Головна

ВСТУП ШОСТА: Кентавр ЕВОЛЮЦІЇ

А що чекає цей науковий напрям в близькому і далекому майбутньому? Навіть не в області практичного застосування, немає. Може бути, не менш важливо інше: наскільки генна інженерія змінить наші уявлення про світ, в якому ми живемо? Про життя, про біології як науки і, нарешті, про еволюцію, про історію наших предків?

Чарльз Дарвін спостерігав те, що до нього спостерігали сотні біологів, селекціонерів. Шляхом спрямованого відбору, підхоплення потрібних властивостей в віялі випадкової природної мінливості людина виводить за десятки, сотні, щонайбільше тисячі років різновиди і породи свійських тварин і рослин, що різко відрізняються від диких предків (і смішна болонка, і телкообразная московська сторожова - це тільки породи, різновиди одного виду тварини, дикий прототип якого - сірий вовк!). Всі бачили чудову силу відбору, дивувалися, захоплювалися нею, але тільки Дарвіну прийшло в голову, що щось подібне може відбуватися і в природі, де теж йде відбір, природний відбір найбільш життєздатних, найбільш плідних. Тільки терміни природних перетворень інші. Так з'явилося еволюційне вчення Дарвіна - дарвінізм.

Щось спільне є між щойно змальованої ситуацією і нинішнім становищем генної інженерії. Неправильно думати, що генна інженерія - щось зовсім відмінне від природи, протипоставлене їй. Способи розрізання ДНК, вшивання генів, перенесення їх до нового хазяїна - все взято з природи. Віруси, фаги і плазміди дійсно переносять гени з бактерії в бактерію, в клітини багатоклітинних «господарів» і - цілком ймовірно - здійснюють (хоча і більш повільно) в природних умовах все до сих пір розроблені і випробувані методи генної інженерії.

І тоді дійсно невірні недавні ще уявлення про трагічну генетичної роз'єднаності організмів, що розмножуються НЕ статевим шляхом, і навіть про генетичну роз'єднаності між собою різних видів і родів тварин. Все більше говорять і пишуть про неминучість і торжестві «самих єретичних гіпотез», про «генної інженерії в природі». Що це означає? Це означає, що, крім давно відомих рушійних сил еволюції всього живого, мутацій, мінливості і відбору, існує ще одна - прямий або непрямий «обмін генами по горизонталі». Генами, що кодують ті або інші ознаки, обмін - між навіть дуже віддалено родинними видами тварин, рослин, бактерій.

Вчених давно вже вражало єдність, одноманітність будови всіх живих істот - від мікроорганізмів до людини на біохімічному, генетичному рівнях. Наприклад, білки всіх живих істот складаються з 20 амінокислот (біохімікам відомо в десять разів більше!). Відповідно одноманітно влаштовані і всі генні механізми в будівництві цих білків.

Ми вже говорили про це: деякі вчені все ще пояснюють всі ці свідчення самого близької спорідненості всього живого тим, що земна життя не самозародівшейся, а розвинулася з порівняно розвинених одноклітинних організмів, занесених на Землю з космосу. Ця думка міститься, наприклад, в працях знаменитого англійського фізика Ф. Крика, того самого, що розгадав разом з Дж. Уотсоном таємницю подвійної спіралі ДНК, намиста з генів ... На початку щось одне - і це єдність протрималося мільярди років .. .

Але, може, бути, були механізм, безперервно підтримував всі ці мільярди років єдність всього живого?

«Чи йшла еволюція тільки шляхом« предок-нащадок », як це передбачав Дарвін, або можливі і інші механізми, такі, як горизонтальний перенос генів?», - Ставить питання руба один із сучасних російських молекулярних біологів ...

