Много важных открытий было сделано исследователями, работающими с микроорганизмами:
вирусами, бактериями, низшими грибами. Один из фагов (см. ст. «Микробы»)
имеет тело грушевидной формы, заканчивающееся небольшим «хвостом». Стенки
тела и хвостовой отросток состоят из белка. Внутри тела помещается молекула
ДНК. Когда фаг нападает на бактерию, он растворяет с помощью ферментов,
находящихся в «хвосте», оболочку бактерии и «впрыскивает» внутрь бактерии
молекулу ДНК, причем белки, составляющие тело фага, остаются снаружи на
оболочке бактерии.
Попавшая внутрь бактерии молекула ДНК фага путем ауторепродукции размножается,
и в результате повторной ауторепродукции в теле бактерии образуются несколько
сотен дочерних молекул. Эти молекулы начинают синтезировать белки фагов.
Белки соединяются с дочерними молекулами ДНК. Тело бактерии разрушается,
а молодые фаги готовы для нападения на другие бактерии.
Открытие размножения фага имеет двоякое значение: 1) блестяще подтверждает
роль ДНК в передаче наследственной информации; 2) подчеркивает единство
основных жизненных процессов, и прежде всего синтеза специфических белков,
который теперь показан для всех ступеней органической жизни — от вирусов
до человека включительно.
Было выяснено, что у бактерий и фагов в состав хромосом входят только
молекулы ДНК. Такие организмы называются протокариотами. Хромосомы высших
форм (эукариотов) содержат и ДНК и белки. Загадка индивидуального развития
состоит в том, что полноценная генетическая программа имеется как в оплодотворенном
яйце, так и во всех соматических клетках взрослой особи. Это показывает,
что дифференцировка при развитии обусловлена тем, что разные гены и их
системы активизируются в разное время. Сейчас открыты особые гены-регуляторы,
которые управляют активностью структурных генов, обеспечивающих синтез
белков. Они сами входят в состав особых систем (оперонов). У эукариотов
регулировка генов частично связана с влиянием белков-гистонов, входящих
в состав хромосом.
Еще несколько слов о генах. Ученые выяснили материальную природу генов.
Оказалось, что гены представляют собой участки в длинной молекуле ДНК,
причем в одной молекуле могут заключаться тысячи таких генов. Каждый из
генов определяет тот или иной вид наследственной информации, заключающийся
в молекуле ДНК. Так, есть гены, вызывающие карликовость у человека; гены,
от которых зависит устойчивость или неустойчивость к антибиотикам у бактерий;
гены, повышающие или понижающие количество аминокислот, и т. п.
Сегодня ученые, работающие в области молекулярной генетики, располагают
громадным числом новых методов, сложным лабораторным оборудованием для
химических и физических анализов. Они достигли блестящих результатов. В
1968—1969 гг. химическим путем впервые был синтезирован один из генов дрожжевой
клетки. Этот пример показывает, какие широкие горизонты открывает в науке
применение методов современной молекулярной генетики. В 1971—1972 гг. установлено,
что гены могут синтезироваться только с помощью особого фермента, названного
обратной транскриптизой.
Молекулярная генетика помогает решать и чисто практические задачи. Так,
генетическая селекция микроорганизмов имеет очень большое значение для
производства антибиотиков, витаминов, аминокислот, белков и других веществ.
На использовании радиационных и химических мутантов микробов, которые в
сотни и тысячи раз продуктивнее исходных диких форм микробов, основывается
новый вид биологической промышленности. Качественно новые перспективы для
сельского хозяйства и медицины открывает генетическая инженерия, которая
использует синтез генов и введение их в организмы, а также управление законами
мутаций.
Важнейшую роль в наши дни играет связь генетики с селекцией и эволюционной
теорией Ч. Дарвина. Советские ученые-селекционеры И. В. Мичурин, Г. Д.
Карпеченко, Н. В. Цицин разработали теорию отдаленной гибридизации растений
и осуществили замечательные эксперименты в этой области. В 1926 г. советский
ученый С. С. Четвериков обосновал современное учение о генетике популяций
(групп особей). Так было положено начало новой области биологической
науки, в которой слились генетика и эволюционное учение.
Популяционная генетика изучает действие основных факторов эволюции —
наследственности, изменчивости и отбора — в конкретных условиях внешней
среды, в популяциях. Большое значение генетика популяций приобрела для
изучения человека. Она изучает распространение среди людей наследственных
болезней, разнообразия групп крови и других наследственных особенностей.
Развивается космическая генетика, исследующая влияние факторов космического
полета (космических лучей, невесомости и др.) на наследственность организмов,
медицинская генетика, генетика человека. Изучается роль генов в процессах
индивидуального развития особи, влияние изменений во внешней среде на наследственность
у человека и других организмов. Есть и другие важнейшие направления в генетике.
Главная