big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Основные задачи генетики

Центральная проблема биологии — это управление жизнью, основанное на познании ее сущности. Главная цель биологии — решение практических задач сельского хозяйства, медицины и управление эволюцией жизни. Задача состоит в создании условий для резкого подъема продуктивности растений, животных и микроорганизмов; в овладении способами борьбы за здоровье, долголетие, длительную юность человека; в разработке методов управления генетическими процессами, лежащими в основе эволюции видов; в решении проблем, связанных с широким использованием атомной энергии, с химизацией народного хозяйства, с полетами космических кораблей. Решение этих задач идет по тернистым тропам науки. Еще много неожиданных, ломающих наши обычные представления открытий предстоит сделать ученым. Эта работа будет идти в гармоническом единстве с практикой, с глубоким развитием прикладных биологических наук.

Наука не только решает задачи, которые ставит перед ней сегодняшний день, но и подготовляет завтрашний день техники, медицины, сельского хозяйства, межзвездных полетов, покорения природы. К особенно перспективным наукам относится генетика, изучающая явления наследственности и изменчивости организмов. Наследственность — одно из коренных свойств жизни, она определяет воспроизведение форм в каждом последующем поколении. И если мы хотим научиться управлять развитием жизненных форм, образованием полезных для нас и устранением вредных, — мы должны понять сущность наследственности и причины появления новых наследственных свойств у организмов.

Учение о наследственности, вообще говоря, столь же старо, как и учение об атоме: факты упорной передачи от одного поколения к другому характерных черт лица или музыкальных способностей, как и гораздо более общее явление — сходство детей с родителями, не могли не привлечь к себе внимание ученых уже много веков тому назад. Однако потребовались успехи в развитии целого комплекса генетических методов, а также сопредельных наук — цитологии, биохимии, молекулярной биологии, новых комплексных методов с участием физики, химии и математики, прежде чем стало возможным вплотную приблизиться к пониманию материальных основ наследственности. Поэтому мы вправе утверждать, что, как и все новое естествознание, генетика — это детище нашего стремительного XX в.

Правда, еще в 1859 г. Чарлз Дарвин обосновал значение изменчивости и наследственности для понимания механизма эволюционного процесса, а в 1866 г. чешский ученый Грегор Мендель опубликовал работу, в которой были сформулированы основные законы дискретной наследственности. Но во времена Дарвина теории наследственности носили еще умозрительный характер, а работа Менделя оставалась неизвестной вплоть до начала нашего века. Полностью оценено было в начале XX в. и открытое академиком С. И. Коржинским в 1898 г. явление мутаций, т. е. возникновения среди организмов, обладающих определенными признаками, организмов с новыми наследственными свойствами. Именно мутации составляют основу деятельности естественного и искусственного отбора.

Первый этап в развитии генетики падает на начало XX в. — это анализ законов наследственности, уточнение и развитие исследований Менделя. В обширнейших опытах по скрещиванию и гибридизации, проведенных с культурными растениями, сельскохозяйственными животными, дикими видами, было доказано единство законов наследственности во всем органическом мире, что имело большое значение для обоснования современной генетики, развития теории эволюции, новых методов в селекции и для развития других отраслей биологических знаний.

Второй этап — установление внутриклеточных материальных основ наследственности. Известно, что организм каждого следующего поколения развивается из яйцеклетки. Стало быть, материальные основы наследственности имеют внутриклеточную природу. Развитие науки о клетке — цитологии — привело к установлению того факта, что явления наследственности связаны с веществами клеточного ядра, с нуклеопротеидами, заключенными в хромосомах.

Используя различные экспериментальные приемы, удалось уточнить строение отдельных хромосом, как бы разбить их на элементы — гены, определяющие те или иные признаки. Этот этап развития генетики вылился в создание хромосомной теории наследственности, для обоснования которой выдающуюся роль сыграли работы Т. X. Моргана. Были составлены карты хромосом, путем нанесения на них местоположения участков, в которых локализованы те или иные гены.

Третий этап развития генетики отражает успехи молекулярной биологии. Теперь генетики не ограничиваются цитологическими исследованиями, выявляющими клеточные структуры, которые могут быть исследованы при помощи микроскопа, даже электронного. Многие явления жизни, в том числе и наследственность, изучаются сейчас на молекулярном уровне. В результате совместной работы выдающихся физиков, химиков, биофизиков и генетиков одержана одна из важнейших побед естествознания нашего века — конкретизировано понятие гена. Теперь известно, что явления наследственности связаны с нуклеиновыми кислотами, локализованными в хромосомах клеточного ядра. Тонкие методы биохимии дали возможность выделить из клеток нуклеиновые кислоты в чистом виде. Рентгеноструктурный анализ помог раскрыть их строение. Генетические эксперименты сопоставили структурные особенности молекул с передачей по наследству определенных признаков. В результате этого выяснилось, что все наследственные свойства, а значит, и все эволюционное развитие организмов как бы записаны, закодированы внутри атомных группировок нуклеиновой кислоты.