Палеонтологи виявляли в шарах земних свідоцтва дивних, з точки зору старого дарвінізму, речей. Про деякі дивацтва ми говорили. Схоже, самі різні групи зверозубих ящерів одночасно і незалежно один від одного набували ознак ссавців тварин - шерсть, теплокровних, млекопітанія. А до них на рівень рептильної виходили також одночасно і незалежно найрізноманітніші стародавні амфібії. А ще раніше купували схожі амфібійні ознаки стародавні кістеперие з різних родів. Найрізноманітніші голонасінні рослини 120 мільйонів років тому купувати вкрите насіння і квітка. На шлях олюднення встали в кінці третинного часу найрізноманітніші істоти, нащадки афропітек, - людиноподібної мавпи, що жила близько 10 мільйонів років тому. У попередньому розділі йшлося і про надзвичайно заплутаному питанні з неандертальцями. Чи були вони нашими предками? А може бути, багато рис подібності між ними і нами - від довгого життя по сусідству, від загальних хвороб - і теж горизонтального обміну генами?

Коротше кажучи, серед предків нинішніх тварин і рослин час від часу з'являлося щось на кшталт «моди» на ті чи інші ознаки. Деяким вченим здається, що одного генетичного далекого спорідненості і дії зовнішніх умов недостатньо, щоб пояснити явища «моди» в живому світі. А що якщо це не мода була, а своєрідна епідемія?

Зараження генами! Великий кругообіг генів в природі, обмін генами на самих різних рівнях організації, «природна генна інженерія», що здійснюється за допомогою тих же вірусів, дуже добре пояснюють ці та багато інших загадкові факти, головний з яких - глибоке єдність живого світу. Правда, клітини наших тіл містять ядра, до ДНК яких дістатися непросто. Але вони, клітини наших тіл, містять і давню історію живого світу, як ми вже говорили. У клітинах є тільця, органел-ли. Деякі з органел, наприклад, мітохондрії в гетеротрофам і хлоропласти в зелених рослинах, зайняті добуванням і перетворенням енергії для всіх складних клітинних біохімічних, генетичних процесів, дуже схожі на самостійні одноклітинні організми і навіть конкретно - на певні різновиди бактерій, і зараз існують в природі. «Попередниками мітохондрій були протеобактерии, а попередниками хлоропластів - ціанобактерії», - пише, як про вирішену справу, сучасний дослідник В. Г. Дебабов. Подібність це велике! Аж до того, що у мітохондрії є свій генетичний механізм, своя - кільцева, як і у протеобактерии, - ДНК, вони можуть самостійно, незалежно від клітини розмножуватися.

А найширший обмін генами між бактеріями за допомогою вірусів, фагів і плазмід - це реальність. Плазміди (одна з них - це як раз наша героїня, кільцева ДНК тієї ж мітохондрії) навіть, схоже, для того і існують. Значить, мітохондрія, наша «ручна» бактерія, може стати своєрідним посередником, приймаючи чужі гени в свою ДНК. Але ж це вже в наших клітинах! Шлях від мітохондріальної ДНК вищих тварин до ядерної, «тотальної» ДНК недалекий ...

Років десять тому вчені знайшли ще один «вектор» - переносник чужий генної інформації. Їм виявилися ... чоловічі статеві клітини, сперматозоїди самих різних тварин, аж до ссавців. У певних умовах сперматозоїд здатний, виявляється, по шляху прихопити, наприклад, той же фаг лямбда, разом з його геномом і вбудувати його гени в запліднює яйцеклітину! Років п'ять тому у нас в країні почалися досліди по підсадженні чужих генів в'юнки - є така невелика рибка. Найкращі результати вийшли при ударі штучної блискавки - 1500-вольта розряді струму на льоду. Молочко-сперматозоїди від розряду не загинули, а прихопили підсунуту їм плазмиду і трансплантували її гени в яйцеклітину. Ембріони берізки отримали нові гени, це точно встановлено, але поки далі цього справа не пішла. Але в принципі і такий шлях, виявляється, можливий. Колись в еволюційної історії подібний експеримент могла ставити і природа ...

