Чтобы произошла репликация (удвоение молекулы), двойная спираль ДНК должна раскрутиться (нити разойтись), образуется репликационная вилка. Вдоль каждой из нитей ДНК будет «работать» фермент (его назвали ДНК-полимераза), с помощью которого к нитям ДНК будут присоединяться новые основания ДНК, чтобы образовались две двухнитевые молекулы ДНК. И здесь необходимо упомянуть об американском ученом Артуре Корнберге, пионере изучения ферментов репликации ДНК.
Репликация — чрезвычайно сложный процесс, но именно она гарантирует точность передачи генетической информации. Точность эта обусловливается ферментами, осуществляющими репликацию. Ведь фермент всегда катализирует строго направленную реакцию.
Когда в научном зарубежном мире (50-е годы) широко обсуждались потрясающие открытия химических основ наследственности, ученые нашей страны (и что особенно важно — молодежь) должны были исповедовать невежественные построения Лысенко — Лепешинской. Однако в отдельных научных обществах или институтах публично обсуждалась истинная информация о достижениях генетики. В Москве это происходило на заседаниях Московского общества испытателей природы. Президент этого общества, выдающийся ботаник академик В. Н. Сукачев взял на себя лично ответственность за проведение вечерних лекций по генетике. Лекции о физико-химических основах наследственности, о строении хромосом читали нам Н. П. Дубинин, А. А. Прокофьева-Бельговская и другие замечательные отечественные генетики. В ту пору нам казалось, что рассекречивание химической структуры гена сняло все возражения против формальной генетики. И уж теперь-то препоны для ее развития сняты.
В самом деле, для каждого начинающего познавать генетику выстраивалась стройная картина представлений о материальных основах наследственности.
Клетка — основа всего живого. В этой маленькой системе все приспособлено для саморегуляции и самовоспроизведения. Жизнь любого существа начинается со слияния двух клеток. Они делятся в строго определенное время, в строго определенном месте, передавая наследственную информацию.
Клетка — высокоспециализированная система. Ее цитоплазма производит биологически активные вещества (белки, ферменты, гормоны). Ядро содержит наследственный материал — хромосомы. Хранит их, а главное — обеспечивает функцию и репродукцию.
Хромосомы — носители наследственной информации. В них расположены гены в строго определенном порядке. До предела точное воспроизведение хромосом при размножении клеток обеспечивает передачу генов от поколения к поколению в полном соответствии с законами Менделя.
Хромосомы построены из нуклеиновых кислот и белка. Расшифровка трехмерной структуры ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком сняла все неясности в понимании точного удвоения генетического материала.
Казалось бы, все стало ясным: и материальная основа генов известна, и принцип точного воспроизведения их выяснен. Но это только казалось после первого усвоения азбуки наследственности. Откровенно говоря, я был очень удивлен, когда один из моих товарищей, весьма образованный человек, сказал как-то, что все это (имелась в виду ДНК) еще пока механистическая модель наследственности (сам он был не генетик, но, очевидно, понимал ее хорошо).
Разумеется, я горячо возразил ему, доказывая, что представление о ДНК как носителе наследственной информации отвергло все возражения о механистической интерпретации законов наследственности. Вроде бы я был прав. Однако его логика оказалась сильнее, а главное, достоверней моих собственных эмоциональных рассуждений.
Действительно, знание химических основ наследственности углубило наши представления о механизмах передачи генов от поколения к поколению. Но ведь явление наследственности — это не только передача наследственной информации, но и ее реализация в признак. Открытие ДНК и расшифровка ее структуры еще не давали убедительных объяснений ее функциям или механизмам реализации генетической информации. Помню, мой товарищ в качестве возражений моим доводам в пользу полной ясности в генетике настойчиво говорил: «Ну, хорошо… Химическая природа гена раскрыта. Но что изменилось от этого в понимании наследственности? Что меняется, если гипотетическое, хотя и вполне материалистическое представление о генах, ранее называвшихся наследственными факторами, заменено понятием ДНК? Ну, предположим, ген — это ДНК, — спрашивал он меня, — а дальше-то что?»