В основе главных жизненных процессов лежат системы молекул, которые несут в себе генетическую информацию. Биосинтез белков оказался программированным структурой нуклеиновых кислот. Таким образом, биохимия и физиология клетки регулируются генетическими молекулярными структурами, программирующими развитие особи.

Развитие генетики уже давно создало общую теоретическую базу для практических методов селекции животных, растений и микроорганизмов. Раскрытие материальных основ наследственности, которое происходит в наши дни, обеспечивает переход к активному вмешательству в химическую первооснову явлений наследственности. Используя ионизирующие излучения и особые химические вещества, мы научились искусственно изменять структуру нуклеиновых кислот, что приводит к появлению мутаций, часть которых обладает ценными для нас свойствами. Искусственные мутации во многих случаях служат уже материалом для селекции. Важную роль для понимания процессов эволюции и создания действенных методов селекции сыграло развитие современного учения о генетике популяций.

Открытие материальной основы наследственности создает перспективы создания методов направленного вмешательства в явления наследственности, стало быть, и для разработки новых, могущественных методов управления жизнью в целом.

За последние 20 лет генетика претерпела громадные изменения. Генетика раскрыла материальные основы явления наследственности в виде молекулярных структур ДНК, установив таким образом химическую природу гена. Оказался расшифрованным генетический код, регулирующий синтез белков, заложены основы для полного раскрытия природы молекулярных механизмов мутаций. Генетика подняла дарвинизм на новую ступень, обогатила его раскрытием сущности механизмов микроэволюционных процессов, разработала проблему взаимодействия среды и организма, бросила новый свет на деятельность естественного отбора в эволюционных процессах и искусственного отбора при селекции, а также подвела научную базу для понимания процессов скрещивания внутри видов и для процессов, наступающих при гибридизации видов и более отдаленных форм. Открылись новые области практического применения науки, такие, как радиационный и химический мутагенез у растений и микроорганизмов; генетически управляемый гетерозис; экспериментальная полиплоидия; использование мужской цитоплазматической стерильности в селекции растений; испытание производителей по потомству в животноводстве и т. д.

В результате всех этих крупнейших достижений генетика, заняв центральное место в биологии, вышла на передний край современного естествознания. Увлекая за собой всю биологию, генетика стала фокусом приложения физики, химии и математики в исследовании вопроса о сущности жизни и для разработки качественно новых путей управления наследственностью организмов.

Наступает пора глубокого союза генетики и селекции, генетики и медицины, генетики и проблем воспитания, генетики и биологических проблем, возникающих при исследовании космоса, генетики и биологических проблем, связанных с внедрением в жизнь атомной энергии и новых достижений химии. Генетика, как центральная наука о жизни, становится не только важнейшей теоретической дисциплиной, но и наукой практической, которая широко проникает в жизнь, серьезно влияет на современное развитие производительных сил общества, связанных с сельским хозяйством и медициной.

В нашей стране развитие генетики прошло через ряд этапов. Основы для ее могущественного развития были заложены вскоре же после Великой Октябрьской социалистической революции. Этот пионерский этап становления советской генетики в первую очередь связан с деятельностью Н. И. Вавилова и Н. К. Кольцова. Научно-организационная деятельность этих двух выдающихся ученых заложила основы развития генетики в нашей стране, при этом каждый из них внес крупнейший личный вклад в развитие мировой и советской науки.

Н. И. Вавилов возглавил всю теоретическую и прикладную генетику растений в СССР. Будучи блестящим теоретиком, Н. И. Вавилов обосновал эколого-географические принципы селекции, создал учение о мировых центрах происхождения культурных растений, обосновал принцип гомологических рядов в наследственной изменчивости, развил учение об иммунитете у растений. Н. И. Вавилов разработал научные основы селекции растений в нашей стране и воплотил их в жизнь, проделав гигантскую научно-организационную работу. В 1929 г. Н. И. Вавилов стал первым президентом Всесоюзной сельскохозяйственной академии имени В. И. Ленина; в 1931 г. был избран президентом Всесоюзного географического общества; в 1926 г. был удостоен премии имени В. И. Ленина. В 1933 г. Н. И. Вавилов был назначен первым директором Института генетики Академии наук СССР. Созданный Н. И. Вавиловым Всесоюзный институт растениеводства, директором которого он был (1924—1940), имел обширную сеть опытных станций и через их деятельность организовывал селекционный процесс растений в СССР. Кроме того, ВИР стал центром сбора мировой коллекции культурных растений и их диких предков. Мировая коллекция явилась кладезем для создания многих сотен сортов самых разных культур.

