Но мы еще не закончили разговор об общем строении клетки. Так вот, ядро и цитоплазма тесно связаны между собой, цитоплазма не может долгое время существовать без ядра, а ядро погибнет без цитоплазмы. Если применить образное сравнение, то клетка — это как бы своеобразное «государство».
Ядро — его «столица», а цитоплазма — «провинция». Цитоплазма состоит из различных химических и биологических структур.
Но столица остается столицей. Именно здесь находится «правительство», которое не только управляет «страной», но и «заботится» о грядущих поколениях. Роль этого «правительства.» и выполняют хромосомы. У каждого вида организмов хромосомы имеют свою форму. Количество их тоже различно.
Я не хочу вдаваться в подробности, так как это довольно сложно да и представляет интерес разве что только для людей, увлекающихся естественными науками, но все же постараюсь рассказать, как устроена эта носительница наследственной информации — хромосома. Ее можно, пожалуй, сравнить с нитью, на которую нанизаны бусинки. Это гены, обладающие различными свойствами. Они непохожи друг на друга, и каждый в отдельности оказывает специфическое влияние на физиологию клетки и развитие организма, контролирует строго определенный процесс. Комплекс же генов, свойственный набору хромосом в целом, «управляет» деятельностью клетки.
Когда же тысячи таких элементарных единиц наследственности — генов — соединяются в цепочку, возникает хромосома.
Конструкцию хромосомы можно наблюдать под микроскопом на клетках слюнных желез плодовой мушки, или, как ее еще называют, мухи дрозофилы. У них хромосомы достигают гигантских размеров. В этом одна из причин, почему многие свои опыты и исследования ученые проводят именно на этой мушке.
Было установлено, что элементы ядра клетки отличаются от элементов цитоплазмы тем, что в последней структуры многократно дублируются, тогда как в ядре большинство наследственных структур уникально. Каждая структура присутствует в виде гомологических генов, один из которых получен от отца, другой — от матери.
Итак, внешне хромосома похожа на нить с бусинками. Однако кому же природа доверила такую ответственную задачу, как передача по наследству признаков и свойств родителей? Эту важную задачу выполняет химическое соединение, называемое дезоксирибонуклеиновой кислотой или сокращенно ДНК.
Сейчас уже никто из биологов не сомневается, что передача наследственных признаков связана именно с ДНК. Опыты, доказывающие это, сегодня исчисляются сотнями. Их проводили во многих лабораториях мира. И сейчас мы с полной уверенностью можем сказать, что, например, в молекулах ДНК клеток человека запрограммирована его генетическая информация.
Она касается нормального физического развития, здоровья, продолжительности жизни, гармоничного развития способностей, появления наследственных болезней, старости, сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественного роста, предрасположенности к тем или иным инфекционным болезням и даже смерти.
Если выделить из ядра одной клетки человека все его генетические молекулы ДНК и расположить их в линию одна за другой, то общая длина составит семь с половиной сантиметров. Такова гигантская биохимическая рабочая поверхность хромосом. Она дрожит от напряженной работы в каждой клетке человеческого организма. Это сконцентрированное в молекулярной записи наследие бесконечных веков прошедшей эволюции.
Как совершенно правильно и образно сказал об этом в своем романе «Лезвие бритвы» писатель Иван Ефремов, «наследственная память человеческого организма — результат жизненного опыта неисчислимых поколений, от рыбьих наших предков до человека, от палеозойской эры до наших дней. Эта инстинктивная память клеток и организма в целом есть тот автопилот, который автоматически ведет нас через все проявления жизни, борясь с болезнями, заставляя действовать сложнейшие автоматические системы нервной, химической, электрической и невесть какой еще регулировки. Чем больше мы узнаем биологию человека, тем более сложные системы мы в ней открываем».
И из всех этих сложнейших систем природа, характер и развитие наследственности и есть предмет генетики.
— Николай Петрович, но, коль скоро все или, по крайней мере, основные секреты наследственности изучены, у ученых появилась возможность воздействовать на нее. Это значит, что человек может по своему желанию изменять животный и растительный мир и даже, как это довольно часто описывают в произведениях писатели-фантасты… самого себя. Не так ли?
— Вы говорите сразу о нескольких проблемах: о возможности воздействия на наследственность, о селекции сельскохозяйственных растений и животных, об улучшении генетики человека и борьбе с наследственными заболеваниями.
Как я уже говорил, познание законов наследственности — это не самоцель ученых-генетиков. Конечно же, все это необходимо нам для того, чтобы научиться воздействовать на природу, изменять окружающий нас животный и растительный мир, и если надо, то и самого человека. И благодаря открытиям ученых современная генетика уже научилась искусственно вызывать изменения в наследственных структурах организма. В этом ее величайшая заслуга. И хотя подчас биологи не могут еще детально разобраться в процессах, идущих в ядре и цитоплазме клетки, они уже научились использовать стойкие изменения в наследственном аппарате, если они полезны, и бороться с вредными.
Чтобы сделать яснее картину достижений генетики, бросим беглый взгляд на процессы эволюции в природе, те самые процессы, о которых говорится в учении Дарвина. Для этого воспользуемся нехитрой моделью — аквариумом, где плавают несколько пар рыбок гуппи. Через какое-то время рядом с родителями появится потомство первого поколения, затем второго, третьего… Постепенно гуппи заполнят весь аквариум. И если не увеличить рацион кормления и не подавать в воду насосом кислород, то выживут лишь самые сильные рыбки, те, что смогут бороться с невзгодами и захватывать пищу. В конце концов в живых будут оставаться только наиболее выносливые особи и в аквариуме установится биологическое равновесие.
Примерно то же самое происходит и в природе. Если бы не было борьбы за существование, то количество животных одного вида резко увеличилось, и в конечном итоге их стало бы так много, что они заполнили бы всю планету. Но мы знаем: число особей каждого вида на Земле ограничено. А это значит, что в каждом поколении остаются жить только наиболее приспособленные.
Однако для действия естественного отбора перенаселенность необязательна. В пределах одного вида нет генетически совершенно одинаковых существ. Некоторые оставляют более выносливое потомство, другие — хилое. Через несколько поколений преимущество получают потомки более приспособленных организмов. Вполне понятно, что такой процесс может происходить лишь в том случае, если полезные признаки передаются по наследству.