Ми говорили про це, коли йшлося про те, з чого, з якою молекулярної структури могла початися життя на Землі (або в космосі взагалі). Так звана центральна догма молекулярної біологи говорить: в основі життя лежить подвійна спіраль ДНК. Тільки на ній, над якимось її ділянкою може утворитися інформаційна, вона ж матрична РНК, з якою, в свою чергу, в рибосомі списується послідовність амінокислот у білку:

ДНК > РНК > білок

Вчені давно запідозрили, що догма могла і не працювати на самому початку життя, а потім і просто відкрили зворотні процеси. І білок може синтезуватися в ряді випадків без нуклеїнових кислот, і РНК може стати матрицею для синтезу гена, тобто ділянки ДНК.

Це найбільше відкриття було зроблено американськими вченими темінь і Балтімором при дослідженні властивостей ретровірусів, найнебезпечніших і загадкових чи то істот, то чи речовин, носіїв таких хвороб, як рак і СНІД людини, хвороби крові у людини, птахів, гризунів. «Ретро» в назві - саме через властивості ретровірусів повертати назад стрілку в «догми»:

РНК > ДНК

Ретровірус гранично простий, в ньому немає свого механізму відтворення, він не вміє сам розмножуватися. Зате він може рухатися, проникати. Для свого розмноження він використовує клітину господаря, куди проникає, як всякий вірус. Там він за допомогою спеціального ферменту зворотної транскриптази реплицирует на нитки хазяйської ДНК своїх кілька генів. Обдурена ДНК починає штампувати чужі їй РНК і білки прибульця, тобто, розмножувати його (нерідко на смерть організму хазяїна).

Дослідження ретровірусів зараз йдуть широким фронтом в усьому світі. Стало ясно, чому так важко знайти вакцину проти раку та СНІДу. Ретровіруси - це природні «генні інженери», вони проникають в гени, вони самі - гени. Більш того, виявилося, що в багатьох випадках вбудовані гени (їх називають провірусами) залишаються в геномі хазяїна назавжди. Вони успадковуються. І іноді готові через багато поколінь знову почати «шкідницький спосіб життя», породжуючи інфекцію як би нізвідки. Можливо, так можна пояснити раптова поява і стрімке поширення в світі вірусу імунодефіциту людини, СНІДу років двадцять тому.

У геномі людини послідовностей, явно походять від втручання ретровірусів на тих чи інших стадіях розвитку наших предків, чимало, близько одного відсотка і близько 70 різновидів давно вже мають статус «своїх».

Спочатку відкриття цих генів (їх називають ендоретровірусамі) в геномах людини і тварин повалило вчених в жах - жарт чи, в наших генах сидять готові - по невідомому нам сигналу - накинутися і знищити нас полчища ворогів, від яких не втекти. Але поступово все заспокоїлося - було ясно, що просто так в еволюції нічого не буває, гени-віруси виконують якусь роботу, інакше б їм навряд чи знайшлося місце в організмі. Більше того, ймовірно, ця робота надзвичайно важлива, небезпечні сторонні гени в кінцевому рахунку приносили організмам-предкам більше користі, ніж шкоди - інакше природний відбір не залишив би про них і спогади ...

Стали розбиратися з білками, які виробляються генами ретровірусів. Чим вони цікаві, чим відрізняються?

Про один з них було, наприклад, відомо, що саме він пригнічує імунітет клітини-господаря, забезпечуючи безперешкодне вторгнення вірусу і його «неопознанность». У вбудованому в геном варіанті це властивість зберігається - і використовується - але вже зовсім з іншою метою. Виявляється це засіб придушення імунітету потрібно ... ембріону, ну, наприклад, людини під час вагітності матері. Колись перед живородящими плацентарних ссавців встала ця проблема - як вимкнути імунний захист материнського організму, щоб вона не відібрала, не знищила зародок, прийнявши його, скажімо, за збудника хвороби. Еволюція вирішила проблему швидко і точно, методом «генної інженерії» - привернула для цієї роботи давно на ній спеціалізований ген прийшлого ретровируса, з яким довелося на цей випадок порозумітися. Інша справа, що постійна присутність відповідного гена в клітинах потенційно небезпечно: то, що потрібно ембріону, зовсім не потрібно дорослому організму, і в якийсь момент не під час включився механізм придушення імунітету може відправити у небуття до цього цілком здорове істота.

