. Так он пришел к идее создания генетических карт, в базу которых положено уменьшение возможности разрыва связи между генами с повышением расстояния между ними. Потом была введена единица «моргай» для оценки кроссинговера (1 морган = 1 % результата). Но мутации в его изучениях составляли очень малую долю. С 1934 по 1937 г. Меллер трудился в СССР с Н. И. другими биологами и Вавиловым. Он привез из америки бесценную коллекцию мутантных линий дрозофилы в качестве подарка Кольцову, что содействовало удачам советской генетики в 20 — 30-х гг. Меллер установил, что число мутаций возрастает с ростом температуры. В 1925 г. Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов подвергли рентгеновскому облучению дрожжи, положив начало радиобиологии. Меллер также начал использовать это облучение, повысив частоту мутаций в 1000 раз. В 30-е гг. радиобиология развивалась стремительными темпами. В 1935 г. в Москве был взят размер гена дрозофилы.
Современный уровень знаний в области биохимии разрешает не только осознать и проследить эти узкие процессы, но и применять их в собственных целях. Способами генной инженерии возможно внедрить в клетку желаемую генетическую данные. В 70-е гг. показались способы выделения в чистом виде фрагментов ДНК посредством электрофореза. В руки ученых попали «молекулярные ножницы». Транспортным средством переноса генетической информации в клетку стал вирус. Явление трансдукции — переноса генов из одной клетки в другую посредством вирусов изучали еще с 50-х гг. Но вирус не должен был сходу уничтожать всю клетку, исходя из этого не все вирусы доходили для данной роли. Как мы знаем, что бактериальные клетки смогут обмениваться генетическим матери-
алом при помощи плазмид (маленьких частиц с фрагментами ДНК). Исходя из этого введение нужного гена в плазмиду разрешает в будущем перенести данный ген в бактерию (это еще один из механизмов транспорта в генной инженерии).
|
Стало возмможно изучать распределение нуклеотидов в определенном гене либо приобретать необходимый белок. Для этого создается рекомби-
нантная ДНК, которая появляется, в то время, когда ДНК одного организма внедряется в клетки другого. В качестве последнего употребляются клетки организма, что размножается довольно много стремительнее первого, к примеру бактерии. Так, в 80-е гг. были созданы интерфероны — белки, талантливые подавлять размножение вирусов. Были выбраны самые подходящие для переноса мобильные участки и гены ДНК. К примеру, культурным растениям вводят гены, повышающие их устойчивость и иммунитет. В 1983 г. Барбара Макклинток при изучении генетики кукурузы нашла в ее геноме один «подвижный» ген, несущий ответственность за цвет початка. Независимо от нее подвижные гены были открыты способами молекулярной генетики советским ученым Г. П. Георгиевым. В 1981 г. получения выделения и процесс генов из них разных цепей был автоматизирован. Генная инженерия в сочетании с микроэлектроникой предсказывают возможности руководить живой материей практически так же, как обучились руководить неживой. Но подобное сверхтонкое вмешательство в самые сокровенные тайны живой природы через чур страшно, да и готов ли по своим моральным качествам к подобному управлению живым миром сам человек?!
Специализация клеток, как мы знаем, связана с блокировкой части генов в клетке, и наряду с этим принципиально важно влияние соседних клеток. В случае, если выделить одну клетку и высвободить ее от влияния соседних, подобрав питательную среду, эта клетка будет вести себя как зародышевая. Кроме того если она забрана из любой ткани, из нее может вырасти целый организм, потому, что блокировка части генов сейчас снята. Так работа генов регулируется соседними клетками через химическую сигнализацию. Такие испытания были поставлены на растениях, и британский биолог Гордон создал неестественных двойников лягушки, доказав регулирующую роль цитоплазмы, определяющей активность генов. Испытания, подтверждающие единство генетических программ во всех клетках одного организма, легли в базу клонирования, создания генетических двойников. В то время, когда будут узнаны репрессии генов и механизмы активации, легче будет осознать, чем вызывается нарушение регулирования внутриклеточных процессов, приводящее к какой-либо болезни (типа рака). Итак, жизнь зависит от точности передачи информации (рис. 11.7). «Сообщение», которое несет молекула ДНК, передается молекуле РНК и считывается в рибосоме, где происходит процесс сборки белка в соответствии с информацией, содержащейся в гене.