Сотворение мира или эволюция?
Шрифт:
Подчеркнем: сказанное означает только то, что развитие, восхождение на новый уровень не может быть объяснено односторонним действием причины, но отсюда вовсе не вытекает, что оно не может быть разрешено причинно-следственным взаимодействием. Ниже мы еще будем говорить об этом.
4. Генетический код. Причина и следствие.
В 1856 австрийский (чешский) монах Грегор Мендель (1822—1884) начал проводить в небольшом, чуть более двух «соток», монастырском садике обширные опыты по скрещиванию тщательно отобранных сортов гороха). Его задачей было выявление закономерностей наследования признаков в потомстве гибридов. В 1863 эксперименты
Впрочем, справедливость требует указать, что подобные работы ботаниками в разных странах проводились и до Менделя. Больше того, уже были выявлены и описаны факты доминирования, расщепления и комбинирования наследственных признаков. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь «капризную игру сил наследственности». Недостатком всех проводившихся до Менделя опытов была их бессистемность; большое разнообразие видов и форм растений, над которыми проводились опыты, мешало их строгости, уменьшало обоснованность получаемых выводов. Поэтому глубинный смысл получаемых результатов долгое время оставался неясным.
Семилетняя работа Менделя отличалась прежде всего строгой организованностью. Им с самого начала были сформулированы научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Он впервые разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что существенно облегчило осмысление результатов. В итоге Мендель сформулировал два основных закона наследования признаков, что дало возможность делать определенные предсказания. Кроме того, в неявной форме им была высказана идея дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков.
Правда, тогда его открытия остались непризнанными широкой научной общественностью, что впрочем, не означает, ее незамеченности. На самом деле статью Менделя ботаники того времени знали, на нее неоднократно ссылались, более того, как выяснилось впоследствии при анализе рабочих тетрадей К.Э. Корренса, тот еще в 1896 читал и даже сделал ее реферат, но не понял в то время ее глубинного смысла и просто забыл. Но как бы то ни было после практически одновременного повторного выявления законов наследственности независимо друг от друга разными исследователями в разных странах в 1900 году (Х. Де Фриз, К.Э. Корренс и Э. Чермак-Зейзенегг), справедливость была восстановлена. Приоритет Менделя был признан, созданная же им новая наука генетика получила мощный импульс к развитию.
Так получилось, что практически одновременно с выявлением основных законов генетики в 1868 году молодым швейцарским биохимиком и физиологом Иоганном Ф.Мишером (1844 – 1895) были открыты нуклеиновые кислоты. С отнесением новых веществ к кислотам все было просто: они легко вступали в соединение с «основными» красителями, то есть обнаруживали выраженные кислотные свойства. Нуклеиновыми же они были названы только потому, что присутствовали, как правило, в клеточном ядре (от nucleos – ядро).
Этапным в развитии новой науки оказался 1912 год, когда американский биолог Томас Г. Морган (1866 – 1945) предложил теорию локализации генов в хромосомах. Он ставил свои эксперименты на мухах дрозофилах, вскоре ставших едва ли не самым популярным объектом генетических исследований.
(Два эти имени станут у нас нарицательными, и в СССР долгое время «менделизм-морганизм» будет синонимом генетики, и ругательное отношение к ней прочно соединится с негативной оценкой этих фигур.)
В 1944 году основываясь на результатах исследований Френсиса Гриффита, проводившихся тем еще в 1928 году, американскими биохимиками Освальдом Т. Эвери, Колином М. Маклеодом, Маклином Маккарти из Рокфеллеровского института из вирулентных пневмококков была выделена дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Так было открыто и идентифицировано вещество, определяющее наследственные свойства организма.
Через 18 лет английскому биофизику Морису Х.Ф.Уилкинсу (уроженцу Новой Зеландии) на основе рентгеноструктурного анализа удалось объяснить структуру ДНК. В следующем, 1953, году американским биохимиком Джеймсом Д. Уотсоном и английским физиком Френсисом Х.К.Криком была открыта структура молекулы ДНК. Используя данные рентгеноструктурного анализа кристаллов ДНК, проведенного Уилкинсом, они предположили, что эта спираль состоит из двух полинуклеатидных цепей, и исходя из этого представления создали модель несущей наследственную информацию молекулы в виде двойной спирали. На основе модели Уотсона-Крика было разработано современное представление о принципе работы гена и заложены основы учения о передаче биологической информации.
Нуклеиновые кислоты представляют собой простую последовательность связанных между собой нуклеотидов. Каждый из них включает в себя по одной молекуле фосфорной кислоты, сахара и органического основания.
Фосфорная кислота во всех случаях одинакова, то есть каждый нуклеотид включает в себя одну и ту же молекулу.
В отличие от фосфорной кислоты, сахара представлены в двух вариантах: рибозы и дезоксирибозы. Эти два сахара никогда не встречаются одновременно в одном и том же полинуклеатиде, то есть в одной и той же цепочке нуклеотидов. И если мы обозначим эти сахара их начальными буквами Р (рибоза) и Д (дезоксирибоза), то получим известные сегодня, наверное, каждому аббревиатуры нуклеиновых кислот (НК): РНК и ДНК.
Основания так же отличаются друг от друга. Но здесь отличий больше. В состав ДНК входит четыре их разновидности: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т); в состав РНК входят три из них: аденин, гуанин, цитозин, но вместо тимина появляется урацил (У).
Таким образом, с позиций структурной химии ДНК представляет собой последовательность связанных между собой дезоксирибонуклеатидов, РКН – последовательность рибонуклеатидов. Словом, не очень сложное образование, но при этом общая длина нуклеатидных цепей может достигать нескольких миллионов звеньев.
В этих молекулярных цепочках каждые три следующие друг за другом основания составляют собой так называемый триплет. Триплетная компоновка одним из первых в 1954 году была предложена Джорджем (Георгием Антоновичем) Гамовым, американским физиком, выходцем из России. Число различных сочетаний из 4 нуклеотидов по два составило бы 42 = 16, что недостаточно для кодирования 20 аминокислот, в то время как число сочетаний по три – 64 (43 = 64) [25] .
25
Вилли К., Детье В., Биология. М.: «Мир», 1974, с. 153.