В мире микроорганизмов. еще о генах
|
12 Ноября 2011
Много важных открытий было сделано исследователями, работающими с микроорганизмами:вирусами, бактериями, низшими грибами. Один из фагов (см. ст. «Микробы»)имеет тело грушевидной формы, заканчивающееся небольшим «хвостом». Стенкитела и хвостовой отросток состоят из белка. Внутри тела помещается молекулаДНК. Когда фаг нападает на бактерию, он растворяет с помощью ферментов,находящихся в «хвосте», оболочку бактерии и «впрыскивает» внутрь бактериимолекулу ДНК, причем белки, составляющие тело фага, остаются снаружи наоболочке бактерии.
Попавшая внутрь бактерии молекула ДНК фага путем ауторепродукции размножается,и в результате повторной ауторепродукции в теле бактерии образуются несколькосотен дочерних молекул. Эти молекулы начинают синтезировать белки фагов.Белки соединяются с дочерними молекулами ДНК. Тело бактерии разрушается,а молодые фаги готовы для нападения на другие бактерии.
Открытие размножения фага имеет двоякое значение: 1) блестяще подтверждаетроль ДНК в передаче наследственной информации; 2) подчеркивает единствоосновных жизненных процессов, и прежде всего синтеза специфических белков,который теперь показан для всех ступеней органической жизни — от вирусовдо человека включительно.
Было выяснено, что у бактерий и фагов в состав хромосом входят толькомолекулы ДНК. Такие организмы называются протокариотами. Хромосомы высшихформ (эукариотов) содержат и ДНК и белки. Загадка индивидуального развитиясостоит в том, что полноценная генетическая программа имеется как в оплодотворенномяйце, так и во всех соматических клетках взрослой особи. Это показывает,что дифференцировка при развитии обусловлена тем, что разные гены и ихсистемы активизируются в разное время. Сейчас открыты особые гены-регуляторы,которые управляют активностью структурных генов, обеспечивающих синтезбелков. Они сами входят в состав особых систем (оперонов). У эукариотоврегулировка генов частично связана с влиянием белков-гистонов, входящихв состав хромосом.
Еще несколько слов о генах. Ученые выяснили материальную природу генов.Оказалось, что гены представляют собой участки в длинной молекуле ДНК,причем в одной молекуле могут заключаться тысячи таких генов. Каждый изгенов определяет тот или иной вид наследственной информации, заключающийсяв молекуле ДНК. Так, есть гены, вызывающие карликовость у человека; гены,от которых зависит устойчивость или неустойчивость к антибиотикам у бактерий;гены, повышающие или понижающие количество аминокислот, и т. п.
Сегодня ученые, работающие в области молекулярной генетики, располагаютгромадным числом новых методов, сложным лабораторным оборудованием дляхимических и физических анализов. Они достигли блестящих результатов. В1968—1969 гг. химическим путем впервые был синтезирован один из генов дрожжевойклетки. Этот пример показывает, какие широкие горизонты открывает в наукеприменение методов современной молекулярной генетики. В 1971—1972 гг. установлено,что гены могут синтезироваться только с помощью особого фермента, названногообратной транскриптизой.
Молекулярная генетика помогает решать и чисто практические задачи. Так,генетическая селекция микроорганизмов имеет очень большое значение дляпроизводства антибиотиков, витаминов, аминокислот, белков и других веществ.На использовании радиационных и химических мутантов микробов, которые всотни и тысячи раз продуктивнее исходных диких форм микробов, основываетсяновый вид биологической промышленности. Качественно новые перспективы длясельского хозяйства и медицины открывает генетическая инженерия, котораяиспользует синтез генов и введение их в организмы, а также управление законамимутаций.
Важнейшую роль в наши дни играет связь генетики с селекцией и эволюционнойтеорией Ч. Дарвина. Советские ученые-селекционеры И. В. Мичурин, Г. Д.Карпеченко, Н. В. Цицин разработали теорию отдаленной гибридизации растенийи осуществили замечательные эксперименты в этой области. В 1926 г. советскийученый С. С. Четвериков обосновал современное учение о генетике популяций(групп особей). Так было положено начало новой области биологическойнауки, в которой слились генетика и эволюционное учение.
Популяционная генетика изучает действие основных факторов эволюциинаследственности, изменчивости и отбора — в конкретных условиях внешнейсреды, в популяциях. Большое значение генетика популяций приобрела дляизучения человека. Она изучает распространение среди людей наследственныхболезней, разнообразия групп крови и других наследственных особенностей.
Развивается космическая генетика, исследующая влияние факторов космическогополета (космических лучей, невесомости и др.) на наследственность организмов,медицинская генетика, генетика человека. Изучается роль генов в процессахиндивидуального развития особи, влияние изменений во внешней среде на наследственностьу человека и других организмов. Есть и другие важнейшие направления в генетике.