Знание - сила, 2005 № 09 (939)

Беда только в том, что «многообещающий урод» появляется один — так учит нас современный учебник генетики и теории эволюции. И хорошо еще, если его «уродство» не мешает ему скрещиваться с себе подобными — тогда мутация попадет в генофонд популяции и, если не исчезнет, сможет когда-нибудь распространиться — если окажется полезной.

А если мешает?

Если он «один такой»? Ведь вероятность возникновения у двух особей одинаковой мутации исчезающе мала.

На самом деле генетики не были такими идиотами, какими видит их современный учебник, и полагали, что такие «уродства» повторяются регулярно, если вид дошел до определенного порога. Де Фриз, изучавший растение энотеру (ослинник), своими глазами видел примеры проявления массовых мутаций. Через 40 лет выяснилось, что Де Фриз принимал за мутации то, что было другим генетическим явлением — сбалансированными транслокациями, которые вели себя при скрещивании друг с другом как гены. Почему же Де Фриз так ошибся? Его подвел тот самый метод, который принес ему успех — ведь для генетического анализа неважно, имеем мы дело с генами или с транслокациями — переносом части одной хромосомы на другую. Когда Де Фриз обнаружил, что его «мутации» совсем не всегда ведут себя так, как положено генам, да еще и вдобавок не порождают у растений различий видового уровня, он разочаровался в своей теории.

Дальше мутационизму не повезло. Отбросив соображения Де Фриза о массовом характере мутации при определенном состоянии вида, последователи его учения немедленно наткнулись на возражения со стороны простой теории вероятностей. Они ведь рассматривали мутации, возникающие у разных особей, независимо друг от друга. Но ошибка — в трактовке понятия: Де Фриз считал мутации часто возникающими и одинаковыми, а его последователи — независимыми и разными — привлекли внимание к проблеме бытия мутации в коллективе особей — популяции.

В 1926 году С.С. Четвериков напечатал теоретическую работу, которая стала классикой: «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения генетики». Он показал, что природные популяции должны быть насыщены мутациями, впитывают их, как он писал, «как губка впитывает воду». Поэтому надо ожидать, что популяции содержат много разных мутаций. С этой статьи началась популяционная генетика и интирация генетики с теорией эволюции. Предположение о независимом возникновении одной мутации от другой помешало мутационизму стать теорией эволюции вместо дарвинизма, однако именно оно создало фундамент для их объединения. Сужение понятия «мутация» по сравнению с изначальным толкованием Де Фриза позволило рассматривать мутации именно как те индивидуальные, а не массовые уклонения, которые оцениваются естественным отбором. После работ Тимофеева-Ресовского, показавшего экспериментально насыщенность природных популяций дрозофилы мутациями, стало понятно, что естественному отбору есть, с чем работать. Именно в этот момент теория эволюции приобрела проверяемые предположения, то есть стала наукой в современном понимании. Благодаря работам Тимофеева-Ресовского, Добжанского, Меллера, Фишера, Райта оформилась микроэволюция — наука о видообразовании. Естественный отбор работает с мутациями, изменяя их частоту в популяции, — так выглядел наконец достигнутый синтез генетики и теории эволюции.

Первое, что пришло в голову ученым, осознавшим наличие шромного количества рецессивных мутаций в популяциях, в том числе в популяциях человека, — это улучшение человеческой породы. Ведь многие рецессивные мутации уменьшают жизнеспособность особи, например, фенилкетонурия или альбинизм, заманчиво было бы избавить от них будущие поколения! Появление евгеники и ее связь с фашизмом сильно подпортили репутацию генетики, особенно на 1/6 части суши.

Самое обидное в том, что евгеника совершенно не стоила того шума, который вокруг нее поднялся. Расчеты той же самой популяционной генетики показывают, что даже полное устранение от размножения гомозиготных носителей вредной мутации приводит к очень медленному уменьшению ее частоты в популяции. А ведь есть еще гетерозиготы — в их фенотипе мутация вообще не проявляется. Под покровом нормального фенотипа может накопиться много рецессивных мутаций, показали Четвериков и Тимофеев-Ресовский. От прямого применения генетики для улучшения человечества пришлось отказаться не только по этическим, но и по научным соображениям, даже маленькое уменьшение частоты вредных мутаций требует очень большого времени.

Гораздо более эффективным оказалось применение формально-генетического подхода для улучшения пород домашних животных. Созданная трудами Фишера, Райта, а в нашей стране — А. С. Серебровского, Б.Л. Астаурова и других - количественная генетика оказалась надежным инструментом селекции. Прямому генетическому анализу количественные признаки — такие, как рост, вес, жирность молока — не поддаются. Предложенные количественной генетикой методы косвенной оценки, такие, как оценка производителей не только по потомству, но и по родственникам, оказались очень полезными. Почему так важно оценить особь по ее, например, братьям и сестрам? Потому, что очень часто людей интересует только один пол животного. И если мы оцениваем быка-производителя по молоку его сестер, мы выигрываем целое поколение — нам не нужно ждать появления на свет и половозрелости дочерей этого быка.

А что говорить об индуцированном мутагенезе, открытом советскими генетиками Г.А. Надсоном и Г.С. Филиповым в 1925 и американским генетиком Г. Меллером в 1927 году! Его практическому применению мы обязаны многими успехами современной биотехнологии.

Некоторые вирусы используют РНК для тоге, чтобы изменить генетическую структуру зараженной клетки

Не ждать «милостей» — «хороших» мутаций от природы, взять их у нее — наша задача! Недаром молодая Советская республика требовала от генетиков не теории, а практики. Классовое чутье комиссаров безошибочно распознало мощный технологический потенциал молодой науки.

Все эти успехи не заслоняли главной проблемы — проблемы материального носителя наследственной информации. Опыты Моргана показали, что гены линейно расположены в хромосоме. Отлично! Но что это — гены? Из какого вещества они образованы? Ведь данные биохимиков показывают наличие в хромосоме нуклеиновых кислот и белка. Который из них?

Нет необходимости напоминать, какое вещество оказалось носителем наследственной информации. Открытие Уотсона и Крика объяснило многие полученные ранее экспериментальные данные: правило Чаргаффа, данные рентгеноструктурного анализа. Комплементарность цепей ДНК друг другу позволила объяснить и точность передачи наследственной информации — полуконсервативный характер удвоения молекулы ДНК обеспечивает точное воспроизведение порядка нуклеотидов в молекуле. Был получен первый ответ на вопрос: почему из яйца лягушки никогда не вылупляется цыпленок? И хотя первый ответ оказался далеко не исчерпывающим, это был фундаментальный прорыв в понимании механизма, обеспечивающего поддержание форм жизни в течение долгих поколений.

Нет больше человека, который никогда не слышал о таком веществе — ДНК. Даже в листовках национал- экстремистов и речах президентов мы встречаем дезоксирибонуклеиновую кислоту, заменившую в их риторике понятия крови, народного духа, «традиций дедов и прадедов». Второй раз в истории генетики был сорван покров тайны с наследственности. Вот она, открытая «книга жизни»! Как говорят продавцы, читайте ценники, там все написано.

Древняя традиция объяснять все влиянием наследственности получила мощную поддержку новейших научных данных. В этом месте мифология профессионалов и мифология толпы не отличаются друг от друга. Когда президент нашей страны говорит в Законодательном собрании, что у «русского народа нет неприятия власти на генетическом уровне», он просто разделяет точку зрения многих профессионалов, что развитие организма строго детерминировано, то есть однозначно определено генетическими факторами. Раз все органы и ткани получаются путем развертывания в процессе индивидуального развития генетической программы, нет никаких причин думать, что отношение к власти определяется как-то еще. Зная генетический код, мы можем его прочитать. И тогда станет понятно, где агнцы, а где козлища, кого надо учить выжигать по дереву, а кого — высшей математике. Мало кто из профессионалов, а тем более широкой публики, при этом вспоминает, что похожим образом формулировалась сверхзадача ньютоновской механики: зная координаты и скорость всех точек системы, мы можем в точности предсказать их движение, даже если рассматриваемой системой будет вся наша Вселенная. Этот унылый детерминизм имеет глубокие корни — доктрине предопределенности спасения одних и вечных мучений других уже много столетий. «Черного кобеля не отмоешь добела» — гласит народная мудрость.