Из чего они сделаны?
Что же собой представляют четыре всемогущие буквы?
Соединения азота, углерода, водорода и кислорода.
Каждое из оснований в молекуле ДНК соединено с сахаром. Сахар не простой: в нем не шесть, как в обычных сахарах, а только пять атомов углерода. У сахара, который входит в состав ДНК, его называют дезоксирибоза, на один атом кислорода меньше, чем у рибозы — сахара РНК.
Сахарá связаны в длинные цепи фосфорной кислотой. Но это не все: две сахарно-фосфорные нити ДНК соединяются в одну спирально закрученную молекулу. Соединяются так, что азотистые основания двух нитей-антиподов, цепляясь попарно друг за друга, образуют как бы перекладины лестницы. Притом аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин с цитозином.
Молекула же РНК остается одинарной.
В этом странном удвоении ДНК заключен большой биологический смысл. Благодаря ему облегчается стереотипное копирование материнской ДНК дочерними при размножении клетки. Когда клетка делится пополам, все ее хромосомы и заключенные в них молекулы ДНК удваиваются. И каждая новая клетка получает полную копию с хромосом и с ДНК родительской клетки.
Но копирование необходимо не только при делении, а и в течение всей жизни клетки для синтеза белков. Ведь ДНК штампует РНК по образу своему и подобию, а РНК сообразно с этим подобием штампует белки из аминокислот.
Копирование происходит так: спираль ДНК раскручивается, связи между перекладинами (азотистыми основаниями) обрываются, и обе составлявшие ее цепочки расходятся, как половинки расстегнутой «молнии» на вороте свитера. Затем половинки начинают воссоздавать своих антиподов, присоединяя к каждому из азотистых оснований нужные вещества. И таким образом, каждая из разошедшихся спаренных нитей ДНК восстанавливает полную копию своего утерянного партнера.
В результате число нитей ДНК удваивается и дочерние клетки получают полный комплект наследственной информации, совершенно подобный материнскому.
Копирование при синтезе белков происходит так же. Только в этом случае разошедшиеся половинки ДНК восстанавливают рядом с собой не ординарную ДНК, а РНК. И не одну, а тысячи их. Ведь даже самые длинные РНК во много раз короче ДНК, поэтому вдоль одной ДНК синтезируются цепочкой друг за другом сразу много РНК. Скопировав со своей родоначальницы наследственную информацию, они уходят затем из ядра в протоплазму клетки, в рибосомы и там руководят синтезом белков.
После того как все ДНК произведут себе подобных двойников, клетка делится. В ход пускается тот великий микромеханизм, который распределяет наследственные задатки по потомкам. В движение его приводит энергия света, аккумулированная растениями. Значит, все явления наследственности в любом уголке животного и растительного царства не проявили бы себя, не будь в клетках митохондриев и хлорофилловых зерен в зеленых листьях. А стоит ли говорить, что без наследственности не было бы и жизни на Земле.
Глава IV
Генетика
Диалектика у истоков жизни
Генетика — молодая наука. Она ровесница нашего века и настоящее его дитя. Без современных приборов и методов исследования генетика не могла быть рождена. Но и без нее немыслима полноценная деятельность человека XX века во многих сферах познания и производства: в биологии, медицине, сельском хозяйстве и даже в освоении космоса.
Генетика — наука о наследственности и изменчивости. Единство этих противоположных начал каждый может видеть всюду, где потомки приходят на смену предкам.
Наследственность — это свойство всего живого на Земле походить на своих предков. А изменчивостью биологи называют те отличия и уклонения от фамильного сходства, которые можно найти в любой семье.
Каждый из нас похож на папу или маму — тут действует наследственность. Но похожесть эта не полная. Всегда дети чем-то отличаются от родителей: и внешне и психически. Это и есть изменчивость.
Изменчивость и наследственность — два изначальных свойства жизни, без которых невозможны эволюция и развитие животного и растительного мира. Одно начало консервативное, другое революционное. В их борьбе и единстве находит свое выражение диалектика природы.
Чем больше разнообразных образцов жизни, тем шире поле деятельности у естественного отбора, тем успешнее идет эволюция, тем большего совершенства достигает природа. Изменчивость доставляет материал для эволюции. Наследственность закрепляет ее результаты. Изменчивость создает новые типы живых существ, а наследственность сохраняет их.
Генетики различают три основных вида изменчивости. Изменения, вызванные непосредственной средой обитания или тренировкой. Это так называемые благоприобретенные признаки, или модификации. Они всегда соответствуют требованиям среды, адекватны ей. Затем мутации, или скачкообразные, внезапные и часто неадекватные влиянию среды изменения, и комбинации — это изменения, вызванные новым, не таким, как у старшего поколения, распределением наследственных задатков, полученных от родителей.
Наследственность сохраняет не все из этих трех типов изменчивости. Благоприобретенные признаки не наследуются. Мутации наследуются всегда, так как представляют собой изменения самого наследственного вещества, или, как говорят, генотипа.
Фенотипом называют совокупность всех свойств и признаков организма, но только не его наследственный шифр, который есть генотип.
Неверно, хотя часто так и думают, что вещества, несущие наследственную информацию, руководят синтезом белков и развитием органов только при зарождении организма. Нет, жизнь и наследственность идут рука об руку от рождения и до смерти. Ведь генетический шифр содержится не только в ядрах половых клеток, но и в каждой клеточке тела.
В человеке 60 триллионов клеток. Каждые сутки большая часть из них умирает. Но прежде чем погибнуть, старые клетки производят на свет молодых своих заместителей. И производят их по тому плану, который запрограммирован в наследственности, скрытой в их ядрах.
