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.