Вечное движение (О жизни и о себе)

Предстоящие успехи в выделении генов обещают громадные практические последствия. Введение нормальных генов в клетки наследственно больных людей будет радикальным лечением. Гибридизация растений, животных и микроорганизмов благодаря методу введения изолированных генов приобретает неограниченные возможности.

Принципиальный шаг в искусственном создании генов чисто химическим путем сделали в 1970 году. Особым образом изучили последовательность азотистых оснований в одном коротком гене дрожжевой клетки, содержащем всего 77 азотистых оснований. Такой короткий отрезок ДНК с заданной последовательностью оснований синтезировали химически. Это был первый ген, созданный человеком.

Несмотря на громадное значение первого синтеза гена, этот успех еще невелик перед лицом всей сложности строения генов и их комплексов даже у самых простых форм жизни. Первой формой жизни, которую удастся синтезировать, будут вирусы. Однако даже у простейших вирусов имеется ДНК, в состав которой входит 5500 азотистых оснований, составляющих приблизительно 17 генов. Таким образом, от простого гена до простейшего вируса лежит еще большая дорога трудных свершений. Что же касается клетки, которая, собственно, и является единицей жизни, могущей существовать самостоятельно, то трудности ее синтеза возрастают неимоверно.

Наряду с крупнейшими успехами в изучении фундаментальных вопросов генетика, развиваясь в связи с практикой и с запросами жизни, вошла заметным элементом в производительные силы человечества в области сельского хозяйства и медицины. Вся селекция растений и животных строится ныне на использовании законов наследственности и изменчивости, установленных генетикой. Кроме того, что генетика является научной основой селекции, ее многие экспериментальные и теоретические разработки послужили целому ряду скачков в производительности ряда домашних животных и растений.

Генетика мощного развития гибридов - гетерозиса, методы его получения, его эффективность были изучены в лабораториях экспериментальной генетики. В настоящее время этот способ разведения растений стал основным производственным приемом при посевах кукурузы, овощных, лесных и других культур. Использование гетерозиса преобразило производство. Вслед за гибридной кукурузой разведение гибридных, так называемых бройлерных, цыплят завоевало весь мир. Мясное откормочное свиноводство и откорм крупного рогатого скота также переводятся на пути использования гетерозисных гибридов.

Скрещивание географически удаленных форм было использовано селекционерами для создания новых сортов пшеницы. Использование мутационной формы кукурузы, которая резко повысила в зерне уровень важнейшей для питания животных аминокислоты - лизина, привело к новой революции в возделывании этого растения.

Мы являемся свидетелями важнейшего современного движения коренных переделок генетической природы растений. Эти переделки получили названия зеленых революций. В нашей стране они идут (после первой зеленой революции подсолнечника, осуществленной В. С. Пустовойтом) по пшенице, кукурузе, сахарной свекле и по другим растениям.

По Мексике, Индии, Филиппинам и по ряду других стран триумфально шествует зеленая революция по возделыванию риса и пшеницы. Это было достигнуто путем использования мутаций карликовости, при котором энергия роста переключается на развитие колоса. В Индии получен замечательный сорт пшеницы после воздействия на зерно радиацией.

Широчайшее развитие получили методы искусственного вызывания мутаций под влиянием радиации и химических соединений. Более 80 радиационных сортов растений уже вошло в производство. Путем экспериментальной полиплоидии у любого растения в его клетках можно изменить число хромосом. Этим путем создана триплоидная сахарная свекла, новые сорта картофеля, табака, декоративных растений и лесных пород.

В наше время успехи генетики - это маяк для продвижения селекции растений и животных. Только соединив воедино генетику и селекцию, можно получить тот сплав наук, который обеспечит нужный для человечества громадный рост пищевых и технических ресурсов. Население земного шара растет исключительно интенсивно. Через 30 лет на земле будет жить 7 миллиардов человек, то есть в 2 раза больше, чем в наше время. Количество пахотной земли на человека уменьшится в 2 раза. В этих условиях необходимо резко поднять производительность и качество сортов и пород. Этот фактор сыграет выдающуюся роль при регуляции роста пищевых ресурсов земли.

Огромное значение имеют успехи генетики для создания новой отрасли биологической индустрии, связанной с промышленным использованием микроорганизмов. Микроорганизмы и вирусы встали в центр внимания фундаментальной генетики, когда наступила эпоха молекулярной биологии. Наследственность и изменчивость этих форм является предметом самого глубокого изучения. Используя новые методы, селекция нужных форм микроорганизмов достигла небывалой высоты. Это облегчено также и тем, что при селекции микробов можно использовать миллионные и миллиардные популяции, что резко увеличивает эффективность селекции.

Метод получения мутаций с помощью радиации и химических соединений стал основным в получении высокоэффективных продуцентов целого ряда ценнейших лекарственных, пищевых и других веществ. Когда был открыт пенициллин, его стоимость в буквальном значении этого слова была выше золота. Теперь, после получения ценных мутантов, резко повысивших выход пенициллина на единицу питательной среды, в которой живут грибки, это лекарство стало доступным каждому. Аминокислота лизин является важнейшим компонентом пищи животных и человека. Сейчас создается крупная микробиологическая промышленность по производству лизина. Это оказалось возможным только после работы генетиков, в экспериментах которых была получена форма клеток бактерий, которая выделяет в среду в 500 раз больше лизина в сравнении с обычными "дикими" бактериями. Громадные перспективы для микробиологического синтеза белков открывает использование простых углеводородов нефти и газа. В этой работе решающую роль также играют методы новой генетической селекции.

Среди проблем, волнующих человечество, большое место занимает тот факт, что биосфера на нашей планете, в которой живет человек, начинает испытывать определенные изменения. Эти изменения являются результатом планетарной деятельности человека. Во многом эта деятельность нарушает исторически сложившиеся связи между видами на земле. Ухудшается обстановка жизни и для самого человека, что связано с загрязнением атмосферы, почвы, рек, морей и океанов. На земле возник и растет добавочный фон радиации, появилось множество технических и сельскохозяйственных химических соединений, которые оказывают вредное влияние, нарушая наследственные структуры у всех форм жизни, включая человека. Задача состоит в защите жизни, чтобы сохранить и сделать еще более прекрасным зеленый океан земли, в котором живет и будет процветать человек. Необходим разумный контроль над эволюцией жизни со стороны человека. В этом плане громадные задачи встают перед эволюционной генетикой, которая во многом уже проникла во внутренние глубины механизмов, ведущих исторические преобразования видов и популяций.

Наконец, сам человек, будучи существом социальным, вместе с тем прикован к царству животных своими биологическими особенностями. В настоящее время человек как предмет генетического исследования все больше и больше привлекает к себе внимание генетиков. Возникла громадная область знания в виде генетики человека. В истории генетики вначале усилия концентрировались на растениях, затем на дрозофиле, на животных. В эпоху рождения и развития молекулярной генетики на пьедестал были возведены вирусы и бактерии. Будущее фундаментальной и прикладной генетики в области медицины лежит в исследованиях по генетике человека.

Человек обладает сознанием. По своей значимости эволюционный акт появления такого качества, как сознание, может быть приравнен только к акту самого появления жизни на земле из неорганической материи. Вместе с тем человек - это продукт эволюции животных, так что все его биологические наследуемые свойства, включая возможность развития сознания, закодированы в его молекулах ДНК. Эти молекулы содержат громадное число азотистых оснований, равное 10 миллиардам.