синтез гена в принципе тоже удался. Успех этот достигнут был в 1970 году, когда индийскому ученому X. Коране удалось “собрать” ген дрожжевой клетки, содержащей всего 77 азотистых оснований.
Такой короткий отрезок ДНК с заданной последовательностью оснований синтезировали химически. Так появился первый ген, созданный человеком.
Конечно, это большой успех, предвещающий начало новой, фантастической эры генетики, однако он несколько меркнет перед сложностью строения генов и их комплексов даже у самых простых форм жизни. Ведь даже у простейших вирусов в состав ДНК входит 5500 азотистых оснований, составляющих приблизительно 17 генов. Что же касается синтеза единицы жизни - клетки, - то трудности тут возрастают неимоверно.
Но, как я говорил выше, кроме химического, есть еще и биохимический синтез. Интересные работы в этом направлении проведены группой сотрудников нашего Института общей генетики АН СССР и Института молекулярной биологии и генетики АН СССР. Кратко скажу, как мы решали эту задачу.
Для высших организмов из-за очень сложной организации их наследственного аппарата создание генов пока возможно с помощью только одного вида биохимического синтеза - ферментативного. Ибо сейчас уже открыт и выделен особый фермент - так называемая обратная транскриптаза, синтезирующая ДНК на РНК как на матрице.
Судя по всему, вам это не совсем понятно, поэтому постараюсь пояснить. В клетке присутствует целый набор информационных РНК (и-РНК). Они представляют собой комплементарные копии соответствующих индивидуальных генов. И если одну из таких индивидуальных РНК использовать в качестве матрицы для обратной транскрипции, то ДНК - продукт этой транскрипции - будет соответствующим индивидуальным геном.
Таким образом, решение задачи сводится к выделению из клеток индивидуальной информационной РНК (и-РНК). Для этого обычно берут клетки, в которых синтезируется в основном один какой-либо белок. Например, клетки железы шелкопряда вырабатывают преимущественно фибрин шелка, клетки хрусталика глаза - кристалины, ретикулоциты - гемоглобин и т. д. В частности, глобиновая и-РНК была применена в качестве матрицы для синтеза структурных генов, кодирующих в высших организмах первичную структуру соответствующих белков.
Работы по синтезу структурного глобинового гена кролика ведутся в нашем институте не так давно. За это время удалось выделить индивидуальную глобиновую и-РНК. Принципиальные основы методов нам были известны из научной литературы. Однако эти методы удалось существенно изменить и упростить. Так что теперь мы располагаем чистой глобиновой и-РНК в количествах, достаточных для дальнейших исследований.
На выделенной и-РНК как раз и был синтезирован структурный глобиновый ген кролика. В нашей стране такая работа проделана впервые. Теперь перед нами открываются широкие возможности по изучению наследственного аппарата высших организмов.
– Некоторые ученые иногда заявляют, будто человечество как биологический вид клонится к угасанию. Чем же вызван такой пессимистический прогноз?
– Такое мнение действительно встречается. И люди, отстаивающие это мнение, в основном указывают на якобы ослабленное действие естественного отбора. Ведь современная медицина сохраняет жизнь миллионам людей, которые в условиях полудикого существования, конечно, не выжили бы. Поэтому-то и появились утверждения, что в каждом последующем поколении становится все больше людей, отягощенных различными наследственными недугами и дефектами. Накопление вредных генов будто бы и ведет к постепенному вырождению человеческой расы.
Иные сторонники этой точки зрения идут еще дальше. Они утверждают, что общество якобы расслаивается на группы генетически “ценных” и “неполноценных” людей. Носители разных типов генов дают начало разным классовым группировкам.
А раз так, то никакая социальная среда не исправит биологических пороков “неполноценных” классов. Политическая направленность подобных утверждений совершенно ясна: они призваны отвлечь людей от борьбы за лучшую жизнь.
