Дмитрий Христофорович Шишков
Как работают гены
Судьба в современной западноевропейской традиции
Западноевропейская традиция, как мы уже отмечали выше, своими корнями восходит к греко-римской традиции, что нашло отражение и в западноевропейских языках. Так, в английском языке для обозначения судьбы есть два слова – «fate» и «destiny». Fate – происходит от латинского слова fatum, и также означает судьбу, которую человек не в силах изменить. А «destiny» происходит от слова «destination» – «предназначение», «место назначения». Поэтому на международных конвертах, где мы пишем «кому» или «куда», по-английски пишут «destination». Судьба мыслится как «предназначение». То есть у каждого человека, ещё до своего рождения есть своя судьба, своё предназначение. Очевидно, что судьба может быть предназначена только богом.
Во французском языке слову «судьба» есть два соответствия – «destin» («предназначение», о чём мы уже говорили), и «sort», от глагола «sortir» – «выходить», «вытягивать» (то есть вытягивать жребий).
Индийская «карма»
Все слышали про индийскую «карму» (от санскритского «дело», «действие», «труд»), которую тоже очень часто переводят у нас также словом «судьба». На самом деле это не совсем точное соответствие. Карма – это закон причинно-следственной связи судьбы человека и его мышления, поступков, образа жизни и т.д. Греховные или праведные поступки человека определяют его судьбу, а также испытываемые им страдания или наслаждения. Карма лежит в основе сансары – цепи перерождений. Поэтому действие кармы охватывает как прошлые, так и будущие жизни человека. Цель человека – разорвать цепь сансары и избавиться в конечном итоге от закона кармы. Если у человека плохая карма, отягощённая грехами, то любой его выбор в данной ситуации будет неблагоприятным, и он везде будет страдать за свои грехи. И, наоборот, если у человека карма чистая, то куда бы он ни пошёл, с ним ничего плохого случиться не может.
Однако в отличие от греческого «рока», римского «фатума» или же от толкования судьбы как «предназначения», где судьба человека является жёстко детерминированной, и где у человека нет возможности изменить что-либо, карма не предполагает такую жёсткую детерминированность. Человек свою карму может изменить, и у него всегда есть выбор.
Русская судьба
В русском языке слово «судьба» происходит от слова «суд». То есть судьба понимается не как «рок» или «предназначение», которые человек не в состоянии изменить, а как «суд над человеком». И в зависимости от того, какой образ жизни человек ведёт, какие поступки он совершает, так и складывается его судьба. В русском понимании, «каждый сам кузнец своего счастья», и кузнец своего несчастья тоже.
Пример именно такого понимания судьбы можно найти в русских сказках и былинах. Так, например, стоит Илья Муромец перед камнем судьбы, надпись на котором гласит: «Кто вправо поедет – тому убитым быть, кто влево поедет – тому богатым быть, а кто прямо поедет – тому женатым быть». В данном случае – у Ильи Муромца есть выбор: пойти направо или налево, пойти вперёд, либо остаться на месте или вернуться назад. Выбор пути – это элемент случайности и свободы воли человека.
Можно сказать, что русское понимание судьбы представляет собой нечто среднее между западными «роком», «фатумом» и «предназначением» с одной стороны, и восточным пониманием «кармы», с другой. Этот русский вариант понимания судьбы представляется нам более оптимистичным, с точки зрения свободы выбора и свободы воли человека. В русском понимании судьбы, каждый человек сам несёт личную ответственность за свои поступки и за сделанный им самим лично выбор.
Забегая немного вперёд, скажем, что, в отличие от рассмотренной нами религиозно-мифологической традиции, современная наука находит связь судьбы человека не с «волей богов», а с его биологической сущностью.
Достижения современной биологической науки открыли человеку глубинные тайны строения и работы его собственного организма. Они позволяют ему легче определиться в жизни, формулировать свои цели и желания, добиваться успехов и влиять на качество потомства. Наука занимается расшифровкой генетического кода человека, назначением каждого из его генов. Генетика определяет не только основные признаки человека как биологического вида, но и наличие или отсутствие необходимых задатков для определённого вида деятельности, предрасположенности к различным заболеваниям. Всё это прямо или косвенно оказывает влияние на жизнь человека, на его судьбу. Многое стало известным и понятным, но все, что мы знаем, остается каплей в огромном океане под названием «ЖИЗНЬ», познавать которую удивительно интересно.
Глава II. Общие биологические закономерности жизни
2.1. Что сейчас известно человеку о человеке?
