Наследственность без хромосом. Продолжение.

ген

Но как же все-таки цитоплазма может передавать генетическую информацию? Гипотеза, которую допускает большая часть биологов — приверженцев нехромосомной теории наследственности, заключается в том, что существуют гены, почти сходные с теми, которые концентрируются в ядре. Но с тем, однако, отличием, что хромосомы не являются их носителями. Это гены, существующие в свободном виде в цитоплазме: плазмогены.

Где и когда могли бы эти наследственные элементы воспроизводиться в цитоплазме? В этом вопросе мнения расходятся. Внимание биологов сосредоточивается на нескольких компонентах цитоплазмы: митохондриях, которые обнаруживаются как у животных, так и у растений, рибосомах и хлоропластах. Недавно, выяснилось, что и те и другие являются самовоспроизводящимися элементами: они всегда образуются из ранее существовавших элементов, они всегда смогут быть хранителями генетической информации. Но это еще не доказано.

Гипотеза плазмогенов получает все большее и большее распространение. На генетическом конгрессе в Гайе американка Рут Сарджер из Колумбийского университета представила результаты интересных работ, проведенных ею в сотрудничестве с японским биологом Иосириро Цубо. Воздействуя на цитоплазму, им удается вызывать мутации — изменения наследственных признаков. Они же доказывают, что мужские клетки также могут передавать нехромосомные гены. Таким образом, стало возможно исследование скрещивания между отцовскими и материнскими нехромосомными генами. Доктор Сарджер высказана мнение, что в цитоплазме существует несколько экземпляров нехромосомного гена, тогда как в хромосомах обнаруживается, напротив, всего один экземпляр.

У гипотезы плазмогенов в области нехромосомной генетики есть гипотезы-соперницы. Это обстоятельство — лишний козырь в руках ее противников; если уж сторонники нехромосомной наследственности не могут поладить друг с другом, то как быть остальным?

ЖЕЛЕЗНАЯ ЛОГИКА В ПОЛЬЗУ РАВНОВЕСИЯ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Вторая гипотеза, которую выдвигают генетики, — это гипотеза равновесия воздействий. Суть ее такова. Вещество хромосом несет всю информацию. Хромосомы управляют всеми процессами синтеза. Но они совершают свою работу не постоянно, а только тогда, когда это необходимо.

В природе должны существовать механизмы координации и регулировки. Их назначение — контроль поступающей в какой-то пункт организма информации и внесение в нее каких-то поправок, зависящих от окружающей среды и от назначения клетки. Это пока еще область весьма таинственная. Гипотеза равновесия воздействия является здесь не менее приемлемой, чем любая другая.

Биологи Жак Моно, Франсуа Жакоб и их коллеги из Пастеровского института провели прекрасные исследования на бактериях кишечной палочки. Опыты эти позволили несколько приоткрыть таинственную завесу.

Существуют два механизма, контролирующие обмен веществ в клетке. Каждый из них действует через посредников, каковыми являются ферменты. Это или абсолютное торможение процессов синтеза в клетке, или установление строгого равновесия между возбуждением и подавлением этих процессов. Генетическая роль цитоплазмы будет состоять в этом случае в контроле синтеза ферментов, посредством которых можно притормаживать, ускорять или вовсе прекращать остальные синтетические процессы. При какой-то заданной наследственной информации и в соответствующих внутренних условиях возникают некоторые стабильные положения, необходимые для того, чтобы в клетке шел активный обмен веществ. Можно предположить, например, состояние усиленного подавления обменных процессов при небольшом количестве свободных ферментов. Или, наоборот, небольшое подавление при изобилии свободных ферментов.

Опыты, проведенные на кишечной палочке, подтверждают теорию нехромосомной наследственности. Существует два вида этих бактерий. Первый из них «умеет» постоянно синтезировать в больших дозах фермент галактозидазу. Присутствие в совместной культуре второго вида сказывается в том, что этот синтез обычно подавляется. При наличии же возбуждения бактерий синтез идет обычными темпами. Если возбуждение исчезает, бактерии снова подавляют синтез. Существует порог такого возбуждения или даже скорее два порога: значение их неоднозначно в двух направлениях — в направлении подавления синтеза и в направлении прекращения блокады. Величина этих порогов зависит от внутренних условий и определяется наследственными факторами.

