Карлики рождают гигантов
Шрифт:
Опыт за опытом — задача усложнялась. Скрещивание было проведено на уровне белковой молекулы. Взяли фермент, встречающийся у двух разных бактерий. Полипептидную цепь от одной скрестили с цепью бактерии другого вида. Потомок вполне походил на обоих «предков».
Гибридизация на уровне молекул открывает захватывающие перспективы.
Ученые, занимающиеся молекулярной биологией, любят говорить о двух важнейших задачах этой науки. Первая: синтез белков. Вторая: получение направленных мутаций. Гибридизация молекул работает в одном и другом направления одновременно. Практические возможности этого метода пока еще невозможно ясно представить. Но вот один из последних
Советские и чешские биологи сумели осуществить гибридизацию двух белков-антител. Антитела — это белки, образующиеся при иммунизации организма. Одно антитело было носителем невосприимчивости к одному заболеванию. Другое — обеспечивало иммунитет к иной болезни. Гибрид антител соединял в себе свойства своих родичей. Нужны ли пояснения к этому факту?
Наука идет вперед семимильными шагами. Жизнь сплошь и рядом ставит перед ней задачи, которые всего несколько лет назад вызвали бы усмешку. Столетиями, желая высмеять ученого, говорили, что он выращивает в колбе гомункулуса (по-латыни: человечка) или, на худой конец, что занимается химерами.
Опыты итальянских ученых с человеческим зародышем сегодня стали сенсацией дня.
Что касается химер, этот термин приобрел ныне вполне научное звучание.
Доктор наук И. А. Раппопорт занимается химерами вот уже тридцать лет. Я говорю об этом вполне серьезно. Упорство и жизнь этого самоотверженного исследователя кому-нибудь послужат еще темой книги. Книги, полной драматических ситуаций и психологических конфликтов, напоминающей по остроте сюжета детектив.
Алкалоид колхицин, применявшийся генетиками для получения искусственных мутаций, выделяется из семян безвременника. Извлекать его оттуда довольно трудно, да и семян это растение дает не много. Правда, для экспериментов нужны были микроскопические дозы алкалоида. Но для широкой постановки опыта требовались и соответствующие масштабы.
Начались поиски химических заменителей колхицина. Фенантренная основа молекулы колхицина подсказала академику И. Шмуку где искать. Он предположил, что в ряду карбоциклических соединений есть вещество, подобное колхицину. Так и оказалось. Из нафталина и бензола был выделен аценафтен. В растворе он вел себя достаточно инертно. Зато в кристаллическом состоянии производил мутагенный эффект. Правда, аценафтен действует медленнее колхицина. Но это было на руку исследователям. Можно было получше изучить процесс мутагенеза.
…Вот охлажденная клетка помещена во влажную камеру. Чем теплее в ней, тем скорее происходит деление клетки.
В камере растение обрабатывается колхицином или его производными — аценафтеном, хлористым сангуннарином, гаммексаном, линданом и другими. Они действуют быстро и весьма эффективно. В результате в камере образуется достаточно много полиплоидных клеток. Некоторые из них способны к размножению, большинство же погибает, так как колхицин и другие химические вещества — это яды для растительного организма.
Яды. Опять это слово. Но почему именно они мутагены? Ничего в этом удивительного нет. Яд, как мы видели, бывает и лекарством и стимулятором. Для большинства организмов мутаген — яд. Все же примерно пятая часть изменений, которые химический мутаген
Попадая в ДНК, мутаген поражает информационный центр, мешает ему отдавать распоряжения. Иногда он вносит хаос в построение новой жизни в клетке. А иногда неожиданно попадает в ее ритм, ускоряя ее и перестраивая, но не нанося смертельного удара.
Доктору биологических наук И. Раппопорту посчастливилось открыть несколько химических мутагенов — диэтилсульфат, этиленамин, нитрозоалкилмочевину и диазоцетилбутан.
Любопытно, что активные группы последних веществ входят и в состав природных ядов — митомицина, стрептозотоцина и азасерина.
Мутагены Раппопорта позволили осуществить поразительный эксперимент. На лабораторном столе в Институте химической физики была «прокручена» эволюция нескольких видов растений. Воздействуя на пшеницу сорта «украинка», ученые получили из нее сразу два новых подвида. Один из них по всем признакам походил на подвид «компактум». Другой ничем не отличался от индийской пшеницы. В третьем случае была получена химера. Химерный мутант сочетал в себе признаки сразу двух различных видов: лист и соломина короткие, как у «тритикум сферококкум», а колос как у иранских мягких пшениц.
Природе на это требовались тысячелетия. Химики воспроизвели процесс эволюции за год.
Химические мутагены оказались гораздо эффективнее такого физического метода воздействия, как радиация. Они меньше разрушают обрабатываемый материал, меньше поражают структуру хромосом. Последняя особенность способствовала развитию экспериментальной полиплоидии на новой основе.
Самый яркий пример — история с сахарной свеклой. Селекционеры Европы давно бьются над тем, чтобы «выжать» из этого корнеплода побольше сладкого сока. Оригинаторы долго не могли вырваться из заколдованного круга. Они старались вывести свеклу с крупными корнями. Когда это удавалось, выяснялось, что процент сахара в ней становится меньше. Общий выход конечной продукции не рос, а иногда даже падал. Выводили сорт с повышенной сахаристостью, но он обладал низкой урожайностью.
Полиплоидия вывела оригинаторов из тупика.
Самые серьезные достижения в этой области достигнуты венгерскими учеными. Благодаря химическому мутагенезу здесь получены высокопродуктивные полиплоиды сахарной свеклы. Они отличаются и высокой урожайностью, и сахаристость их на 5–10 процентов выше обычной. Общая стоимость ежегодной прибавки сахара за счет полиплоидии оценивается в ВНР в полмиллиарда форинтов. Это в два раза больше всех ассигнований на науку в республике. Семена венгерских полиплоидных сортов вывозятся в 11 стран. Почти весь сахар в ГДР, Польше, Чехословакии добывается именно из них.
Для наших условий эти сорта, к сожалению, не пригодны. Как и многие полиплоиды, они позднее поспевают.
Первый триплоидный гибрид сахарной свеклы создан в Советском Союзе в 1960 году А. Н. Лутковым, В. А. Паниным и В. П. Зосимовичем. У гибрида повышено содержание сахара в корнях на 15 процентов. Это будущее всей сахарной свеклы в нашей стране. Районированный на Кубани полигибрид-9 дает дополнительно 100 000 центнеров сахара.
На полиплоидный уровень будет со временем переведена и пшеница. Неплохо зарекомендовали себя в суровых условиях Сибири ржано-пшеничные амфидиплоиды лауреата Государственной премии В. Писарева. Огромную коллекцию полиплоидов пшеницы создал академик Академии наук БССР А. Р. Жебрак. Он вывел больше полиплоидов пшеницы, чем все исследователи планеты. Его сорт «тритикум советикум» — пшеница советская — проходит сейчас испытания.