Сейчас в наш просвещенный век чуть ли не с детского сада дети, знают, что их не находят в капусте, и их не приносит аист. Они рождаются мамами, если определенные (половые) клетки мамы и папы сливаются, из них постепенно формируется новый организм, который и рождается на свет, растет и развивается. Знают, однако даже не все взрослые, получившие среднее образование, отдают себе отчет в том, что новая и пока единственная клетка, возникшая после оплодотворения (зигота) уже несет в себе запись информации практически обо всех особенностях нового организма: мальчик это будет или девочка, темноглазый или светлоглазый, высокий или маленький, веселый или печальный, настойчивый и успешный, или рассеянный но исполнительный, художник или музыкант, инженер и изобретатель или писатель и учитель.
Конечно, условия последующего развития, среда, воспитание внесут определенные коррективы в эту запись. Они не исправят ее, но могут изменить силу работы, степень проявления, характер применения к данным конкретным условия жизни. Очень важно знать, что такая коррекция может быть позитивной и негативной. Важно почувствовать, что именно можно поправлять, а что нет, и главное, что нельзя делать силой. Эти усилия порождают немало драм в отношениях «отцов и детей»
Что же такого имеется в оплодотворенной яйцеклетке – зиготе, что может вмещать в себя столько информации? Размеры зиготы человеческого организма составляет всего несколько микрометров. Главная часть клетки – ее ядро еще меньше. Именно ядро вмешает объединенные при оплодотворении наборы хромосом – 23 материнских и 23 отцовских. Каждая из них содержит по нескольку тысяч участков, которые сейчас называются генами. Генов много. Одни из них отвечают за структуру организма, за его органы, – это структурные гены. Другая часть, по количеству в сотни раз большая, отвечает за работу этих генов, их активность, или неактивность, их включение и выключение. Эта часть генов называется регуляторной частью – это программа развития каждого организма. Аналогичная система работает в компьютере: мы записали файл, текстовый, графический, акустический, а управлять им можно, только если в компьютере установлена соответствующая программа. Размеры программы и ее сложность гораздо больше любого нашего файла.
Кроме ядерных генов, есть еще часть информации, заключенной в структурах клетки, которые называются митохондриями. Это мелкие двухмембранные органоиды, в которых сосредоточены основные энергетические реакции клетки. Они имеются у всех организмов, кроме бактерий, и обладают некоторой независимостью от ядра. Их в клетках много – от нескольких единиц до нескольких тысяч. Размеры этих частиц составляют от 2 до 10 мкм. В них есть свои гены. Митохондриальные гены попадают в зиготу только от матери, т.к. они располагаются в цитоплазме яйцеклетки. Т.е. от матери будущему организму достаются и ядерные и митохондриальные гены, а от отца только ядерные, т.к. у сперматозоидов цитоплазмы почти нет.
Таким образом, в самой первой клетке каждого организма сосредоточено порядка 30–50 тысяч структурных генов и примерно в сто раз большее количество генов, ответственных за регуляцию их деятельности. Они располагаются в хромосомах – 23 материнских и 23 отцовских. Каждая хромосома формируется из одной молекулы ДНК.
Если все молекулы ДНК одной клетки человека вытянуть в одну линию, ее длина составит 3 метра 60 сантиметров. Когда формируются хромосомы, каждая молекула ДНК спирализуется, утолщается и укорачивается. Общая длина всех 46 хромосом составляет уже только 200 мкм. Они видны в обыкновенный световой микроскоп.
Один из двух наборов хромосом имеет всю информацию о видовых признаках организма – это и есть геном. Т.е. в клетках человека два генома – один от отца – другой от матери. Два генома – это механизм выживания, защита от изменчивости среды и один из механизмов индивидуального разнообразия. Два генома дополняются генами митохондрий – плазмоном, – эти гены приходят только от матери. Все это будет составлять информационную, наследственную базу нового организма – генотип.
2.2. Система записи, воспроизводства и реализации наследственной информации
Поняв, откуда взялась у нового организма наследственная база, важно представить, как она реализуется в процессе развития. При этом надо осознать два удивительных природных явления:
1. Как же это возможно, чтобы химическая молекула была базой записи наследственной информации?
2. Каким образом то, что закодировано на химическом соединении, реализуется в конкретные ткани, органы, структуры, не только обладающие своей формой, но и активно, слаженно, системно функционирующие?
Итак, вопрос первый – каким образом осуществляется запись и воспроизводство информации?
