Спадковість без хромосом
Якщо небіолога запитати про те, як передається спадковість, напевно почуєш у відповідь про гени і хромосоми. Ці слова вже стали звичними. Особи, більш обізнані, згадають про нуклеїнові кислоти. Визнано, що нуклеїнові кислоти діють всередині генів. Гени – це складові частини хромосом. Останні ж зосереджені всередині клітинного ядра. Ядро в цілому прийнято вважати основою спадковості. Ця думка підтвердилася завдяки блискучим успіхам, досягнутим генетикою, а особливо завдяки відкриттю «коду спадковості». Цей «код» – та чи інша комбінація чотирьох білкових підстав (аденіну, гуаніну, тиміну і цитозину) в молекулі дезоксирибонуклеїнової кислоти – дозволяє зосередити в мінімальному обсязі ядра всю спадкову інформацію. Чи всю? У цьому-то і вся заковика!
У той момент, коли згадані відомості про механізм спадковості починають поширюватися серед небіологів, у великому числі робіт самих біологів з’являються похмурі роздуми у зв’язку з прекрасною, здавалося б, схемою, за якою спадковість тісно пов’язана з клітинним ядром.
ГОЛОВА БЕЗ ТІЛА АБО ТІЛО БЕЗ ГОЛОВИ!
Клітина, у якої вилучено ядро, схожа на тіло без голови. В крайньому випадку, вона може прожити кілька миттєвостей, а потім гине. Виняток, який представляють собою червоні кров’яні тільця – клітини, чудово існуючі без ядра, – тільки підтверджує роль ядра в передачі спадковості, так як червоні кров’яні тільця нездатні відтворюватися. Точно так же ядро, відокремлене від решти клітини, нагадує генерального директора, відірваного від своїх службовців, апарату, заводів. Він володіє інформацією, яку нікому передавати, він здатний приймати рішення, які нема кому виконувати. Саме під таким кутом зору біологи стали дивитися на роль цитоплазми, що оточує ядро. Її порівняли з працівником, який виконує накази, отримані зверху, – виготовляє білки і ферменти, відкладає резерви, точно вказує елементи, необхідні для підтримки життя, і проводить їх обробку. Це просто виконавець і нічого більше.
Концепція швидко перетворилася в догму. Але до сорокових років стали відомі деякі факти, що посіяли в умах перші зерна сумніву. Спостерігалися ознаки, які передавалися у спадок, не підкоряючись строгим законам Менделя. Спадковість в цих випадках не визначалася хромосомами, не контролювалася ними.
ГОЛОВНЕ – МАТЕРИНСЬКА ЦИТОПЛАЗМА
Якось біолог Хорсоадіус провів цікавий дослід. Він запліднив жіночі клітини одного виду морських їжаків сперматозоїдами самців іншого виду. Велика частина морських їжаків-нащадків мала тільки материнські ознаки. Але ж це означало, що жіночі клітини були відірвані від свого ядра! Це був один з тих – найперших – випадків, коли починало здаватися, що мати грає якусь особливу роль, причому за посередництвом цитоплазми.
Справді, перед заплідненням зародкова клітина сильно збільшується за рахунок наповнення цитоплазмою. Вона приблизно в п’ятдесят тисяч разів більше сперматозоїда, тоді як розмір їх хромосом приблизно однаковий. Значення цитоплазми підтверджується вже тим, що саме в ній створюється запас поживних речовин, необхідних для підтримки життя зародка і для його розвитку. Сперматозоїд, проникаючи в зародкову клітину, приносить в неї лише свої хромосоми. Якщо вже організм схожий на матір і тільки на матір, це повинно було бути справою лише цитоплазми. Можна уявити собі реакцію біологів класичного напряму на ці досліди і на подібні висновки. Тим більше, що вони не набули ще остаточної чіткості…
Близько того ж часу німець фон Ваштейн провів кілька цікавих дослідів на рослинах. (До речі сказати, саме досліди на рослинах дали найбільше цікавих фактів.) Він схрещував мохи певного виду і встановив явну перевагу материнських ознак в потомстві. На основі цих дослідів біолог припустив, що в цитоплазмі можуть існувати елементи, подібні до тих, які існують в хромосомах.
Потім були встановлені інші хвилюючі факти, фізіолог Міхаеліс, досліджуючи мозаїчність рослин, виявив цікаве явище. Мозаїчні хвороби відомі давно. Причиною їх виникнення, як з’ясували біологи, є віруси і грибки, що ведуть паразитичний спосіб життя на рослинах. Це пояснення справедливо для багатьох рослин, але не для всіх. У ряді випадків мозаїчність – проблема чисто спадкова.
На листі, враженому мозаїкою рослин, є ділянки, позбавлені хлорофілу, – ділянки-кальбіноси. Походження їх пояснюється тим, що в процесі росту деякі клітини спадково втратили здатність до синтезу хлорофілу. Інші ділянки тої ж рослини зелені. Тут відбувається синтез хлорофілу. Результати дослідів Міхаеліса показали, що в потомстві рослин розташування цих двох зон залежить виключно від того, де утворилася жіноча зародкова клітина. Інакше кажучи, ознака ніколи не залежить від пилку. Зародкові клітини квітів, що утворилися на зеленій ділянці рослини, давали початок насінню, яке проростало зеленими сходами. Насіння, що походило з безхлорофільної ділянки, давало безбарвні паростки. А ті, що зародилися на мозаїчній ділянці, давали три види паростків: зелені, безбарвні і мозаїчні. Це ще один приклад материнської спадковості.
Єдине представлене біологами пояснення цього факту таке: так як тільки жіночі зародкові клітини визначають передачу мозаїчності у спадок, то генетична інформація передається цитоплазмою.
«ЄРЕТИЧНА» ГЕНЕТИКА
Кількість дослідів збільшилася. Зрозуміло, розгорілася запекла наукова суперечка. Але стало помітно, що число затятих супротивників нехромосомної спадковості значно зменшилося. Теорія нехромосомної спадковості як додаток до основної теорії пробиває собі дорогу. Це питання починає захоплювати біологів. Вчені заговорили про цитоплазматичну генетику. Нехромосомна спадковість стала офіційно визнаним фактом.
Відтепер біологи роблять перші спроби пояснити давно спостережені незвичайні факти. Тепер, коли свідомість підготовлена до сприйняття нової теорії, виявляються численні підтвердження її. Вони, ці докази, існували і раніше, але вперто не помічалися тільки тому, що ніхто не хотів їх бачити…
Викликає сумнів не сама менделівська теорія спадковості, а її однобічність. Відтепер питання ставиться так: чи тільки ядро зі своїми хромосомами і хромосоми зі своїми генами грають роль в спадковості, чи є й інші елементи, що управляють нею? Може бути, існує навіть можливість передачі спадковості і в тому випадку, коли хромосоми (а отже, і ядро клітини) не приймають в ній участі.
Цікаво відзначити, що технічний прогрес, який сприяв недавньому блискучому успіху класичної «хромосомної генетики», послужив разом з тим і поштовхом до розвитку «єретичної» генетики. У цитоплазмі стільки складових речовин, причому настільки маленьких розмірів, що в усьому цьому неможливо розібратися без електронного мікроскопа. У клітинній цитоплазмі, як в рослинній, так і в тваринної, є мітохондрії і рибосоми, без яких неможливий синтез первинних білків і ферментів, апарат Гольджі та інші утворення, що виконують певні функції.
Далі буде.
Автор: Мартін Ренью.