Физические и химические основы явлений наследственности.
Революция в генетике была подготовлена всем ходом могущественного
развития цдей и методов мендилизма и хромосомной теории наследственности.
Уже в недрах этой теории было показано, что существуют явления
трансформаций у бактерий; что хромосомы - это комплексные компоненты,
состоящие из белка и нуклеиновой кислоты. Молекулярная генетика - это
истинное детище всего XX века, которое на новом уровне впитало в себя
прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории
мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. На путях
молекулярных иследований в течении последних 20 лет генетика претерпела
поистене революционные изменения. Она является одной из самых блестящих
участниц в общей революции современного естествознания. Благодаря ее
развитию появилась новая концепция о сущестности жизни, в практику вошли
новые могущественные методы управления и познания наследственности,
оказавшие влияние на сельское хозяйство, медицину и производство.
Основным в этой революции было раскрытие молекулярных основ
наследственности. Оказалось, что сравнительно простые молекулы
дизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) несут в своей структуре запись
генетической информации. Эти открытия создали единую платформу генетиков,
физиков и химиков в анализе проблем наследственности. Оказалось, что
генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем,
что ввело в генетику во многих случаях язык и логику кибернетики.
Вопреки старым воззрениям на всеобъемлющую роль белка как основу
жизни, эти открытия показали, что в основе приемственности жизни лежат
молекулы нуклеиновых кислот. Под их влиянием в каждой клетке формируются
специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее -
в хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся
элементарной единицей наследственности, вместе с тем представляет собой
сложный микромир в виде химической структуры, свойственной определенному
отрезку молекулы ДНК.
Таким образом современная генетика открывает перед человеком
сокровенные глубины организации и функций жизни. Как всякие великие
открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций
(учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние
на жизнь. Развитие физико-химической сущности явления наследственности
неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В
явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, однако форма их движения
качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое
свойство, оно неотделимо
от проявления свойств клетки в целом.
Взаимодействие молеукл ДНК, белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности
клетки и ее воспроизведения. Поскольку явление наследственности, в общем
смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа
обмена веществ, очевидно, что общим субстратом наследственности является
клетка в целом.
Явление наследственности в целом необусловлено исключительно
генами и хромосомами, которые представляют собой все же только элементы
более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них
записана генетическая информация, т. е. возможность воспроизведения
определенного типа обмена веществ. Однако реализация этой возможности, т.
е. процессы развития осыби или процессы жизнидеятельности клетки,
базируется целостной саморегулирующейся системе в виде клетки или
организма. В настоящее время в качестве первоочередной встает задача,
выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм
движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и
наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, ибо жизнь -
это особая форма движения материи. Однако ясно, что сущность этой особой
формы движения материи не может быть принята без знания природы простых
форм, которые входят в него уже как бы в "снятом виде". Поэтому проблема
физических и химических основ
наследственности является ныне одной из центральных в генетике. Ее
разработка должна заложить основы для решения проблем наследственности во
всей сложности ее биологического содержания. Совершенно ясно, что важнейшие
вопросы философского материализма связаны с разработкой этой проблемы.
Материалистическая постановка решающих вопросов наследственности не мыслима
без признания того, что явление наследственности материально обусловлено,
что в клетке которая образует поколение, должны иметься определенные
материальные вещества и структуры, физические и химические формы движения
которых благодаря их специфическому взаимодействию создают явление
наследственности.
В свете сказанного вполне понятно то значение, которое имеет
полная физико-химическая расшифровка строения биологически важных молекул.
Несколько лет назад впервые химическими средсвами вне организма была
синтезирована белковая молекула - гормон инсулин, управляющий углеводным
обменом в организме человека. Недавно была расшифрована физическая
структура дыух белков - дыхательных пигментов крови и мышц - гемоглобина и
миоглобина. Для молекулы фермента лизоцина физики открыли пространственное
расположение каждого из тысячи атомов, участвующих в построении его
молекул. Установлено место в молекуле, ответственное за
каталитический эффект этого биологического катализатора, недопускающего
проникновения вирусов в клетку.
После этих событий, связанных с раскрытием природы генетического
кода и генетических механизмов в синтезе белков, впервые удалось дать
полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК. Все
эти открытия, включая замечательный факт, что синтез молекул ДНК идет под
координирующим влиянием затравки (матричной ДНК), показывает, какой
серьезный шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого.
Поистине фантастические горизонты открываются на путях синтеза
генов в искуственных условиях, которые осуществлены в исследованиях Г.
Корана и его группы ученых-последователей. Другим выдающимся открытием
послужила разработка условий для искусственного самоудвоения ДНК в
бесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК (по крайней мере у
вирусов и бактерий) сущесвуют в форме замкнутого кольца и в таком виде
служат матрицей для ДНК-полимеразы.
Проблемы гена и молекулярные основы
------------------------------------------------------- мутации.
------------
Одна из наиболее важных задач современной генетики является
получение направленых мутаций. Эта задача в основном решается на путях
направленного химического преобразования молекулярных системв пределах
отдельных генов. При помощи методов общей, радиационной, химической и
молекулярной генетики во многих странах уже достигнуто управление
наследственностью. В селекции микроорганизмов, растений и животных имеются
существенные производственные достижения, полученные с помощью этих новых
методов.
Как ни сложна задача получения направленных мутаций, однако в
последних работах по молекулярной генетике найдены правильные пути, и более
того даже некоторые элементы решения этой задачи уже достигнуты в работах с
бактериями и раст. вирусами.