Можна припустити, наприклад, таку гіпотезу, яка пояснює раптову появу СНІДу, невідомого багатьом поколінням людей до 70-х років XX століття. Можливо, це був небезпечний ретровірус, який відправив у небуття кілька видів приматів багато мільйонів років назад ... Або нашого кузена неандертальця 40 тисяч років тому. Вижили ті пологи і види приматів (в тому числі наші прямі предки), які «зуміли» зробити добро зі зла - встроив в свій організм гени цього вірусу в якості провируса, що допомагає залагоджувати якісь проблеми, пов'язані теж з ембріональним розвитком, з вагітністю . Що сталося чверть століття назад, ми не знаємо, всяких екологічних капостей в наш час стало дуже багато, але в якомусь з видів сучасних мавп природна генна інженерія зробила хід назад, ендогенний, «свій» ретровірус знову став екзогенних, «чужим», вирвався на свободу і почав знищувати рід приматів, до цього, мабуть, зовсім незнайомий з цією заразою - рід людини розумної ... Це, до речі, наочна ілюстрація того, що може трапитися з будь-яким досягненням наукової генної інженерії, якщо воно не буде як слід перевірено та проконтрольовано ...

Інший ретровірусний ген відповідає за виробництво білка, що допомагає вірусу виконати пролом в стінці клітини, для її подальшого завоювання і зараження. Можливо, саме цей ген і, відповідно, білок, коли вони працюють в організмі, наприклад, вагітної жінки, допомагають швидко видалити, переробити, деспеціалізіровать клітини плаценти, всі складні тимчасові конструкції з харчування та зберігання плода після закінчення вагітності.

Схоже, що одні й ті ж білки в одних випадках допомагають швидкому зростанню ембріона на найперших стадіях його зростання, а в інших, як би помиляючись, раптом згадують стару шкідницьку вірусну вишкіл і включаються не на часі і не там, де треба, в організмі господаря, прокладаючи шлях страшним метастази раку. Можливо, ракові неспеціалізовані, недиференційовані клітини взагалі нагадують цим генам неспеціалізовані клітини ембріона, і іноді саме ці гени - це вже встановлено в багатьох випадках - дійсно діяльно беруть участь якщо не в зародженні (це було б не так вже й небезпечно), то в найстрашнішому - в неостановимом зростанні злоякісної пухлини. Так чи інакше, «горизонтальний перенос» деяких генів (у них ще є назва «мобільні гени») в світі живого - це реальність, природна генна інженерія - це факт, який, можливо, багато перекроїть в наших уявленнях про еволюцію наших предків. Ми - кентаври еволюції, і усвідомивши себе кентаврами, знову повинні частково повернутися до відкинутим було поглядам натурфілософів про мікрокосмі людини, в якому поміщена вся історія живого світу. Кентавр еволюції дійсно носить в собі всі свої проблеми і всю свою історію ...

По-новому змушують поглянути успіхи генної інженерії і на місце кожної істоти в природі, на проблему охорони зникаючих тварин і рослин. Загальне єдність живого виявляється набагато більш монолітним, ніж ми думали ще недавно. Кожна гілка на дереві життя тисячею «горизонтальних» ниток пов'язана з іншими сучасними, здавалося б, давно відгалузилося братами по еволюції. Ніхто з нас не може сказати, які гени з чийого генетичного коду знадобляться нам завтра. Проблема охорони братів наших менших перетворюється в проблему охорони генофонду нашої планети в цілому.

Людина в усі більшою мірою звільняється від законів природної еволюції. У всякому разі, влада природного відбору над видом гомо сапієнс сильно похитнулася і буде зменшуватися і далі. Виробляти штучний відбір у нашому виді нам не дозволяють наші етичні норми: не можна нав'язувати людству які б то не було плани поліпшення або збереження людського роду, якщо ці плани вимагають людських жертвоприношень.

Тому, мені здається, будь-які, плани «поліпшення» людської природи на основі відбору «кращих» примірників не будуть прийняті прийняті ніколи.

З іншого боку, жоден вид в історії життя на Землі не міг існувати скільки-небудь довго без «генетичного контролю», здійснюваного відбором. У ряді країн вчені з тривогою відзначають деяке збільшення випадків спадкових захворювань, генного шлюбу в народжуваних поколіннях людей. Це помста з боку природи суті, зробили замах на основу основ дарвінівської еволюції - відбір. Відбір - це дієвий редактор, що прибирає помилки, регулярно з'являються в генетичній програмі поколінь. Це жорстокий редактор, який разом з незначною помилкою викидає ціле твір - людини! Успіхи медицини майже прибрали цього редактора, але поставили питання: чим його замінити?

Так! Новим редактором, редактором щадним, редактором вдумливим можуть стати методи хромосомної і генної інженерії. Почавши з боротьби проти спадкових генетичних захворювань, тобто з оборони, генна інженерія, застосована до людини, стане в цьому випадку основою його подальшого еволюційного прогресу. Людський рід може стати здоровішою, красивіше, довговічніше, геніальної, людянішими - і все це без страшної плати, необхідної відбором.

Ось у чому, може бути, головне значення генного конструювання, здійснюваного в різних лабораторіях світу, в тому числі і в нашій країні, не дивлячись на всі негаразди нашого останнього десятиліття. Не тільки обіцянку нових способів лікування, не тільки перспектива революцій в промисловій мікробіології і сільському господарстві, а й прояснення загальної історії живого світу, нашої біологічної історії, прогноз нашого майбутнього.

Правда, десь на обрії маячить воістину фантастична перспектива штучного синтезу нових генів з наперед заданими властивостями, не існуючими в природі. Як такий поворот подій відіб'ється на нашому світогляді, а значить, і на повсякденному житті, зараз важко собі уявити. Але ж і в природі час від часу в результаті мутацій з'являються нові гени, до того не існували. Так що, можна сподіватися, і цей майбутній фантастичний етап у розвитку науки витратило не протиставить людини Природі, а навпаки, зблизить нас з нею, як ніколи, зірвавши останні завіси з найголовнішою таємниці життя.

... Ось так, шістьма вступами можна почати розповідь про новий етап в розвитку вчення про еволюцію. Кульмінація і найефектніші досягнення цієї науки - попереду. Попереду і книга про штучну еволюції.

 



 ВСТУП П'ЯТЕ: приголомшують ПЕРСПЕКТИВИ |  Словничок ВЧЕНИХ

 СТУПІНЬ СПОРІДНЕННЯ |  ЛЮДИНІ ЧОТИРИ МІЛЬЙОНИ РОКІВ? |  І ЗНОВУ ПАРАЛЕЛЬНА ЕВОЛЮЦІЯ? |  праматір'ю ЕВА |  ЩЕ РАЗ ПРО штучних і природних відбором |  ЦЕ ЗВУЧИТЬ ГОРДО |  ШЛЯХ Кентавр, Або 6 вступів до дарвінізму завтрашнього дня |  ВСТУП ДРУГЕ: ВІД ВІДОМОГО |  ВСТУП ТРЕТЄ: СУТЬ СПРАВИ |  ВСТУП ЧЕТВЕРТА: КРІЗЬ ТЕРНІЇ ... |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати