Техника - молодёжи 1991-04, страница 12

Панорама

Игорь ЛАЛАЯНЦ,

кандидат биологических наук

Ошибка Конан Дойла

«.:. Следы увели нас от болота к густым зарослям кустарника. За ним, среди деревьев, была большая прогалина, и по этой прогалине разгуливало пять необычайно странных существ — таких мне еще никогда не приходилось видеть. Мы притаились за кустами и долго-долго разглядывали их.

Как я уже сказал, они гуляли впятером—двое взрослых и три детеныша... Их чешуйчатая, как у ящериц, кожа поблескивала на солнце аспидно-черными переливами. Все пятеро стояли на задних лапах, опираясь на широкие, толстые хвосты, а передними, пятипалыми, притягивали к себе зеленые ветки и обгладывали с них листья...

Я не знаю, сколько времени мы простояли там как зачарованные, глядя на это необычайное зрелище».

Такая картина открылась героям увлекательной книги Конан Дойла «Затерянный мир». Под пером талантливого прозаика словно ожили ископаемые рептилии.

Думал ли знаменитый автор, что его предположение окажется пророчеством? Что на Земле, по сей день как следует не изученной, отыщется уголок, населенный невиданными дотоле существами? Фантаст оказался провидцем. И все-таки в главном он ошибся...

Впрочем, обо всем по порядку.

СЮЖЕТ ПЕРВЫЙ, МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ

У этого рассказа две предыстории. Первая связана с открытием в области молекулярной биологии. Методика, о которой пойдет речь, позволяет «тиражировать» гены и называется полиме-разной цепной реакцией (ПЦР). Вкратце ее суть.

Известно, что содержащаяся в ядрах наших клеток дезоксирибонуклеи-новая кислота (ДНК) представляет собой биополимер, вдоль цепи которого идут «буквы» генетического кода, или

нуклеотиды. Линейная последовательность этих нуклеотидов и образует ген, в котором записана структура того или иного белка. В частности, белок гемоглобин в красных кровяных клетках (эритроцитах) переносит от легких кислород, а от тканей к легким — углекислоту. «Опечатка» в гене гемоглобина всего в одну «букву» приведет к замене одной из аминокислот—а их более пятисот —в данном белке. Такая замена может вызвать весьма печальные последствия, например, серповидноклеточную анемию (СКА), впервые описанную в 1910 году чикагским врачом Дж.Херриком (Scientific American, 1975, № 4, р.45).

Отличительная черта ДНК — ее дву-цепочность. Обе цепи удерживаются друг против друга благодаря связям комплементарных пар азотистых оснований — упомянутых «букв» генетического кода (азотистое основание — часть нуклеотида). Таких букв всего четыре: А, Г, Т и Ц, причем А всегда соединяется с Т, а Г с Ц. Это обстоятельство как раз и используется для проведения ПЦР. Так как ДНК в химическом отношении полимер, то и фермент, катализирующий реакцию, носит название полимераза. Сама полимеризация носит цепной характер, поскольку продукты реакции становятся источником ее продолжения. Отсюда и название нового биологического процесса: полимеразная цепная реакция.

В 1985 году весь мир облетело сообщение о том, что шведскому ученому С.Паабо удалось «вытащить» с помощью полимеразы ген человека из клеток кожи египетской мумии, хранящейся в берлинском музее. Значительно меньшее внимание средства массовой информации отвели сообщению Р.Хигучи из калифорнийской биотехнической корпорации «Кетус» в городе Эмервилле. Ученый выделил несколько генов из шкуры выбитой еще век тому назад африканской зебры квагги (Nature, 1988, N° 6164, р.543).

К сожалению, подобные попытки

не давали ощутимых результатов, пока в 1988 году Р.Сайки, сотрудник все того же «Кетуса», не разработал методику ПЦР. Это открытие «развязало руки» молекулярным биологам. С помощью ПЦР стало возможно получать, причем в каком угодно количестве, копии любого нужного гена, для которого известен «праймер», то есть начало (New Scientist, 1988, N° 1608, р.ЗЗ). Назначение праймера поясним следующим образом. Очень часто люди не помнят весь текст какой-либо песни или стихотворения, но первая строчка обычно запоминается. Скажем, «Я помню чудное мгновенье...». Введите в компьютер, работающий по соответствующей программе, эту знаменитую пушкинскую строку и потребуйте выдать все стихотворение целиком — и «умная» машина тотчас распечатает текст.

В опыте с клеткой роль такого компьютера играет фермент ДНК-поли-мераза. Но не первая попавшаяся, а особенная. Особенность ее в том, что выделяется она из теплолюбивых бактерий Термус акватикус, живущих в воде горячих источников. Термостойкость этих микроорганизмов позволяет провести термическое разделение цепей ДНК, где одна цепь — старая, материнская, а другая — новая, дочерняя, синтезированная в предыдущем цикле.

Для термической деградации фермент нагревают до 55 ° С. Обычная полимераза такой температуры не выдерживает и «сворачивается» подобно белку яйца, вылитому в кипяток.

Разделив цепи ДНК, цикл полимеризации можно повторять снова. Таким образом через какой-нибудь десяток циклов вы получите более тысячи копий нужного вам гена, а за тридцать циклов —миллиард! Остается «прочесть» ген и с помощью компьютера «вывести» последовательность аминокислот кодируемого им белка.

Но при чем здесь Конан Дойл? Не торопитесь, любознательный читатель.

СЮЖЕТ ВТОРОЙ, КОСМИЧЕСКИЙ

Отчего вымерли динозавры? Тайна их массовой гибели не дает покоя ученым. Одна из версий объясняет все накоплением неблагоприятных генетических мутаций. Есть и другая гипотеза, связывающая эту, столь глобальную, но вполне земную, драму с небесным, а точнее, космическим вмешательством.

10