Сотни высококвалифицированных генетиков, селекционеров растений вышли из школы Н. И. Вавилова. Вокруг Н. И. Вавилова сплотились крупнейшие генетики и цитологи растений, такие, как Г. Д. Карпеченко, Г. А. Левитский, Л. И. Говоров, М. И. Хаджинов, Ф. X. Бахтеев, А. Н. Лутков, М. А. Розанова, П. М. Жуковский, М. Г. Попов, В. Е. Писарев и многие другие. Созданный этим коллективом под руководством Н. И. Вавилова в 1935 г. труд «Теоретические основы селекции» не имел себе равных.

Н. И. Вавилов и его школа заложили основу для громадного скачка селекции растений, который должен был по всем основным культурам вывести советскую селекцию на первое место в мире.

Н. К. Кольцов начиная с 1917 г. был первым, кто организовал исследования по центральным теоретическим проблемам общей генетики в нашей стране в созданном им Институте экспериментальной биологии. Будучи выдающимся исследователем, Н. К. Кольцов подготовил базу для учения о молекулярных основах наследственности и учения об авторепродукции хромосом, что в наши дни составляет сердцевину всей молекулярной генетики. Вокруг Н. К. Кольцова на известный период сплотились крупнейшие теоретики генетики и экспериментальные биологи, такие, как С. С. Четвериков, А. С. Серебровский, Д. П. Филатов, М. М. Завадовский, Г. И. Роскин, П. И. Живаго, С. Л. Фролова, С. Н. Скадовский и другие. Большая школа учеников Н. К. Кольцова и среди них Б. Л. Астауров, Н. К. Беляев, Д. Д. Ромашов, Л\. В. Тимофеев-Ресовский и многие другие внесли крупнейший вклад в развитие теоретической и экспериментальной генетики в СССР.

Однако главным условием превращения Института экспериментальной биологии в длительно и успешно работавший (1932—1948) центр по теоретической и экспериментальной генетике была организация в 1932 г. большой лаборатории цитогенетики.

Создание в этой лаборатории творческого коллектива из молодых ученых обеспечило длительную ведущую работу этой лаборатории по проблемам общей генетики в нашей стране.

В лаборатории цитогенетики был выполнен целый ряд основополагающих работ. Здесь были завершены исследования по сложной структуре гена, по явлению эффекта положения гена; разработаны новые принципы в теории и в эксперименте с популяциями; открыты важнейшие принципы химического мутагенеза; разработаны принципы направленного преобразования структуры и числа хромосом. Впервые в целях изучения генетических эффектов, которые могут возникнуть при полетах вдали от Земли, живые организмы (дрозофилы) были посланы в стратосферу на первых советских стратостатах; были обоснованы принципы хромосомной изменчивости в популяциях, создан ряд представлений об эволюции свойств наследственных систем, начата разработка генетических основ селекции прудовых рыб; с позиций марксистской диалектики разработан ряд основных методологических принципов генетики и селекции; кроме того, были выполнены сотни исследований по разнообразным направлениям теоретической и экспериментальной генетики.

В Ленинградском университете сложилась генетическая школа Ю. А. Филипченко, и им же был написан первый учебник по генетике для университетов и блестящая монография по частной генетике растений. В Москве с большим успехом работала школа А. С. Серебровского.

Крупнейшее значение имело развитие работ по кариологии, начатое в нашей стране С. Г. Навашиным, который создал учение о морфологической индивидуальности хромосом. Блестящая школа цитологов и цитогенетиков, созданная С. Г. Навашиным, в лице Г. А. Левитского, М. С. Навашина, А. Г. Николаевой, И. Н. Свешниковой, Е. Н. Герасимовой и других, разработала важнейшие стороны учения о строении и поведении хромосом. На рубеже нашего века И. И. Герасимов начал работы по экспериментальной полиплоидии у растений.

Работами С. Н. Давиденкова и С. Г. Левита были заложены основы медицинской генетики.

Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов в опытах с дрожжами, проведенных в Ленинградском институте радия в 1925 г., начали эру искусственного получения мутаций. А. А. Сапегин и Л. Н. Делоне (1929—1930) впервые использовали радиацию в селекции растений. Современная генетика популяций своим истоком имеет статью С. С. Четверикова (1926) «О некоторых вопросах эволюционной теории с точки зрения современной генетики».

В истории советской селекции, построенной на принципах дарвинизма и классических генетических методах индивидуального массового отбора и скрещивания, выдающуюся роль, как мы уже писали, сыграла деятельность Н. И. Вавилова, который, опираясь на принципы дарвинизма и генетики, заложил основы развития научной селекции в СССР. Неизгладимый след в истории генетики и селекции оставила деятельность И. В. Мичурина, развившего принципы активного преобразования природы и разработавшего метод отдаленной гибридизации в сочетании с вегетативным размножением уникальных гибридов. М. Ф. Иванов обосновал роль генетики в селекции животных.

1920—1935 годы — период блестящего и многостороннего развития генетики в нашей стране. В этот период советскими исследователями было показано, что факторы внешней среды, и в первую очередь радиация, вызывают мутации; что ген не является элементарной единицей, а имеет сложную внутреннюю структуру; что действие гена зависит от его положения в системе хромосом; было разработано учение о центрах происхождения культурных растений; заложены основы учения о генетике популяций, что обеспечило создание синтеза генетики и дарвинизма; были установлены хромосомные принципы, обеспечивающие размножение гибридов при отдаленной гибридизации; открыто явление цитоплазматической мужской стерильности у культурных растений; создана молекулярная модель авторепродукции хромосом; заложены основы медицинской генетики и т. д.

Крупнейших достижений добилась советская селекция. Достижения ее выдающихся представителей: Н. В: Рудницкого, П. Н. Константинова, П. И. Лисицына, С. И. Жегалова, А. А. Сапегина, М. Ф. Иванова, Н. В. Цицина, А. П. Шехурдина, В. Н. Мамонтовой, В. П. Кузьмина, В. Е. Писарева, М. И. Хаджинова, А. Н. Мазлумова, П. П. Лукьяненко, В. С. Пустовойта и других — реально основаны на использовании таких фундаментальных методов дарвинизма и генетики, как отбор и скрещивание в разных их формах. Так, в селекции самоопылителей вначале основным методом был индивидуальный отбор, в последнее время отбор стал сочетаться с продуманным скрещиванием, дающим обогащенный исходный материал для селекции.

Однако после основополагающих работ Н. И. Вавилова прошло более 30 лет. Естествознание в целом и в первую очередь физика и генетика вошли в полосу революционных преобразований, В наши дни перед селекцией раскрываются новые горизонты, связанные с созданием союза новой генетики и всего опыта селекции. Сейчас можно указать на четыре совершенно новых селекционных принципа, разработанных в лабораториях экспериментальной генетики: 1) генетически регулируемый гетерозис; 2) экспериментальная полиплоидия и 3) радиационный и химический мутагенез; 4) генетика популяций.

Многие достижения генетики хорошо известны. Весь мир завоевали межлинейные гибриды кукурузы. Исследования по экспериментальной генетике привели к созданию метода получения высокоурожайных, так называемых гетерозисных гибридов путем скрещивания линий, создаваемых с помощью тесного родственного размножения. Лучшим методом создания таких линий у растений является принудительное самоопыление. После кропотливой работы по анализу ценности таких линий для гибридизации они выделяются как постоянные производители гибридных семян. Эти семена получаются на участках гибридизации, где для обеспечения нужного скрещивания приходится отламывать мужские метелки на одной из родительских линий. М. И. Хаджинов еще в 1931 г. обнаружил у кукурузы явление цитоплазматической мужской стерильности, при которой пыльца на мужских метелках не образуется. Однако простое использование этого интересного признака не давало результата, так как этот признак, передаваясь гибридам, превращает их также в стерильные растения. Лишь тогда, когда были найдены гены, которые при скрещивании с линией, имевшей цитоплазматическую мужскую стерильность, восстанавливали плодовитость в гибридах, задача оказалась решенной. Теперь на участках гибридизации весь процесс скрещивания автоматически направлен в нужную сторону. За эту работу М. И. Хаджинов, Г. С. Галеев и другие ученые удостоены в 1963 г. Ленинской премии.

