Техника - молодёжи 1957-05, страница 41

k

«Наследственные признаки», «хромосомы», «дезоксирибонуклеиновая кислота» — что его такое? Как в терминах физики, химии и математики охарактеризовать живые формы? Что конкретного уже дает человечеству взаимопроникновение точных и естественных наук? На эти вопросы нам ответил член-корреспондент Академии наук СССР Николай Петрович ДУБИНИН.

„НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС ПРИВЕЛИ К ПОЯВЛЕНИЮ МЕТОДОВ, РЕВОЛЮЦИОНИЗИРУЮЩИХ ПРАКТИКУ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ЖИВОТНОВОДСТВА", говорит

член-корреспондент Академии наук СССР Н. П. ДУБИНИН

1.

V-t

Мздавна люди видели, что дети похожи на своих ро-дителей. Было ли это случайно? Конечно, нет. Наследование родительских признаков слишком распространенное явление* чтобы не выражать какой-то закономерности. Но . какой же именно? Что является носителем индивидуальных признаков всякого живрго существа. и как протекает процесс передачи этих признаков от отцов и матерей к детям? Современная наука установила, что преемственность организмов ^s осуществляется через одну клетку — оплодотворенное яйцо* которое* возникая от слияния яйцеклетки и спермия, несет в себе все основы развития осрби. Весь животный и растительный мир в каждом поколении проходит микроскопическую стадию формирования одной клетки. В этот период пока еще отсутствуют все признаки р особенности взрослой особи. Через оплодотворенное яйцо передаются лишь наследственные структуры, связующие между собой поколения. Вполне понятны пристальное внимание и громадные усилия, брошенные »на то, чтобы разгадать, в чем заключается материальная основа уникальных для каждого вида и каждой, особи наследственных структур.

Главные части клетки — ядро и цитоплазма. Громадный опыт экспериментальной генетики доказал, что особо выдающееся .значение в наследственности принадлежит ядру-'Что же представляет собой этот мельчайший элемент живого организма? Оказывается, ядро отнюдь не однородное образование. Оно состоит из особых нитевидных тел, называемых хромосомами. Эти хромосомы и являются основными носителями индивидуальных свойств, передаваемых по наследству. Хромосома в некотором смысле напоминает папирус, на котором начертаны письмена, подробнейшим образом описывающие индивидуальные особенности того существа, которое после огромного числа делений может развиться из оплодотворенного яйца, содержащего эти хромосомы. Ее же можно сравнить с шифром или с перфораторной лентой, закладываемой в электронную машину и программирующей ее работу.

Хромосома, очень мала — ведь она умещается в ядре, которое само по себе является мельчайшим образованием. Как же на такой ничтожной по размеру частице ядра можно «записать» огромное количество сведений о взрослом организме? '

Ответ на этот вопрос получен в последнее время, когда, применяя современные методы химии,, физики, генетики и цитологии (науки о клетке), удалось узнать, каково строение хромосомы.

Невозможно без волнения знакомиться с теми сведениями о структуре мельчайших элементов живой материи, которые-дает нам современная наука. Эти сведения удалось получить с прмощью сугубо технических средств: электронных микроскопов, рентгеновских аппаратов и других. А при описании их пришлось пользоваться терминами физики и химии.

Хромосомы состоят главным образом из двух типов химических соединений: белка (или протеина) и органического

Вот два сорта гречихи: обычная и полиплоидная, выведенная профессором В. В. Сахаровым. Со второй гречихой произошел : курьезный случай. Когда ее привезли на крупорушку, приемщик-_г мельник отказался ее принять: боялся, что столь крупную гречиху не пропустит оборудование.

Это механизм копирования ДНК. Спираль из двух цепей ДНК раскручивается и разъединяется (1). Дще дополняющие

друг дрцга цепи ДНК (2) внутри клетки начинают присоединять к себе свободно плавающие вокруг них структурные группы, которые впоследствии об-разуют ДНК (3). После соединения друг с другом соответствующих оснований (обозначены буквами) образуются две цовые спирали (4).

вещества с очень длинным и сложным названием — дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). И те и другие являются гигантскими молекулами. ДНК оказалась веществом, которое в природе нигде, кроме хромосом и вирусов, не встречается. Имеется целый ряд доказательств тому, что ДНК является важнейшим ключом к пониманию специфики хромосом. Это подтверждается, в частности, следующим примером из генетики бактериофагов —- пожирателей бактерий. Бактериофаги состоят из ДНф лежащей '■ середине фага, и белковой оболочки. При заражении фаг прикрепляется к поверхности бактерии, нить ДНК проникает внутрь бактерии, а белковая оболочка фага остается снаружи. Когда бактерия гибнет, новые размножившиеся 'частички фага обладают структурой данного фага со всеми его специфическими особенностями.

ДНК может быть извлечена из клеток химическими методами. Оказалось, что молекула ДНК представляет собой очень длинную цепь, составленную из чередующихся в строгом порядке ? сахарных и фосфатных групп. Сбоку к такой длинной цепочке при помощи глюкозной связи к каждой группе сахара присоединено по одной группе* называемой основаниями. Сам скелет длинной молекулы ДНК во всех случаях одинаков, и, следовательно* генетическая специфичность не может быть связана с этой частью молекулы. Разнообразие молекул, по-видимому, связано с различием в количестве и взаимоположении оснований. В высшей степени интересно, что число разных оснований в молекуле очень невелико, всего четыре; два пуриновых — аденин и гуанин — и два пиримидиновых — тимин и цитозин.

Основания расположены вдоль по цепи строго на рас-

О О

стоянии 3,4 А (А — означает ангстрем —10—⁸ см) друг от друга. Важнейшей особенностью структуры ДНК оказалась ее двойная природа. Опираясь на эти данные, Уотсон и Крик в 1953 году создали модель стереохимической, то есть пространственной, Структуры ДНК. Фосфатно-сахар-ные цепи закручены спирально, как винтовая лестница, и располагаются с наружной стороны молекулы, а основания ооразуют как бы перекладины-ступеньки, обращенные внутрь. Каждая такая ступенька состоит из определенной пары оснований, одна из которых принадлежит к одной, а другая к другой параллельной цепи.- Такими парами являются соединения аденина с тимином и цитозина с гуанином.

Так выглядит под большим увеличением хромосома ржи.

41