Физические и химические основы явлений наследственности
Физические и химические
основы
явлений наследственности.
Революция в генетике была подготовлена всем ходом
могущественного развития цдей и методов мендилизма и хромосомной теории
наследственности. Уже в недрах этой теории было показано, что существуют
явления трансформаций у бактерий; что хромосомы - это комплексные компоненты, состоящие из
белка и нуклеиновой кислоты. Молекулярная генетика - это истинное детище всего XX века, которое на новом уровне впитало в себя
прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории
мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. На путях
молекулярных иследований в течении последних 20 лет генетика претерпела
поистене революционные изменения. Она является одной из самых блестящих
участниц в общей революции современного естествознания. Благодаря ее развитию
появилась новая концепция о сущестности жизни, в практику вошли новые
могущественные методы управления и познания наследственности, оказавшие влияние
на сельское хозяйство, медицину и производство.
Основным в этой революции было раскрытие молекулярных
основ наследственности. Оказалось, что сравнительно простые молекулы
дизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) несут в своей структуре запись генетической
информации. Эти открытия создали единую платформу генетиков,
физиков и химиков в анализе
проблем наследственности. Оказалось, что генетическая информация действует в
клетке по принципам управляющих систем, что ввело в генетику во многих случаях
язык и логику кибернетики.
Вопреки старым воззрениям на всеобъемлющую роль белка как
основу жизни, эти открытия показали, что в основе приемственности жизни лежат
молекулы нуклеиновых кислот. Под их влиянием в каждой клетке формируются
специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее - в
хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся элементарной
единицей наследственности, вместе с тем представляет собой сложный микромир в
виде химической структуры, свойственной определенному отрезку молекулы ДНК.
Таким образом современная генетика открывает перед
человеком сокровенные глубины организации и функций жизни. Как всякие великие
открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о
формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние на жизнь.
Развитие физико-химической сущности явления наследственности неразрывно связано
с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего
кроме атомов и молекул, однако форма их движения качественно специфична.
Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо
от проявления свойств
клетки в целом.
Взаимодействие молеукл ДНК,
белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения.
Поскольку явление наследственности, в общем смысле этого понятия, есть
воспроизведение по поколениям сходного типа обмена веществ, очевидно, что общим
субстратом наследственности является клетка в целом.
Явление наследственности в целом необусловлено
исключительно генами и хромосомами, которые представляют собой все же только
элементы более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них
записана генетическая информация, т. е. возможность воспроизведения
определенного типа обмена веществ. Однако реализация этой возможности, т. е.
процессы развития осыби или процессы жизнидеятельности клетки, базируется
целостной саморегулирующейся системе в виде клетки или организма. В настоящее
время в качестве первоочередной встает задача, выяснить, как осуществляется
высший синтез физических и химических форм движения, появление которого
знаменовало собой возникновение жизни и наследственности. Явление жизни нельзя
свести к химии и физике, ибо жизнь - это особая форма движения материи. Однако
ясно, что сущность этой особой формы движения материи не может быть принята без
знания природы простых форм, которые входят в него уже как бы в "снятом
виде". Поэтому проблема физических и химических основ
наследственности является
ныне одной из центральных в генетике. Ее разработка должна заложить основы для
решения проблем наследственности во всей сложности ее биологического
содержания. Совершенно ясно, что важнейшие вопросы философского материализма
связаны с разработкой этой проблемы. Материалистическая постановка решающих
вопросов наследственности не мыслима без признания того, что явление
наследственности материально обусловлено, что в клетке которая образует
поколение, должны иметься определенные материальные вещества и структуры,
физические и химические формы движения которых благодаря их специфическому
взаимодействию создают явление наследственности.
В свете сказанного вполне понятно то
значение, которое имеет полная физико-химическая расшифровка строения биологически
важных молекул. Несколько лет назад впервые химическими средсвами вне организма
была синтезирована белковая молекула - гормон инсулин, управляющий углеводным
обменом в организме человека. Недавно была расшифрована физическая структура
дыух белков - дыхательных пигментов крови и мышц - гемоглобина и миоглобина.
Для молекулы фермента лизоцина физики открыли пространственное расположение
каждого из тысячи атомов, участвующих в построении его молекул. Установлено
место в молекуле, ответственное за
каталитический
эффект этого биологического катализатора, недопускающего проникновения вирусов
в клетку.
После этих событий, связанных с
раскрытием природы генетического кода и генетических механизмов в синтезе
белков, впервые удалось дать полный химический анализ и формулы строения
молекулы транспортной РНК. Все эти открытия, включая замечательный факт, что
синтез молекул ДНК идет под координирующим влиянием затравки (матричной ДНК),
показывает, какой серьезный шаг сделала генетическая биохимия к созданию
прототипа живого.
Поистине фантастические горизонты
открываются на путях синтеза генов в искуственных условиях, которые
осуществлены в исследованиях Г. Корана и его группы ученых-последователей.
Другим выдающимся открытием послужила разработка условий для искусственного
самоудвоения ДНК в бесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК (по
крайней мере у вирусов и бактерий) сущесвуют в форме замкнутого кольца и в
таком виде служат матрицей для ДНК-полимеразы.
Проблемы гена и молекулярные основы
-------------------------------------------------------
мутации.
------------
Одна из наиболее важных задач современной генетики
является получение направленых мутаций. Эта задача в основном решается на путях
направленного химического преобразования молекулярных системв пределах
отдельных генов. При помощи методов общей, радиационной, химической и
молекулярной генетики во многих странах уже достигнуто управление
наследственностью. В селекции микроорганизмов, растений и животных имеются
существенные производственные достижения, полученные с помощью этих новых
методов.
Как ни сложна задача получения направленных мутаций,
однако в последних работах по молекулярной генетике найдены правильные пути, и
более того даже некоторые элементы решения этой задачи уже достигнуты в работах
с бактериями и раст. вирусами.
Физически и химические явления в природе и в организме человека. Методы и средства иследование физических свойств крови человека.