Генетика цитоплазматической мужской стерильности и генетика восстановителей плодовитости, использованные вначале у кукурузы, теперь накладывают глубокий отпечаток на селекцию многих культур. Дело в том, что осуществить межлинейную гибридизацию у многих культур очень трудно в силу их биологии цветения. Теперь же, когда процесс гибридизации осуществляется автоматически, открылась широкая дорога для использования генетически регулируемого гетерозиса у всех основных сельскохозяйственных культур. В среднем можно считать, что межлинейная гибридизация увеличивает урожайность сорта на 25—30%.

Использование методов генетически регулируемого гетерозиса обеспечивает качественный скачок в урожайности культур. Недаром гибридная кукуруза завоевала весь мир. Сейчас тот же путь проделывают овощные культуры. Перед серьезным качественным скачком повышения урожайности сортов стоит сейчас главная продовольственная культура — пшеница. У некоторых первых гетерозисных гибридов пшеницы урожай в сравнении с исходным сортом оказался повышенным на 50%. Стоит задача регулярного получения 70—100 центнеров зерна с гектара. Считается, что создание возможности перевода используемых сортов пшеницы на промышленные формы гетерозисных гибридов — это самое крупное событие нашего века в селекции пшеницы.

Метод экспериментальной полиплоидии также позволяет в ряде случаев радикально повышать урожайность сортов растений. Явление полиплоидии связано с кратным увеличением числа хромосом в клетке. Оказалось, что природа неоднократно использовала мутации полиплоидии при эволюции растений.

Многие культурные растения также оказались полиплоидами, и среди них пшеница, картофель, хлопчатник, плодовые, цитрусовые и многие другие — все это естественно возникшие и затем использованные человеком полиплоиды, природа которых была вскрыта лишь в последнее время.

Сейчас разработаны методы безотказного получения полиплоидов у любого вида растений при обработке клеток растений алкалоидом колхицином. Для более чем 500 видов растений в лабораториях генетики получены экспериментальные полиплоиды.

Пока наибольший производственный успех выпал на долю триплоидных сортов сахарной свеклы. Селекция сахарной свеклы в последнее время испытывала серьезные затруднения. Триплоидные сорта резким скачком вышли на передовые позиции в селекции этой культуры. Они повышают выход сахара с гектара на 10—20% — скачок немыслимый при старых методах селекции, где каждый шаг оплачивался ценой длительных и трудоемких работ.

Экспериментальная полиплоидия решила ранее, казалось, непреодолимую загадку полной стерильности гибридов, получаемых при скрещивании между далекими видами растений. Еще в 1927 г. Г. Д. Карпеченко в классических опытах показал, что при удвоении хромосом у стерильных гибридов восстанавливается нормальная плодовитость благодаря восстановлению у них парности хромосом. М. Ф. Терновский в наши дни блестяще включил принцип Карпеченко в селекционный процесс создания сортов табака. Сорта М. Ф. Терновского являются лучшими в нашей стране, они занимают большие площади и перешагнули границы нашей страны.

Долгое время ценное качество устойчивости к болезням, свойственное диким видам картофеля, не удавалось передать культурным сортам. Н. А. Лебедева удвоила число хромосом у таких диких видов и создала этим условия для их гибридизации с культурными сортами. Два новых сорта Н. А. Лебедевой, получившие от дикарей их высокую устойчивость к возбудителям болезней и имеющие все достоинства культурных сортов, проходят в настоящее время государственное сортоиспытание.

Метод вызывания мутаций при помощи воздействия радиации или под действием химических мутагенов также глубоко интенсифицирует все процессы селекционной работы. Эти мутагенные факторы создают обширный новый исходный материал для селекции. В качестве примера укажем на работу с хлореллой — одноклеточной зеленой водорослью, проводимую в Институте общей генетики АН СССР. Первоначально в исходном материале встречалось всего лишь около 0,3% различных естественных мутаций. Под воздействием же радиации и химических агентов число форм с наследственными изменениями возросло до 50%. Вполне понятно, что на базе этого огромного разнообразия мутаций можно осуществлять и совершенствовать селекцию нужных форм.

Все мировое промышленное производство антибиотиков основано на радиационных и химических мутантах, селекцией которых получены формы, выделяющие в питательную среду в сотни и даже в тысячи раз больше антибиотиков, чем выделяли исходные формы.

Увеличение продукции животноводства в сильнейшей мере зависит от добавки в корм витаминов и аминокислот. В Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова, в лаборатории, руководимой С. И. Алиханяном, выведен штамм бактерий, выделяющий в среду в 500 раз больше лизина в сравнении с исходным. Такой успех селекции означает, что вместо 500 заводов мы можем построить один завод по микробиологическому синтезу лизина.

