Наследственность и изменчивость
отрезку молекулы ДНК.
Таким образом современная генетика открывает перед человеком
сокровенные глубины организации и функций жизни. Как всякие великие
открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций
(учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние
на жизнь. Развитие физико-химической сущности явления наследственности
неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В
явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, однако форма их движения
качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое
свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом.
Взаимодействие молекул ДНК, белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности
клетки и ее воспроизведения. Поскольку явление наследственности, в общем
смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа
обмена веществ, очевидно, что общим субстратом наследственности является
клетка в целом.
Явление наследственности в целом необусловлено исключительно
генами и хромосомами, которые представляют собой все же только элементы
более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них
записана генетическая информация, т. е. возможность воспроизведения
определенного типа обмена веществ. Однако реализация этой возможности, т.
е. процессы развития особи или процессы жизнедеятельности клетки,
базируется целостной саморегулирующейся системе в виде клетки или
организма. В настоящее время в качестве первоочередной встает задача,
выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм
движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и
наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, ибо жизнь -
это особая форма движения материи. Однако ясно, что сущность этой особой
формы движения материи не может быть принята без знания природы простых
форм, которые входят в него уже как бы в "снятом виде". Поэтому проблема
физических и химических основ наследственности является ныне одной из
центральных в генетике. Ее разработка должна заложить основы для решения
проблем наследственности во всей сложности ее биологического содержания.
Совершенно ясно, что важнейшие вопросы философского материализма связаны с
разработкой этой проблемы. Материалистическая постановка решающих вопросов
наследственности не мыслима без признания того, что явление
наследственности материально обусловлено, что в клетке которая образует
поколение, должны иметься определенные материальные вещества и структуры,
физические и химические формы движения которых благодаря их специфическому
взаимодействию создают явление наследственности.
В свете сказанного вполне понятно то значение, которое имеет
полная физико-химическая расшифровка строения биологически важных молекул.
Несколько лет назад впервые химическими средствами вне организма была
синтезирована белковая молекула - гормон инсулин, управляющий углеводным
обменом в организме человека. Недавно была расшифрована физическая
структура двух белков - дыхательных пигментов крови и мышц - гемоглобина и
миоглобина. Для молекулы фермента лизоцина физики открыли пространственное
расположение каждого из тысячи атомов, участвующих в построении его
молекул. Установлено место в молекуле, ответственное за каталитический
эффект этого биологического катализатора, недопускающего проникновения
вирусов в клетку.
После этих событий, связанных с раскрытием природы генетического
кода и генетических механизмов в синтезе белков, впервые удалось дать
полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК. Все
эти открытия, включая замечательный факт, что синтез молекул ДНК идет под
координирующим влиянием затравки (матричной ДНК), показывает, какой
серьезный шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого.
Поистине фантастические горизонты открываются на путях синтеза
генов в искуственных условиях, которые осуществлены в исследованиях Г.
Корана и его группы ученых-последователей. Другим выдающимся открытием
послужила разработка условий для искусственного самоудвоения ДНК в
бесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК (по крайней мере у
вирусов и бактерий) сущесвуют в форме замкнутого кольца и в таком виде
служат матрицей для ДНК-полимеразы.
Изменчивость
Ч. Дарвин о причинах эволюции животного мира (наследственность,
изменчивость, естественный отбор). Ч.Дарвин в своей работе «Происхождение
видов путем естественного отбора, вешедшей в 1859 году, раскрыл главные
движущие силы эволюции растений и животных - это изменчивость,
наследственность и отбор.
Изменчивостью называют общее свойство организмов приобретать новые
признаки - различия между особями в пределах вида. Изменчивы все признаки
организмов: внешнего и внутреннего строения, физиологические, поведения,
повадок и др. В потомстве одной пары животных невозможно встретить
совершенно одинаковых особей. В стаде овец одной породы каждое животное
отличается еле уловимыми особенностями: размерами тела, длиной ног,
головы, окраской, длиной и плотностью завитка шерсти, голосом, повадками.
Дарвин совершенно правильно различал 2 формы изменчивости:
ненаследственную и наследственную. Наследственностью называют общее
свойство всех организмов сохранять и передовать признаки строения и
функций от предков к потомству. Например, цыплята, выведенные в инкубаторе
из яиц яйценосных кур, будут яйценоскими.
Давно было замечено, что особи данной породы, сорта или вида под влиянием
определенных причин изменяются в одном направлении. Причиной служит
непосредственное влияние факторов внешней среды. Эта изменчивость не
затрагивает наследственную основу организма, т.е. его генотип. Но
существует еще наследственная изменчивость, связанная с изменением генов
или целых хромосом и их участков. Это свойство является наследственным и
передается в ряду поколений. Им Дарвин придавал особенно большое
значение, т.к. эта форма изменчивости дает материал для искусственного и
естественного отбора.
На основании многочисленных наблюдений Дарвин пришел к выводу, что в
природе происходит отбор изменений, передающихся по наследству. Так,
хищники, охотящиеся на растительноядных животных, прежде всего уничтожают
слабых особей. В процессе такого отбора из поколения в поколение выживают
те особи, которые быстрее бегают, более выносливы. Лучше сохраняются и те
из них, чья окраска более соответствует фону. С другой стороны,
растительноядные животные влияют на отбор среди хищников (тот, кто не
поймает добычу, остается голодным). Если животное какого-либо вида
интенсивно размножаются и занимают большую территорию, отбор может идти в
разных направлениях. Так, клест-сосновник и клест-еловик произошли от
одного вида птиц, благодаря тому, что их предки при расселении оказались в
разных условиях. Выживание наиболее приспособленных к условиям жизни
животных Дарвин назвал естественным отбором. Он доказал, что все
многообразие видов в природе и все приспособления животных к условиям
жизни - результат естественного отбора. Дарвин различал 2 формы отбора:
стабилизирующий и движущий.
К.Линней
В плеяде выдающихся биологов XVIII в. звезды первой величины – Ж. Бюффон
(1707 –1788) и К. Линней (1707 – 1778). В своем творчестве они воплощают
разные исследовательские традиции, которые для них были и различными
жизненными ориентирами. Бюффон в 36-томной “Естественной истории” одним из
первых в развернутой форме излагал концепцию трансформизма (ограниченная
изменчивость видов и происхождение видов в пределах относительно узких
подразделений (от одного единого предка) под влиянием среды); он
догадывался о роли искусственного отбора, как предшественник Ж. Сент-Илера
сформулировал идею единства живой природы и единства плана строения живых
существ (на основе представления о биологическом атомизме).
Своей искусственной классификацией К. Линней подытожил (в этой единственно
возможной тогда форме) длительный исторический период эмпирического
накопления биологических знаний (он описал свыше 10 тыс. видов растений и
свыше 4 тыс. видов животных). Вместе с тем, К. Линней осознавал
ограниченность задачи создания искусственной системы и ее возможности. По
его мнению, естественная система есть идеал, к которому должна стремиться
ботаника и зоология. Историческая заслуга К. Линнея в том, что он через