Давайте разберем эти доводы по порядку. Действительно, биологи оперируют понятием “генетический груз”. Он есть у самых различных животных и растений. В ходе эволюции в наследственном аппарате отдельных особей могут происходить и нередко происходят отклонения, мутации. Без них ни один вид, как мы уже выяснили, не смог бы приспосабливаться к меняющимся условиям существования. Но мутации, как известно, бывают не только полезными, но и вредными. На свет появляются существа с врожденными дефектами - это своеобразная плата за сохранение вида в целом.
Обычно уровень генетического груза стабилизируется. Он Bысок, если отбор отметает всякую изменчивость, а это чаще всего бывает у диких животных и растений. У них большая часть мутаций вредна.
В человеческом обществе ситуация иная. Конечно, и люди приносят генетические жертвы. Наследственные дефекты разной степени есть у 4 процентов детей. Но при сохранении современного темпа мутаций уровень генетического груза не увеличится ни в одном из будущих поколений. Надо только охранять генетические структуры от вредных воздействий.
Остальная часть мутаций создает огромное, ни с чем не сравнимое разнообразие по группе крови, цвету волос и глаз, строению наружного уха, форме носа и т. д. Изменчивость такого рода людям нисколько не угрожает.
Медицинская генетика сегодня имеет дело с распознаванием и лечением наследственных болезней, то есть с теми изменениями у человека, которые входят в состав его генетического груза. В перспективе мы видим возможность замещения больного гена, подобно тому как ныне пересаживают здоровую почку на место больной..
Например, несвертываемость крови (гемофилия) вызвана тем, что мутация у одного из предков дала человеку дефектный ген. Сейчас для предотвращения сильных кровотечений нужны очень дорогие препараты, полученные из крови здоровых людей. А если можно было бы ввести в хромосому больного гемофилией нужный ген, то мы навсегда бы избавили человека от страданий.
Сегодня большинство биологов сходится во взглядах на природу раковой опухоли. Говоря несколько упрощенно, это масса клеток, образовавшихся из одной родительской, которая стала аномальной в результате изменений в одном или нескольких генах. В таком случае вполне понятно, что все дочерние клетки, пораженные раком, несут одни и те же злополучные гены. Поэтому не исключена возможность, что в будущем удастся изменить характер таких больных клеток еще до того, как рак разрастется.
Уже удалось, например, ввести отсутствующий ген в клетки больного галактоземией - одним из наследственных заболеваний человека. Из-за генетического дефекта у страдающих этим недугом не образуется фермент, необходимый для расщепления и вывода из организма особого сахара, который содержится в молоке и многих других пищевых продуктах.
Известна и другая подобная работа. Эмбриональные клетки мыши заражали вирусом полиомы. Получался так называемый псевдовирон, который внутри себя содержал ДНК клетки-хозяина. Этот-то псевдовирон и применяли для переноса ДНК.
Конечно, наследственных заболеваний много, и мы еще не знаем, как будут вести себя в разных случаях клетки, которыми можно было воспользоваться для внесения в организм 359 необходимых ему генов. Да и немало таких наследственных болезней, перед которыми медицина пока практически бессильна.
– Так, значит, получается, что сторонники ухудшения генетического фонда человечества все-таки в чем-то и правы?
– Да нет, они не правы, так как не учитывают, что больные люди оставляют в среднем меньше детей, чем здоровые.
При такой тенденции рост числа вредных структур гена - аллелей, может идти только под влиянием наследственных изменений. Теоретический расчет показывает, что аллели будут концентрироваться настолько медленно, что смогут оказать скольконибудь заметное влияние лишь через тысячи поколений.
Вот один из многих возможных примеров. Из 10 тысяч людей один бывает альбиносом - у него нет пигментации кожи, волос и радужной оболочки глаз, так что просвечивающие кровеносные сосуды делают глаза розовыми. Удвоение концентрации аллелей за счет мутаций может произойти лишь через тысячу