Решение такой важной задачи, как получение белков из углеводорода нефти при помощи микроорганизмов, также становится возможным благодаря использованию радиационной и химической генетики и селекции. Вообще применение новых методов селекции в бактериологии весьма эффективно.

Путем радиационной и химической селекции О. Густафсоном в Швеции, Г. Штуббе в ГДР, Сваминатаном в Индии, В. С. Можаевой, В. В. Хвостовой, П. К. Шкварниковым в СССР и многими другими исследователями получены перспективные формы пшеницы, устойчивые против заболеваний, неполегающие, с повышенным количеством белка, а также урожайные формы картофеля и некоторых других культур.

После возобновления работ по радиационной и химической селекции в нашей стране пять радиационных сортов разных культур переданы в государственное сортоиспытание. За рубежом на рынок выброшены семена около 30 радиационных сортов растений. В Индии радиационный сорт карликовой пшеницы — основной производственный сорт.

Под воздействием радиации и химических мутагенов мутации возникают в любом виде растений, животных, микроорганизмов и вирусов. Это позволяет использовать искусственно получаемые мутации у бактерий, низших грибов, вирусов и у растений. Методически более сложна мутагенная селекция у животных, однако уже получены замечательные результаты в селекции тутового шелкопряда и в ближайшее время должны быть получены новые формы у пчел и у кур. Вместе с тем, когда мы встречаемся с бесконтрольным действием радиации и химических мутагенов на клетки человека и на организмы диких видов нашей фауны и флоры, перед нами встают новые серьезные проблемы.

Когда говорят о последствиях атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, об опасности атомных и ядерных испытаний, о последствиях повышения естественного уровня проникающей радиации вообще, обычно имеют в виду их влияние на человека и на его последующие поколения. Однако вопрос следует ставить шире. Все виды животных, растений, микроорганизмов, которые окружают нас на Земле, также начинают испытывать эффект повышенного фона радиации. Повышение фона радиации, накопление в атмосфере и в природных водах активных химических веществ, связанное с быстрым развитием химизации промышленного производства и сельского хозяйства, эксплуатация лесов, гидростроительство, индустриализация целых районов и многое другое — все это приводит к тому, что эволюция жизни на Земле становится зависимой от деятельности человека. Вместе с тем эта эволюция до сих пор идет стихийно. Она испытывает последствия деятельности человека. В результате приходится заботиться о возобновлении и повышении продуктивности лесов, о создании новых нерестилищ для проходных рыб, об охране морских зверей, акклиматизации и расселении диких видов и т. д. В некоторых случаях новые условия провоцируют появление форм, вредных для человека. Возникают, например, новые формы вирусов, вызывающих заболевания человека, поражающих растения и животных. В этих случаях мир, окружающий нас, как бы защищается от деятельности человека и наносит этой деятельности удары. Необходимо преобразовывать эволюцию жизни на Земле, сделать ее контролируемым процессом. Это грандиозная задача, которая только сейчас в полном объеме встала перед человечеством.

Все мы чувствуем ответственность не только за здоровье наших современников, но и за судьбы будущих поколений. В этом отношении мы должны внимательно следить и не допускать возможного нерегулируемого фона радиации на больших пространствах нашей планеты. В противном случае наследственности человека может быть нанесен серьезный урон.

И одна из важнейших задач современной генетики заключается в том, чтобы суметь бросить взгляд на будущее человечества, оценить последствия от возможных повышений в уровнях радиации на Земле.

Это же относится и к широкому использованию химических веществ. Здесь тоже стоит задача очень вдумчивого отношения к эффекту некоторых соединений. Мирное использование атомной энергии и химизация народного хозяйства имеют первостепенное значение, и нет сомнений в том, что генетике удастся разработать методы ограждения будущих поколений от возможных отрицательных последствий того, за что мы сейчас ведем такую напряженную борьбу.

Не менее важные задачи встают и перед медициной. Известны сотни наследственных, врожденных заболеваний. Целый ряд таких заболеваний, как кровоточивость, шизофрения, сахарный диабет, некоторые пороки сердца, дальтонизм, передается по наследству. Обнаружены болезни, причина которых кроется в нарушении состава клеточного ядра числа или структуры хромосом.

В течение последних 4—5 лет развилась большая новая область медицины, получившая название цитогенетики человека и связывающая возникновение определенных заболеваний с теми или иными отклонениями в строении хромосом. Тем самым этиология — выяснение причин заболевания — перешла на новый, клеточный уровень. Такая грозная болезнь, как злокачественные новообразования, вообще развивается на клеточном уровне. Установлено, что для ряда злокачественных новообразований характерно особое строение ядра, число хромосом и определенная их структура.

Вопрос о природе рака — одна из самых важных проблем современной медицины в биологии. Решению ее, возможно, в большой мере поможет открытие того факта, что определенным формам злокачественных опухолей соответствуют хорошо диагностируемые изменения в строении клеточных ядер.

Очень широки возможности генетики в решении еще одной сложной задачи, которая скоро может стать весьма актуальной. Придет время, когда нога космонавтов ступит на поверхность Марса и других планет. Кораблям придется летать со своей, как говорят биологи, экологической системой, т. е. с замкнутым миром живых существ, которые должны гарантировать сохранение земных условий внутри корабля. Там должны быть определенные формы растительных организмов, способные освобождать кабину космического корабля от углекислого газа и выделять кислород; должна быть и группа организмов, которая будет обеспечивать питание космонавтов и в какой-то мере санитарию корабля. Несмотря на огромное разнообразие жизненных форм, мы не можем сейчас рекомендовать в спутники космонавтам необходимый «набор» организмов. Встает, следовательно, задача создания в очень короткие сроки целого ряда форм, обладающих новыми свойствами. Решать эту задачу придется в первую очередь генетике.

В нашей стране уже ведутся некоторые работы в этой области. Одна из конкретных задач формулируется так: необходимо, чтобы одноклеточные водоросли выделяли достаточное для космонавтов количество кислорода (это должны быть мутанты с повышенной интенсивностью фотосинтеза); далее, новые формы зеленых водорослей должны быть устойчивы против космической радиации и хорошо переносить относительно высокие температуры. Вообще мы должны суметь создать в значительной степени новые организмы из тех, что предоставила в наше распоряжение в качестве исходного сырья природа.

Путь к решению подобных задач — это тернистый путь науки; он требует огромного упорства в проведении точных экспериментов, в разработке новых теорий. Когда нам удастся решить грандиозную проблему получения направленных мутаций, попутно будут решены многие частные задачи. Решение этой проблемы будет новым этапом развития генетики, этапом, который по своему значению для всех биологических наук, для всей нашей жизни окажется самым главным.

В наши дни создание новых форм живых организмов происходит в результате длительного отбора, интенсивной селекционной работы. Хотя использование радиационных и химических мутагенов резко интенсифицирует процессы преобразования наследственности, однако нужно сделать новый качественный скачок, нужно научиться получать направленные мутации, т. е. новые организмы с заданными наследственными признаками. Решение этой сложнейшей проблемы потребует совместной работы генетиков, селекционеров, физиков, химиков, использования в генетической работе идей кибернетики. И только решив эту задачу, мы приобретем власть над органической природой.

Некоторые элементы решения этой задачи уже отмечаются в недавних работах по молекулярной генетике микроорганизмов, бактерий и фагов. Но это, конечно, лишь начало пути, конец которого еще далек. Среди высших растений примером приближения к получению направленных мутаций могут служить искусственные полиплоиды культурных растений.

При всей своей трудности, проблема получения направленных мутаций служит путеводной звездой всего будущего генетики. Решение этой задачи — одна из главнейших проблем всего естествознания. Можно ждать самых серьезных сдвигов в этом вопросе в оставшиеся десятилетия нашего и, возможно, в начале будущего века. Только решив проблему получения направленных мутаций, человек приобретет полную власть над органическим миром. Каждый успех на пути решения этой задачи чреват прямыми последствиями для практики сегодняшнего дня.

Новый этап в развитии молекулярной генетики падает на 1967—1969 гг., в течение которых удалось химически синтезировать один из генов для живой клетки, в искусственных условиях осуществить авторепродукцию генетического материала и выделить из клетки бактерии изолированный ген.

Из сказанного мы видим, как в наши дни глубоко изменились принципиальные воззрения на сущность жизни. Главным для обоснования новых воззрений- является раскрытие материальной химической природы структуры и процессов, обеспечивающих общую жизнедеятельность клетки и явление наследственности.

Молекулярная генетика, раскрыв материальную систему механизмов, регулирующих химизм и воспроизведение клеток по поколениям, встала в центр революционных сдвигов в биологии. Исследования по генетике раскрыли самые фундаментальные принципы для понимания того, как законы физики, химии и математики создают базу для такого особого качества в движении материи, которым является жизнь.

Все это не могло не раскрыть новых горизонтов перед практикой. Новые могущественные методы изменения наследственности на базе союза генетики и селекции несут революционные преобразования в методы создания ценных форм микроорганизмов, растений и животных. Проблемы космической биологии, внедрения в жизнь атомной энергии, проблемы медицины и общей биологии человека оказались глубоко затронутыми стремительным продвижением в генетике.

Материалы, полученные в генетике, преобразив коренные понятия о материальных основах наследственности, раскрыв взаимосвязь между геном и белком, ставят новые проблемы перед философским материализмом. Положения самого диалектического материализма после крупных открытий естествознания развиваются и конкретизируются. Сейчас, в эпоху революции в биологии, эти новые задачи встают перед философией диалектического материализма.

Лидер современного естествознания — физика оказала глубокое влияние на конкретизацию и развитие положений диалектического материализма.

В. И. Ленин в работе «Материализм и эмпириокритицизм» дал анализ новых физических представлений и показал, что новое развитие физики дает непререкаемые аргументы в пользу диалектического материализма. То же можно сказать и о новейших успехах физики. В. И. Ленин назвал А. Эйнштейна великим преобразователем естествознания.

Установление материальных основ главных жизненных процессов раскрыло перед современным естествознанием совершенно новые, ранее неизвестные формы движения материи. Жизнь связана с упорядоченностью физических и химических процессов, с потоками и переработкой информации в клетке. Явление жизни на базе физики и химии клетки давно уже практически, во всей глубине решило задачи теории информации и управления, которые сейчас лишь в начальной форме ставит современная кибернетика. Раскрытие этих физических и химических процессов в клетке качественно обогатит понимание человеком форм развития материи во Вселенной. При этом, как уже показывают первые шаги бионики, раскрытие физики и химии клетки неизмеримо обогатит технику от воспроизведения в производстве принципов синтеза нужных нам веществ до раскрытия самых действенных, общих принципов кибернетики. Все это заставляет глубокомыслящих, ведущих представителей современного естествознания считать, что физика, сыграв гигантскую роль в расширении и углублении наших представлений о микро- и макромире Вселенной, скоро уступит свое положение лидера естествознания новой современной молекулярной биологии. В центре новых, стремительно развивающихся проблем биологии находится новая генетика, раскрывающая материальную основу самых коренных свойств жизни.

Генетика выдвинула проблему, соизмеримую с самыми крупными задачами, стоящими перед современным естествознанием, проблему, решение которой в корне преобразит все возможности селекции. Этой задачей является создание методов получения направленных мутаций.

Всё это показывает, как велико значение генетики в наши дни для общего развития науки и для разработки новых практических методов. Генетика олицетворяет собой революционные сдвиги в современной биологии. Будущее генетики для дела выдвижения биологии на самый передний край естествознания громадно. Именно развитие генетики в первую очередь сделает биологию лидером будущего естествознания. Эти дни недалеки.

Фронт исследований по проблеме наследственности, которые ведутся в наши дни, трудно охватить даже мысленно. Современная материалистическая генетика неудержимо растет вширь и вглубь. Уже не из радужных прогнозов, а из институтов и лабораторий зримо надвигается век направленной эволюции, когда человек, синтезировав все биологические знания и выработав единую теорию жизненных процессов, начинает смело диктовать свою волю природе, направленно преобразуя наследственность.

Мощь современной науки громадна, многие, казалось неразрешимые задачи теперь отступили перед силой научной идеи. Программа нашей партии указала на величайшее значение развития подлинной науки, которая постепенно становится непосредственной производительной силой, преобразующей мир.

Наша задача — бросить все силы на создание единства новой генетики и селекции, опираясь на все творческие силы нашей науки и практики. Мы должны с величайшей энергией использовать союз селекции и генетики в общенародном деле борьбы за подъем сельского хозяйства в ближайшие годы, за создание невиданного изобилия для нашей Родины. Изучение глубинных процессов в наследственности человека имеет величайшее значение для медицины.

Раскрытие сущности процессов генетики и эволюции популяций и факторов происхождения видов, а затем решение проблемы получения направленных мутаций обеспечат человеку власть над жизнью Земли. Более того, глаза человечества уже прикованы к другим мирам. Великий миг встречи с неземной жизнью наступит. Наша наука должна быть и щитом, и протянутой рукой в этом величайшем грядущем событии в жизни человечества.

Из сказанного видно, что уже в наши дни генетические исследования приобрели очень большое практическое значение и представляют значительный теоретический интерес. Будущее, открывающееся перед генетикой, сулит человечеству неисчислимые блага.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.