: Физические и химические основы явлений наследственности

: 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

раст. вирусами.