В гл. 3, 4 и 5 мы обсудим дарвиновский процесс «выживания наиболее приспособленных», который идет в популяциях белых кровяных клеток (лимфоцитах), когда иммунная система борется с инфекционным агентом. (В нашу эпоху СПИДа тысячи биологов занимаются исследованием молекул и клеток иммунной системы млекопитающих.) В гл. 5 мы изложим современную точку зрения на молекулярные процессы, протекающие в иммунной системе, и подчеркнем, что идеи Дарвина и Ламарка взаимно дополняют друг друга.
Гл. 6 ключевая в нашей книге. Именно в ней мы пытаемся обосновать нашу гипотезу о проницаемости барьера Вейсмана за эволюционное время, по крайней мере для V-генов иммунной системы. Центральная информационная молекула в этой «драме» уже не стабильная двухцепочечная ДНК (в которой последовательностями нуклеотидов А, G, С и Т записана генетическая информация), а сравнительно нестабильная молекула-посредник РНК.
В гл. 7 мы исследуем интересные факты наследования некоторых анатомических структур человека и животных. Приводятся данные о том, что самцы грызунов с индуцированными диабетом и другими эндокринными нарушениями часто передают i свои измененные свойства потомкам. В этой главе мы также рассмотрим свидетельства за и против существования обратной связи сомы и зародышевой линии для других органов и тканей. Это то же самое, что обсуждать, имеет ли дарвиновская теория пангенезиса всеобщее значение. Мы выдвигаем на первый план проблемы, решение которых чрезвычайно важно для современной молекулярной генетики.
Наконец, в эпилоге мы подробно, хотя и умозрительно, обсудим некоторые более широкие приложения идей Ламарка. Например, мы рассмотрим их значение для генетической инженерии, включающей соматическую генотерапию, и концепцию «генетической ответственности». Мы также воспользуемся возможностью ответить на критику нашей теории.
Глава 2
В НАЧАЛЕ БЫЛА РНК
Цель данной главы — рассказать об основных открытиях и идеях молекулярной генетики, на наших глазах превративших эту область биологии в самостоятельную научную дисциплину. В отличие от многих других явлений окружающего нас мира, описанных палеонтологами, антропологами и натуралистами, объекты современной молекулярной и клеточной биологии невидимы. Их приходится упорно «вычесывать» из микроскопической среды замысловатыми экспериментами, используя методы биохимии и молекулярной биологии. От этого задача «пересказа истории исследований» для широкого круга читателей представляется устрашающе сложной. Для ее решения мы используем большое количество рисунков и схем. Их в нашей книге больше, чем в других популярных изданиях.
Большая часть наших знаний в области молекулярной генетики получена за последние 45 лет. Хронология наиболее важных достижений и открытий этого времени приведена в табл. 2.1.
Мы должны предупредить, что будем говорить об очень сложных процессах обмена информацией в живых клетках, протекающих в пространстве, измеряемом микронами (микрон — одна миллионная метра). Сами клетки можно увидеть в обычном световом микроскопе (увеличение примерно от 100 до 600). Если всю ДНК, содержащуюся в 46 хромосомах человека, сложить конец к концу, получится нить длиной несколько метров. В этой длинной нити ДНК содержится огромное количество генетической информации, и, несмотря на это, она сложена и умещена в крошечном пространстве клеточного ядра диаметром всего в несколько микрон. Мы не будем останавливаться подробно на сложных правилах, по которым клетка работает с такими гигантскими полимерами (т. е. хромосомами) и копирует (реплицирует) их. Достаточно только сказать, что процесс репликации хромосом и деления клетки — митоз — протекает за 5—20 ч. в зависимости от типа клеток. (В результате митоза образуются две дочерние клетки, являющиеся точными копиями родительской.)
Важнейшие открытия и достижения молекулярной генетики
• 1952г. Показано, что материалом наследственности у бактериофагов является ДНК, а не белок (А. Херши и М. Чейз).
• 1953г. Открыта структура (двойная спираль) ДНК (Дж. Уотсон и Ф. Крик). П. Медавар с коллегами выявили факт приобретенной иммунологической толерантности у новорожденных мышей