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ «СТРИПТИЗ»

Следует упомянуть также о гипотезе «затравки». Как и гипотеза равновесия воздействий, она прибегает к физико-химическим истолкованиям.

Достаточно проникновения одного кристалла в пересыщенный раствор, чтобы вызвать кристаллизацию огромной массы вещества. Это известная истина, В биологии происходит подчас то же самое. В некоторых случаях «затравка» — микроб — может положить начало биологическому явлению. Ту же роль способны играть некоторые клеточные элементы в силу их наследственных качеств.

Объясняя гипотезу «затравки», один из биологов, профессор Геритье, приводит пример с восстановлением вируса табачной мозаики. В структуре его обнаруживаются характерные для вируса элементы: нуклеиновая сердцевина и оболочка. Сердцевина представляет собой цепь РНК, включающую 6 500 нуклеотидов (исходных единиц нуклеиновых кислот), молекулы сахара, фосфорной кислоты и основания, расположенные по спирали, состоящей из 130 витков. Оболочка просто окручена 130 витками и состоит из 2 тысяч сходных оснований и белков со 150 аминокислотами.

Самое замечательное заключается в том, что соединение элементов соответствует виду обратимой реакции. В некоторых средах протеины вырываются из цепи и растворяются в среде, обнажая тем самым нуклеиновую спираль. Этот «стриптиз» на молекулярном уровне обратим. Структура способна восстанавливаться. Именно это делает частицы биологически эффективными, то есть способными легко распространять инфекцию. Восстановление сводится к кристаллизации; это эндотермический процесс, который не нуждается во вмешательстве ферментов.

А ЕСЛИ БЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬЮ ЗАНЯЛАСЬ КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНА

Как мы убедились, ни одна из трех теорий не отрицает роли ядра в наследственности. Напротив, они позволяют ее точно установить. В самом деле, если они окажутся справедливыми, то будет доказано, что существует два механизма наследственности. Первый основан на самовоспроизведении элементов «кода наследственности», бесконечно передающих постоянный комплекс информации. Другой механизм, по своей организации находящийся на более низком уровне, изменяет форму выражения этих элементов. Является ли цитоплазматической эта вторая наследственность, или она действует на уровне ядра? Биологи пока еще не высказывают на этот счет своего окончательного мнения. Сначала они окрестили нехромосомную наследственность «цитоплазматической». Из осторожности термин был отброшен, и теперь предпочитают говорить, что существует генетика и, возможно, «эпигенетика».

Как видим, нехромосомная наследственность уже вышла из грудного возраста, и теперь ее можно сравнить с ребенком, делающим свои первые шаги; он шатается, падает, снова идет, продвигается вперед на четвереньках, но, в конце концов, приближается к своей цели. Волнующие выводы столь привлекательных гипотез еще не подтверждены экспериментами. Никто не осмеливается дать истолкование фактам.

Несмотря на все это, нехромосомная наследственность становится наиболее злободневным вопросом. Теперь, когда открыт генетический код, остается узнать, как он применяется. Каким образом приказы, присутствующие во всех клетках, не распространяются повсюду, как функционируют механизмы, обеспечивающие единство клетки, ее регулировку и дифференциацию?

Нехромосомной наследственности, конечно, есть что сказать по поводу этих механизмов. Некоторые даже склонны предполагать, что она является причастной к проблемам рака.

А вот что заставляет думать, что и третья часть клетки принимает участие в наследственности. По последним данным, клеточная мембрана играет самостоятельную роль в генетике. Первоначальные опыты доктора Курти из Лондонского университета лишены некоторых точных подробностей. Можно себе представить, с каким нетерпением ждут их все специалисты. Те времена, когда считалось, что ядро играет главную роль в наследственности, давно прошли. Если раньше ему всегда отводилась главная роль, то отныне оно должно мириться с присутствием «напарников». Уже стало ясно, что в передаче наследственности участвует вся клетка.

Автор: Мартин Ренью.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *