big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Материальные основы наследственности

В основе современной генетики лежит теория гена. Вполне очевидно, что центральной задачей философии в области генетики является методологический анализ понятия гена. Явление дискретного наследования было открыто Г. Менделем. Затем развитие хромосомной теории показало, что ген, представляющий собой единицу наследственности, связан с определенным локусом в хромосоме внутри ядра клетки.

Краеугольным камнем диалектического материализма является учение о том, что в мире нет ничего, кроме материи и ее движения, подчиняющегося определенным законам. Материалистическая диалектика — это общая теория развития как самой материи (природы и общества), так и отражения этого развития в сознании людей.

В истории биологии в течение двух тысячелетий шла борьба между идеализмом и материализмом. Идеализм долго цеплялся за явление наследственности, изображая его в качестве нематериального свойства жизни.

Вопрос о связи любых самых сложных проявлений жизни . с материей и тот факт, что познание природы этих явлений требует раскрытия их физико-химических основ, очень четко был поставлен классиками марксизма.

В. И. Ленин указывал, что в живом нет ничего, кроме тех же атомов, которые составляют основу неживого. Дело лишь в их особой организации, в особой форме движения.

В книге «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин писал: «...в ясно выраженной форме ощущение связано только с высшими формами материи (органическая материя)... на деле остается еще исследовать и исследовать, каким образом связывается материя, якобы не ощущающая вовсе, с материей, из тех же атомов (или электронов) составленной и в то же время обладающей ясно выраженной способностью ощущения. Материализм ясно ставит не решенный еще вопрос, и тем толкает к его разрешению, толкает к дальнейшим экспериментальным исследованиям. Махизм, т. е. разновидность путаного идеализма, засоряет вопрос и отводит в сторону от правильного пути...» (Полн. собр. соч., т. 18, стр. 39—40).

Конец XIX в. был характерен огромным вниманием к вопросам наследственности. Начиная с теорий пангенезиса Дарвина появляется целая серия спекулятивных умозрительных построений Гальтона, Негели, Спенсера, Вейсмана, де Фриза и других, которые пытались проникнуть в сущность явлений наследственности и изменчивости. Эти теории имели существенное значение в развитии проблем, однако их спекулятивный и противоречивый характер вызывает чувство неудовлетворения и острой необходимости в отыскании каких-то иных, более объективных путей в выяснении законов наследственности.

В этих условиях вторичное открытие законов Менделя, осуществленное в 1900 г., имело огромное значение. Это открытие как молния осветило совершенно новую область жизни и утвердило дискретную теорию наследственности.

В менделевском анализе явлений наследственности биология XX в. получила количественный и в принципиальном качественном плане совершенно новый экспериментальный метод, который позволил установить законы наследственности. Круг применения этих законов оказался очень большим. Разные виды растений, а потом животные и, наконец, микроорганизмы оказались подчиненными одним и тем же законам наследования и расщепления признаков в потомстве. Теория дискретной наследственности, показавшая существование отдельных элементов наследственности — генов, переход которых по поколениям совершается строго упорядоченно, имела революционное значение для своего времени. Менделизм разрушил общепринятую в XIX в. теорию слитной наследственности. Биометрическая школа К. Пирсона в конце прошлого века разработала целый арсенал математических методов, при помощи которых доказывалась правота слитной теории наследственности. В первых годах нашего века произошел драматический эпизод острой борьбы между Бэтсоном и школой Пирсона, которая закончилась полной победой менделизма.

Открытие дискретности в наследственности имело коренное значение для дальнейшего развития эволюционного учения. Однако в руках Бэтсона, Иоганнсена, Лотси и других теория гена всем своим острием оказалась направленной против дарвинизма.

Открытие Менделя в биологии можно с полным правом сравнить с теорией Дальтона об атомном строении вещества. Современное учение о наследственности приняло форму точной и объективной науки только после установления дискретной природы наследственности. При этом работа самого Г. Менделя имела выраженный внеэволюционный характер. Она не защищала и не оспаривала никакой теории эволюции, она просто была чужда ей. Работа была построена в плане гибридологического и математического анализа фактов индивидуального наследования отдельных пар признаков вне какой-либо исторической перспективы. Мендель выступает эмпириком, который, приложив новый метод, внезапно наталкивается на новый мир явлений, не сознавая всей глубины своего открытия. Мендель опубликовал свою работу в 1866 г., когда весь мир был охвачен обсуждением новой дарвиновской теории эволюции. Открыв законы наследственности, Мендель не упоминает имени Дарвина в своей работе.

Вторичное открытие законов Менделя, совершенное Корренсом, Чермаком и Гуго де Фризом в 1900 г., было рубежом, за которым последовали огромные успехи в развитии науки о наследственности и изменчивости. При этом количественный анализ хода наследования признаков, установление математических формул расщеплений, предсказание характера наследовав ния на целый ряд последовательных поколений и т. д.— все это придает новой отрасли биологии характер точной науки. Неофитам менделизма кажется, что генетика, будучи точной наукой, качественно отличается от остальной биологии и что теперь можно, опираясь на эксперимент, покончить со всякими спекуляциями и недостоверными догадками, в число которых зачисляется и дарвиновское учение.

Генетика переживает первый механистический этап своего успешного развития. Новые открытия трактуются с типично метафизической позиции. Иоганнсен, дав исчерпывающее доказательство ненаследуемости фенотипических уклонений, на базе которого было создано представление о различиях между фенотипом и генотипом, заявляет, что его опыты по отбору в чистых линиях экспериментально разрушили основу дарвиновского учения. Отрицая за отбором какую-либо созидательную роль, Иоганнсен писал, что генетика вполне устранила основу дарвиновской теории подбора и что, таким образом, проблема эволюции в действительности "является совершенно открытым вопросом. Иоганнсен утверждает, что генетика, являясь точной наукой, должна быть свободна от всякой эволюционной гипотезы. Эти идеи Иоганнсена широко распространяются в генетике. Т. X. Морган (1915) писал: «Является спорным, стоит ли еще пользоваться термином — естественный отбор — как частью мутационной теории, или следует исключить его, потому что он не имеет того смысла, который последователи Дарвина вкладывали в его теорию». Ю. А. Филипченко (1929), разделяя идеи Иоганнсена, писал: «Если мы учтем, что индивидуальная изменчивость есть именно состояние организмов, а эволюция — процесс, то отсутствие связи между тем и другим становится ясным», и далее: «...генетика... отнюдь не связана неразрывным образом с эволюционным учением. Не забудем, что генетика с каждым днем становится все более и более точной наукой, изгоняя из своей области всякий элемент гипотетического характера. Между тем эволюционная теория всегда была и будет только гипотезой, ибо превращение видов не относится к числу явлений, которые можно наблюдать воочию. Благодаря подобному положению вещей в генетике не может и не должно быть отдела, посвященного эволюции в целом или таким ее вопросам, как видообразование и т. п.».

Таким образом, в течение двух первых десятилетий развитие генетики базировалось на мощном прогрессивном экспериментальном направлении, изучавшем новыми методами явление наследственности. Оно установило факт существования генов, что имело величайшее значение. Однако ведущие лидеры генетики того времени попытались истолковать эти новые данные с идеалистических, во многом с махистских позиций. Они пытались развить идеалистическую теорию гена, вырывая наследственность из общей связи явлений жизни. Процессы эволюции наследственности рисуются только в свете комбинаторики генов, которые признаются неизменными изначальными сущностями. Мутации рассматриваются только как дезинтеграция наследственности. И все это ставится на место сложной биологической истории организмов.

Однако прошло время, метафизика и идеализм в трактовке теории гена и общей теории развития органического мира, допущенные в генетике начала XX в., потерпели полное крушение.

После создания хромосомной теории наследственности и раскрытия молекулярных основ мутаций учение о гене стало оплотом материализма в биологии. Доказано, что ген на основе единства внешнего и внутреннего претерпевает бесконечные изменения. Специфика самих форм генетической информации определяется эволюционным фактором. Теория развития на основе единства внутреннего и внешнего составляет душу современного учения о наследственности и ее преобразований по всему многообразию форм жизни на нашей планете.

Развитие по спирали свойственно процессам познания и, в частности, является характернейшей чертой развития науки. Ярким свидетельством может послужить история развития идеи о материальной природе гена. Мы видели выше, что менделисты начала XX в. отказались от идей Дарвина и в проблеме гена заняли позицию механистов, идеалистов и агностиков. Однако очень скоро синтетические исследования по скрещиванию в связи с анализом клеточной организации привели к появлению хромосомной теории, которая заложила новые основы для расцвета генетики. В результате этого первые, формальные механистические модели законов наследственности и изменчивости постепенно заменяются богатством реального содержания. Явление наследственности было материализовано через установление связи генов с определенными элементами клеточной организации, а затем получило объяснение в молекулярной организации хромосом.

Клетка является основной единицей жизни. Энгельс писал, что открытие клетки в середине XIX в. было одним из трех великих открытий, показавших все значение связей, единства и развития мира. Благодаря установлению клеточной теории «покровы тайны», долго скрывавшие процесс возникновения и роста структур организмов, были сорваны.

Во второй половине XIX в. были обнаружены основные элементы клетки в виде протоплазмы и заключенного в ней ядра. Исследования природы деления клетки, природы созревания половых клеток, сущности процесса оплодотворения и основных явлений физиологии клетки привели к открытию огромной роли ядра во всех этих явлениях. История хромосомной теории распадается на два этапа. Первый охватил конец XIX в. Второй начался работами Моргана и его школы. В первом этапе исследователи под влиянием данных цитологии и физиологии клетки пришли к логическому заключению о том, что ядро и составляющие его хромосомы глубоко связаны с явлениями наследственности. Второй этап начался тогда, когда Морган и его школа привели экспериментальные доказательства локализации генов в хромосомах и разработали методы, которые позволили проникнуть в такие глубины организации и процессов в наследственном веществе, которые могут быть сравнимы только с прогрессом экспериментальной физики в анализе строения материи и отдельных атомов.

Менделизм фактически начал с отрицания синтеза, достигнутого клеточной теорией. Он выдвинул эксперименты по гибридологическому анализу. При этом менделевские законы наследственности были столь новы и точны в количественном отношении наследования внешних признаков организма, что, казалось, они полностью не связаны с успехами клеточной теории. Потребовалось много новых данных, чтобы освободиться от гипноза этих идей и увидеть связь теории гена с работами по строению клетки.

Сеттон (1902) указал на существование величайшего параллелизма между поведением хромосом при редукции и оплодотворении с особенностями менделевского расщепления признаков в потомстве гибридов. Этот год является исторической датой первого логического синтеза генетики и цитологии, что привело к разработке современной цитогенетики, проникшей в глубины организации и химии наследственного вещества.

Разрабатывая идею о связи наследственности с хромосомами, Т. Бовари, один из великих цитологов XIX в., писал в 1904 г.: «Наиболее обещающая постановка опытов — это систематическое культивирование рас, и прежде всего скрещивание их, соединенное с наследованием хроматина на тех же объектах». Развивая именно это направление, в 1910—1912 гг. Т. X. Морган опубликовал первые основные работы по наследственности у дрозофилы. Первая же мутация — white (белые глаза вместо красных, нормальных) обнаружила особый характер наследования в виде сцепления с полом. Детальный анализ показал полный параллелизм между наследованием этого признака и передачей по поколениям половых хромосом. Это послужило началом последующих экспериментальных доказательств, что наследственные факторы связаны с хромосомами. Исследователям удалось найти метод, позволяющий генетически проникнуть во внутреннюю организацию хромосом, которые содержат линейно расположенные в них гены, и дать прямые, физические доказательства того, что гены локализованы в хромосомах. Эти исследования заложили основы современной хромосомной теории наследственности. Однако необходимо указать, что американская школа не уделила должного внимания тонкой морфологии и организации самих хромосом. Это было сделано С. Г. Навашиным и его школой. Навашин начал свои работы около 1910 г. Они подвели нас к тончайшим особенностям структурной организации хромосомы и в наши дни подтвердились фактами точной локализации отдельных генов в отдельных хромомерах внутри хромосом и учением о регуляторных механизмах при митозе и мейозе. Синтез генетики и учения о клетке в теории наследственности привел к отрицанию попыток создания идеалистической теории гена, что было так характерно для первого этапа развития генетики XX в.

Успехи хромосомной теории, раскрывшей материальную основу наследственности, выбивали почву из-под идеалистической теории гена, и поэтому вполне естественно, что лидеры раннего механистического периода развития генетики — антидарвинисты Бэтсон, Иоганнсен, Лотси — решительно выступили против хромосомной теории.

Однако эта атака против хромосомной теории наследственности быстро теряет свое значение: слишком могущественны открытые факты о материальности наследственности, связанной с хромосомными структурами клетки. Бэтсон после длительной полемики приезжает в Америку, где Бриджес демонстрирует ему цитологические препараты с ядрами клеток у особей дрозофилы, где заранее предсказывается лишняя половая хромосома, исходя из генетических фактов о нерасхождении генов, наследование которых сцеплено с полом. Только это прямое свидетельство заставляет Бэтсона пересмотреть свой отказ от признания роли хромосом в наследственности. Работа Бриджеса по нерасхождению половых хромосом у дрозофилы явилась одной из первых в серии прямых доказательств связи генов с хромосомами.

Синтез теории гена и учения о клетке привел в теории наследственности к отрицанию многих теоретических построений первого этапа развития генетики XX в. Он привел к появлению хромосомной теории.

Возникшая хромосомная теория наследственности явилась краеугольным камнем всей современной теории генетики. Однако на моргановском этапе развития хромосомная теория при всем ее значении имела немало противоречий и ошибочных положений. В это время господствует учение, отрывающее наследственность от факторов среды, поскольку за факторы, ведущие к изменениям генов и мутаций, принимаются лишь внутренние причины, сам ген рассматривался как неделимая корпускула — единица мутаций, рекомбинаций и функций. С механистических позиций хромосома изображалась в виде нитки бус, где отдельные бусинки представляли отдельные, независимые корпускулы — гены. В качестве материальной основы генов принимались молекулярные структуры белков. С позиций хромосомной теории и теории мутаций Т. Морган отрицал значение дарвиновского естественного отбора.

В 1928 г. появилось сообщение Гриффитса о направленном преобразовании наследственности пневмококков (явление трансформации) и сообщение Н. П. Дубинина о делимости гена (центровая теория гена). Однако потребовалось несколько десятилетий, прежде чем произошло отрицание механистического этапа в истолковании природы гена.

В наши дни возникла современная теория наследственности, в центре которой стоит материализация явлений наследственности на уровне молекул и групп атомов. Явление наследственности предстало перед нами в виде морфофизиологической молекулярной внутриклеточной системы со всей сложностью ее организации и функций. Идея о наследственности как о воспроизведении специфических форм обмена веществ наполнилась конкретным содержанием о значении ДНК в синтезе белков. Ген предстал перед нами как сложная молекулярная структура, которая способна бесконечно изменяться под действием факторов среды и подвергаться регуляции со стороны целостного генотипа. Однако уже, наверно, появились исследования, которые несут в себе семена будущего отрицания,— вестники будущего этапа развития генетики. Вновь возникают элементы высшей ступени развития генетики, которая при этом воспримет и умножит все ценное, открытое ранее, и обеспечит этим новый шаг в прогрессивном, поступательном характере развития науки. Задача состоит в том, чтобы, опираясь на диалектический метод, лучше видеть это будущее науки и сознательно ускорить ее наступление. В центре этих событий, безусловно, будет стоять успешное решение вопроса о сущности гена и о направленном получении мутаций.

Материалистическая теория гена подвергалась критике не только с позиции метафизиков, агностиков и махистов начала XX в.

В критике Т. Д. Лысенко и его сторонников, направленной против успехов генетики, было совершенно потеряно существо предмета, т. е. содержание новой теории гена.

Видимость доказательства в этом случае состояла в том, что брались ошибочные взгляды отдельных ученых, высказанные ими преимущественно в начале XX в., которые затем экстраполировались на методологические основы современной теории гена. В. И. Ленин указывал на необходимость ясного разграничения объективных основ той или иной теории от ее субъективного философского осознания отдельными учеными. Однако в критике теории гена это основное требование ленинской методологии анализа философских взглядов ученых было забыто. Само развитие предмета и тот факт, что новая теория гена характеризует собой новый этап материалистической биологии,— все это игнорировалось.

В этих условиях неправильно понималось учение о причинности в проблеме наследственности.

Причиной называют явление или группу взаимодействующих явлений, которые предшествуют другому явлению и вызывают его. Явление, которое вызывается действием причины, называется следствием. Причину необходимо отличать как от повода, который не порождает следствие, но дает толчок к действию, так и от условий, в которых действует причина.

В материальном мире нет беспричинных явлений. Причинность присуща самой действительности и раскрывается человеком в процессе познания и практики.

Диалектико-материалистическое понимание причинности в корне противоположно технологическому взгляду на мир, согласно которому развитие мира выполняет решение целей, поставленных перед миром богом или «объективной идеей».

Философское учение, согласно которому объективная причинность лежит в основе естественного хода вещей, получило название детерминизма. Ему противостоит идеалистическое учение, отрицающее объективную причинность, необходимость, закономерность. Оно носит название индетерминизма. В XVII XVIII вв. господствовал механистический детерминизм, который сводил все многообразие причин к механическим внешним воздействиям.

С точки зрения диалектического материализма одно и то же явление в одной связи может быть причиной, а в другой — следствием. Налицо универсальное взаимодействие предметов и явлений мира, в основе которого лежит причинность.

Причинность — одна из главных категорий диалектического материализма, лежащая в основе всякой науки.

После развития хромосомной теории были представлены, казалось бы, неопровержимые доказательства, что явления наследственности связаны с хромосомами клеток ядра. Однако, вопреки очевидным фактам, вульгаризация диалектики толкнула некоторых авторов на путь полного отрицания хромосомной теории наследственности. Реальный анализ с позиций марксистской диалектики отчетливо указал, что свойств без материи не бывает и что всякое явление, в том числе и наследственность, должно иметь главную причину в системе клетки. Что же касается общего, то хорошо известно, что общего не бывает без частного.

К этому времени наука уже выполнила громадную работу. Открытие клетки явилось одним из величайших открытий XIX столетия. Однако надо было вскрыть материальную систему клетки во всей ее структурно-функциональной конкретности, найти, что в системе клетки является ведущим в явлении наследственности. Мы не можем стоять на позициях релятивизма, согласно которому в отношении явления наследственности все органеллы клетки имеют равное значение.

Хромосомная теория наследственности показала, что главным материальным носителем наследственности являются хромосомы клеточного ядра. В 1935—1940 гг. уже не было сомнений, что хромосомная теория наследственности в основных чертах вскрыла причинные связи между явлением наследственности и ядром клетки. Не было сомнений, что хромосомная теория наследственности, вскрывающая главную материальную основу наследственности в клетке, вычленив в этом отношении ведущую роль ядерных структур, явилась одной из величайших побед диалектического материализма в биологии XX в.

Ученые, обосновавшие в экспериментах роль хромосон в явлениях наследственности, стихийно использовали марксистские принципы роли практики эксперимента и категории причины и следствия. Это был правильный путь науки, хотя и стихийный, но плодотворный, раскрывающий объективные законы природы.

Материализм считает причинные связи присущими самим вещам, существующим и вне, и независимо от сознания. Причинность имеет объективный и всеобщий характер. Идеализм или полностью отрицает причинность, сводя ее лишь к привычной последовательности ощущений человека, или находит ее в деятельности духовного начала. Мах — один из основателей эмпириокритицизма, убийственная критика которого была дана В. И. Лениным, исходя из философии Юма, отвергал понятие причинности, необходимости, заменял ее «фундаментальным отношением» вещей.

Когда наука оказывается уже в состоянии управлять объективными явлениями мира, тогда мы уже не сомневаемся, что вскрыта действительная внутренняя причинность в самих вещах. В 1935—1940 гг. уже имелись в изобилии примеры (а сейчас мы их имеем несчетное количество), доказывающие, что на основе хромосомной теории мы в состоянии управлять многими сторонами явления наследственности.

Генетика, как и все естественнонаучные дисциплины, шла к диалектическому материализму стихийно, будучи вынуждена к этому объективными законами природы.

Для обоснования принципов диалектического материализма в биологии коренное значение имели успехи, достигнутые в молекулярной генетике за последние 15 лет. Эти успехи раскрыли химическую природу гена, установив, что ген — это участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Было показано, что гены — это сложные системы, составленные из большого числа в каждом случае специфически взаимодействующих азотистых оснований. Понятие гена наполнилось физиологическим и биохимическим содержанием. Было показано, что молекулярная структура генов программирует в клетке синтез белков. Порядок азотистых оснований гена транскрибируется на молекулу информационной рибонуклеиновой кислоты и-РНК. Позднее, попадая в цитоплазматические структуры — рибосомы, молекулы и-РНК транслируют код гена на образование специфических молекул белка. Будучи вовлеченными в метаболизм и подвергаясь воздействиям факторов внешней среды, гены, эти блоки информации, претерпевают бесконечные изменения (мутации) на основе преобразований в их молекулярном строении. Раскрытие химической природы генетического материала обусловило коренные изменения классических представлений о гене как о неделимой корпускуле, единице функции, мутаций и рекомбинаций. На самом деле ген состоит из многих функционально связанных частей. Их целостная система дает элементарную генетическую единицу функции; за эту сторону действия сложные гены получили название цистронов. Мутации, изменяя отдельные нуклеотиды или их группы внутри гена, касаются его частей. Такие единицы мутирования получили название мутонов. Обмены между хромосомами не идут, как это думали раньше, только целыми генами или их блоками. Эти процессы могут проходить внутри гена и создавать обмены их частями вплоть до отдельных нуклеотидов. Эти единицы рекомбинаций получили название реконов. Наконец, считывание кода с части молекулы ДНК на молекулы информационной РНК основано на эффекте кодонов, являющихся единицами транскрипции из сочетания нуклеотидов по три.

Эти новейшие исследования открыли в клетке в пределах гена новый, громадной сложности микромир, в принципе аналогичный бесконечной делимости атома, и при этом ген предстал как часть целостной системы генотипа. В целом генотип представляет собой своеобразное «программирующее устройство», содержащее информацию, в соответствии с которой осуществляется жизнь клетки, развитие особи и ее жизнедеятельность. Эта наследственная информация является итогом исторического развития данного вида организмов и материальной основой будущей эволюции.

Учение о генетическом коде открывает широкие возможности для вхождения методов кибернетики в биологию и широкого использования методов моделирования.

В записи разнообразнейшей генетической информации мы встречаемся с поразительно малым количеством исходных элементов, азотистых оснований, которые служат буквами в генетическом коде. От вирусов до человека мы не встречаем ничего другого, кроме разных взаимоположений одних и тех же четырех букв: двух пиримидинов — цитозина и тимина — и двух пуринов — аденина и гуанина. Таким образом, когда мы опускаемся на молекулярный и атомный уровень в явлении наследственности, мы встречаемся с громадной ролью количественных отношений между небольшим числом разных однородных частей, соотношение которых составляет основу специфики качественно различных явлений наследственности. Недаром математика так пристально исследует проблему генетического кода и так много ждет для обогащения принципов создания кибернетических устройств от раскрытия форм записи генетической информации и механизмов ее передачи в клетку.

Казалось бы, генетика вернулась к исходным метафизическим и механистическим принципам понимания живого и его эволюции. Идеалист Лотси мечтал свести эволюцию к комбинаторике вечных, неизменных, ограниченных в числе элементов — генов. Современные данные молекулярной генетики, казалось бы, еще более упростили ситуацию. Всего лишь четыре элемента — аденин, гуанин, цитозин и тимин — составляют основу для гигантского поля комбинаций, занятых эволюцией жизни. Однако механистам и идеалистам рано торжествовать победу. Диалектика перехода количественных изменений в качественные раскрывает перед нами поразительную картину действия принципов кибернетики в эволюции и в индивидуальном развитии.

Применение закона перехода количественных изменений в качественные при получении специфических форм генетической информации предъявляет ряд новых методологических требований к познанию. Здесь необходимо как качественное, так и количественное изучение кода, так как отрыв количественной стороны явлений от качественной неизбежно приведет к метафизике. Переход количественных изменений в качественные на молекулярном уровне в условиях живой системы накладывает особый отпечаток на основные формы появления новых качеств при развитии генетического кода. Встает вопрос об удельном весе и значении тех явлений, когда количественные изменения включаются в сам процесс качественной перестройки системы. В этих случаях процесс коренного преобразования качества не подготовляется постепенными количественными изменениями. Вставка одного из нуклеотидов или его потеря — это типично количественные изменения, которые, однако, уже сами входят в процессы, ведущие к мутациям, к появлению новой формы записи информации внутри гена.

Важнейшим обстоятельством является то, что сам ген представляет собой целостную систему, это и обусловливает участие элементарных количественных изменений в качественных преобразованиях гена. Кроме того, причины мутаций коренятся в изменении биохимической и другой обстановки внутри организма, где они могут нарастать по классической схеме количественных изменений, достигающих некоторого критического порога, после которого наступает явление мутаций. Все это показывает, что эволюционно созданное упрощение основ генетического кода до минимума и тот факт, что запись генетической информации всего органического мира использует всего лишь четыре буквы, не умаляет значения принципов диалектического материализма, а, напротив, со всей силой показывает, что переход количественных изменений в качественные на базе цельности организации биологических систем и процессов является важнейшим законом объективного мира. Еще недавно положение о принципах и формах записи генетической информации вряд ли было бы понятно. Оно по недоразумению было бы отброшено как механистическое, метафизическое или даже идеалистическое. Такова, например, была история с кибернетикой. К сожалению, многие философы забыли ленинское учение об относительно верном отражении истины в познании, о том, что нет границ познавательным способностям человеческого разума. Однако после великих открытий в физике использование диалектического материализма при познании природы приобрело новые горизонты. Теперь наша философская мысль готова встретить самые глубокие проникновения в тайны мира, несущие нам неожиданные открытия, изменяющие конкретные представления о мире, и при этом раскрыть в них истинные диалектико-материалистические принципы. Среди этих принципов находится и диалектика качества и количества на базе биологической целостности в явлениях наследственности.

Важной чертой новых открытий в проблеме гена является обнаружение всеобщности материальных основ наследственности для жизни на Земле в целом. Вскрытие единства, лежащего в основе качественного, многообразия природы, является одной из главных задач науки. Открытие материальной природы гена как отрезка молекулы ДНК с громадной силой выразило принцип единства органического мира. Молекулы ДНК оказались тем материальным субстратом, в котором записана генетическая информация почти всех живых существ на Земле. Трудно представить себе более глубокое доказательство единства жизни, общности ее происхождения и взаимообусловленности ее истории. ДНК, РНК и белок оказались теми тремя фундаментальными веществами, структурная и биохимическая взаимообусловленность которых лежит в основе той особой формы движения, что составляет жизнь. Однако нельзя забывать, что форма взаимодействия ДНК, РНК и белков определяется спецификой эволюционного положения клетки. Исторический метод имеет огромное познавательное значение. В. И. Ленин писал: «...самое важное, чтобы подойти к этому вопросу с точки зрения научной, — это не забывать основной исторической связи, смотреть на каждый вопрос с точки зрения того, как известное явление в истории возникло, какие главные этапы в своем развитии это явление проходило, и с точки зрения этого его развития смотреть, чем данная вещь стала теперь» (Полн. собр. соч., т. 39, стр. 67).

Эволюция жизненных форм протекает на основе клеточных систем, их особенности изменяют специфику каналов связи между поколениями. У высших форм важнейшее значение имеет сложное явление индивидуального развития особи, без которого для них не может реализоваться и явление наследственности. Встает проблема принципов и форм программирования со стороны генетической информации индивидуального развития особи. Здесь мы пока стоим перед противоречием дискретности наследственности и целостности развития особи. Встает вопрос об особой, надмолекулярной организации хромосом у высших форм в виде нуклеопротеидов из ДНК и белков, в то время как хромосомы у вирусов и бактерий состоят из молекул ДНК. Сам ген, будучи частью генотипа, претерпевает эволюцию в связи и во взаимообусловленности со всеми уровнями биологической организации. Об этом свидетельствуют факты группировок генов в хромосомах протокариот (вирусы, бактерии) по принципу обеспечения последовательности в протекании биохимических реакций и наличия другой организации генетического материала у эукариот (высшие организмы). Все это ставит перед нами проблемы сравнительной эволюционной генетики, в частности проблемы молекулярной генетики высших организмов.

Проблема гена еще далека от своего решения. Наиболее сокровенные стороны его структуры и функции нам неясны. Еще предстоит долгий путь углубления в дискретные основы жизни. Ген обладает бесконечной внутренней сложностью, однако в системе клетки он выступает как элементарная единица наследственности. Любой ген входит частью в интегральный эффект генотипа, обеспечивающего жизнедеятельность и развитие особи в целом. Действие генов подчиняется регуляторным механизмам целого генотипа и целостных процессов развития особи. Каждый ген действует на целый ряд признаков, и каждый признак определяется действием многих генов. Особо трудные в методологическом плане проблемы возникают в связи с необходимостью понять основы программирования генетической информации в процессе индивидуального развития. Значение митоза основано на том, что генетическая информация, закодированная в линейной последовательности нуклеотидов ДНК, воспроизводится при синтезе ДНК, предшествующем митозу. В результате все клетки, появившиеся путем митоза, несут в себе полную генетическую информацию особи. И в этих условиях сохранения всей информации по всем клеткам все же идут процессы дифференциального развития тканей и органов. Очевидно, что действие генов в такой системе должно быть определено целостной развивающейся системой, процессами взаимообусловленности части и целого и т. д.

Было показано, что гены расположены в хромосоме в линейном порядке не путем механической очередности, как бусинки, соединенные в линию ниткой, напротив, линейность положения генов — это отражение глубинного строения молекулы ДНК-Это строение обеспечивает линейность структур и в пределах отдельных генов, ибо нуклеотиды сведены в линию полинуклеотидной цепи. Такая организация наследственных структур предполагает новые возможности для ее системности, для нового понимания соотношения в ней непрерывного и дискретного.

Авторепродукция генов также потеряла черты чисто автономного процесса. Эта авторепродукция ДНК требует системы белков, ферментов и определенной биологической организации. Так, кольцевая хромосома у бактерий, представленная одной молекулой ДНК, начинает свою авторепродукцию с определенного места — инициатора авторепродукции.

Ген обладает способностью к бесконечным количественным и качественным преобразованиям. Он включен в обмен веществ, и в этом кроется главная причина его изменчивости. В принципе качество фактора, воздействующего извне на ген, может определять качество его изменений.

Вполне понятно, что и современная теория гена, несмотря на все ее успехи, все же отражает лишь ничтожную долю истины в неизвестном. Как мы видели, новое определение понятия гена в ряде пунктов отрицает понятие гена в том виде, как оно в свое время было сформулировано в классическом учении. Хорошо известно, что в физике новые достижения, которые привели к расщеплению атома, углубили, а не уничтожили учение об атоме. Новая концепция гена также является внутренним преодолением противоречий, накопившихся в старом учении о гене. В наши дни, развивая понятие гена, генетика, навсегда покончив с автогенезом и механицизмом, пытается раскрыть диалектические взаимосвязи, присущие живым системам. Принципиальный шаг будет сделан, когда мы поймем биологическую сущность единства в организации и в функциях гена. Наконец, необходимо будет конкретно раскрыть, как ген входит в ту целостную, более высокую систему, которая представлена клеткой, всем развивающимся генотипом и организмом.

Ген предстает перед нами как сложная система и вместе с тем как часть интегрированной более высокой системы — всего генотипа, клетки, организма. Жизнь гена, его функции и авторепродукция невозможны без его взаимодействия в целом с системой белков и другими компонентами живой клетки. В своих функциях репродукции и в процессах изменчивости гены вовлечены в обмен веществ. Единство внешних и внутренних факторов лежит в основе изменчивости генов (мутаций). Закон функционирования генов в индивидуальном развитии, т. е. формы реализации генетического кода при управлении развитием особи, стоит в определенной связи с законами развития целого.

При всем значении теории гена нельзя забывать, что пока единственной известной нам единицей жизни является клетка. Это показывает, что наибольшие успехи в познании сущности жизни будут связаны с раскрытием природы живой системы как целого. В этом вопросе необходимо опереться на весь опыт общего диалектического анализа целостности систем, поставив их в связь со спецификой явлений жизни. Методологический анализ этой проблемы обещает много. Он во многом должен развить и углубить те изменения в философских воззрениях на жизнь, которые достигнуты благодаря успехам молекулярной генетики.

После известной формулы Энгельса «Жизнь есть форма существования белковых тел» генетическая биохимия, следуя путями материализма, обогатила и расширила познание явлений жизни. Жизнь на Земле — это интегральное существование ДНК, РНК и белков в форме индивидуализированных, личных и видовых, целостных структурно-биохимических, открытых систем со свойствами самоорганизации и самовоспроизведения исторически развивающихся форм генетической информации. Структурно биохимические уровни в организации жизни могут быть очень различными, вплоть до вирусов, лежащих на границе живого и неживого. Эти открытия внесли серьезные изменения в основы биологии, по-новому стоит проблема происхождения, сущности и управления жизнью. Настало время изучить важнейшие методологические принципы единства дискретности и целостности в структурно-системных основах жизни как высшей формы развития материи.

Раскрытие системности живого поведет нас к познанию сущности жизни и к овладению этим явлением во всей его историчности и сложности. Однако мост между живым и неживым вначале должен быть перекинут путем экспериментального создания «живых молекул» ДНК и РНК. Задача состоит в том, чтобы из неживых предшественников синтезировать молекулы ДНК, в которых в момент их полного, окончательного формирования вспыхнула бы искра жизни. Эту искру можно подхватить, помещая такие молекулы в клетки или в их бесклеточные аналоги, где живые молекулы оказываются способными автопродуцироваться, т. е. самоудваиваться.

Вот путь искусственного создания жизни, который уже несколько лет тому назад четко сформулирован в молекулярной генетике, после чего ряд лабораторий бросили свои силы на ее решение. Совсем недавно появилось сообщение, что в Стенфордском университете группой Корнберга искусственно синтезированы «живые молекулы» ДНК. Это открытие показало неразрывную связь явлений жизни с неорганическим миром, что давно было предсказано классиками марксизма. В этом случае в прямом опыте доказана правильность идеи, что в основе появления жизни лежит особое взаимодействие тех же атомов, что составляют собой неорганическую природу. Однако надо подчеркнуть, что аналогично вирусам искусственно синтезированные «живые молекулы» ДНК способны жить только в системе клетки. Искусственное создание живой клетки, единственной пока известной нам самоорганизующейся и самовоспроизводящейся живой системы, — это дело будущего. Однако первый шаг сделан, «живые» молекулы ДНК искусственно синтезированы, мост между живым и неорганическим миром переброшен. Это величайший успех молекулярной генетики, который положил новый краеугольный камень в современное развитие философии диалектического материализма. Этот и все другие успехи генетики получены на путях материализма. Именно развитие материалистического мышления и практики, как писал В. И. Ленин, постоянно ставят нерешенные вопросы и толкают к их разрешению.

Исследователи проблемы гена идут по тернистым тропам науки, им предстоит сделать еще много открытий, неожиданных, ломающих наши старые представления.

Современная теория гена стоит в центре этих событий, находясь при этом лишь в начале того бесконечного пути экспериментального и теоретического развития, который еще предстоит пройти учению о гене. Залогом успеха, в том числе и успехов ближайших лет, является использование правильного методологического подхода, построенного на базе понимания сущности диалектики процессов, свойственных глубинам живой природы.

Практические выходы от работы над проблемой гена будут иметь неограниченные возможности. Каждый ген в клетке является индивидуализированным программирующим устройством для синтеза специфических молекул белков. Экспериментальный синтез генов, т. е. разнообразнейших программирующих устройств, даст в руки человека штампы для производства любых белков, в том числе и любых ферментов, откроет перспективы промышленной автоматизации синтеза белков. Это будет переворотом в химической промышленности, так как создаст необычайную экономичность для технологических процессов. Этот переворот коснется и медицины, ибо обеспечение при помощи матриц из пораженных генов синтеза «здоровых» белков и их введение больным людям откроет новые горизонты борьбы с наследственными болезнями. Наконец, расшифровка механизмов действия гена, в системе которых заложена программа развития особи, выяснение того, что происходит в генах под действием определенных химических соединений, и управление этими взаимодействиями позволят нам по закону управлять наследственностью живых организмов.

 

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

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.