В настоящее время однозначно установлено, что основным веществом, способным записывать, хранить, воспроизводить, реализовать и передавать потомкам наследственную информацию, является химическое соединение – молекула ДНК. Что же из себя молекула ДНК? Как ее изучали?
Еще в конце девятнадцатого века, а точнее в 1869 году швейцарский врач Ф. Мишер искал способы эффективной борьбы с гнойными инфекциями. Ему было важно отыскать средство, которое может быстро подавить накопление гнойных масс на пораженных участках. Много средств было испробовано, но самый необычный результат он получил, обрабатывая раны бычьей желчью. Сравнивая под микроскопом материал до и после обработки, он заметил, что под действием бычьей желчи исчезают клетки лейкоцитов, но остается какая–то субстанция, которая потом не растворяется, ни в спирте, ни в крепких кислотах, а растворяется только в щелочах. Продолжая наблюдения, Мишер установил, что это стойкое вещество является остатком ядерной массы. Ядро клетки тогда называли нуклеус. Отсюда появилось название – нуклеиновое вещество или просто нуклеин.
Позднее, в 1889 году в лаборатории Гоппе-Зейлера в Страсбургском университете было обнаружено, что эта органическая масса имеет кислую реакцию среды. Это положило начало термину нуклеиновые кислоты (Н.К.) Автор термина немецкий химик Рихард Альтман. В тот же период немецким биохимиком Альбрехтом Косселем (1853 – 1927) были определены составные части нуклеиновых кислот – установлено, что в их входят некоторые азотистые основания, есть углеводный компонент – рибоза или дезоксирибоза и фосфорная кислота. За эти исследования А. Косселю была присуждена Нобелевская премия 1910 г.
После этого потребовалось еще 60 лет для того чтобы установить не только состав, но и структуру нуклеиновых кислот, их функции, их непосредственное участие в делении клеток, в хранении и передаче наследственной информации. Десятки лабораторий всего мира работали над этими проблемами. К 1930 году было известно, что в состав Н.К. входят 5 (всего пять) химических элементов – углерод, водород, кислород, азот и фосфор. К 1940 году установили, что эти элементы соединяются в три самостоятельных вещества – пятиуглеродный сахар – рибозу, гетероциклическое соединение – азотистое основание и группу РО4 – остаток уже известной фосфорной кислоты. Эти три молекулы соединяются между собой в стойкие блоки – нуклеотиды. Если группа РО4 во всех нуклеотидах одинаковая, то азотистые основания разные. Всего их 5 типов – аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил. Сахаров оказалось два типа – базовый сахар – рибоза и производный – дезоксирибоза, который у третьего углеродного атома не имеет атома кислорода (дез-окси, т.е. «без кислорода»).
Затем было установлено, что среди нуклеиновых кислот существует два несколько различных вещества. Одно – более тяжелое соединение, с молярной массой до 20 – 40 миллионов ед., содержит сахар дезоксирибозу и азотистые основания аденин, гуанин, цитозин, тимин. Эту молекулу и стали называть дез-окси-рибо-нуклеиновая кислота – сокращенно ДНК. Вторая молекула более легкая с молекулярной массой порядка 2 – 4 миллиона ед. Она включает сахар рибозу и азотистые основания аденин, гуанин, цитозин. урацил. Ее назвали рибо-нуклеиновая кислота – РНК. Целым рядом экспериментов было показано, что за наследственные функции больше отвечает молекула ДНК.
Только в 1953 году молодой американский биохимик Джеймс Уотсон и английский физик Френсис Крик, работая совместно, выяснили, каким образом, все эти составные части соединяются друг с другом. Они создали первую модель молекулы ДНК. Этому предшествовали несколько выдающихся работ других исследователей. В частности было уже известно правило Э. Чаргаффа о равенстве количества азотистых оснований – число молекул аденина всегда равно числу молекул тимина (А = Т), а количество гуанина равно количеству цитозина (Г = Ц). Розе Франклин к этому времени удалось получить рентгенограмму молекулы ДНК. И самым удивительным было то, что ДНК разных организмов оказалась практически одинакова (А.Н. Белозерский, О. Эвери, У. Стенли и другие). Но все еще не было представления о ее пространственной структуре. Эту задачу и решили Уотсон и Крик. На представленной ими модели нуклеотиды соединялись в двух направлениях – продольном, где нуклеотиды следовали друг за другом, соединяясь только между сахаром и фосфором, и поперечном, где соединения происходили только между азотистым основаниям. Причем, аденин соединялся только с тимином, а цитозин только с гуанином. Получалась длинная двойная спираль, этакая спирально закрученная винтовая лестница (рис. 1).
