Николай Лучник - Невидимый современник

• Название: Невидимый современник
• Автор: Николай Лучник
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биофизика
• Год: 1968

Угроза здоровью людей в связи с повышением уровня естественного радиоактивного фона…

Новые методы лечения рака и других тяжелых заболеваний…

Радиационная угроза в современных войнах…

Борьба с вредными насекомыми…

Наиболее эффективные методы диагностики в медицине…

Изучение тончайших процессов обмена веществ…

Так же как некогда пар и электричество, так теперь ионизирующие лучи стали неотъемлемой частью современной техники, науки, повседневной жизни.

О радиобиологии — науке, которая занимается всеми этими проблемами, рассказывает доктор биологических наук Н. Лучник, первая книга которого — «Почему я похож на папу» — получила широкое признание читателей.

---

В том, что открытие было сделано раньше 1920 года, а первая специальная статья по этому поводу вышла в свет в 1925 году, нет ничего удивительного. Низшие грибы, в частности дрожжи, относятся к числу трудных объектов для генетического исследования, даже сейчас с ними еще не все ясно. А в начале 20-х годов ясности было гораздо меньше. Правда, Надсон был одним из крупнейших в мире специалистов по дрожжам, именно это и позволило ему провести такие опыты.

Самым главным в этих опытах было доказать, что наблюдаемые изменения наследственны. Дрожжевые клетки обычно размножаются бесполым способом — простым делением. При этом даже ненаследственное изменение может наблюдаться в обеих дочерних клетках. Правда, по мере деления клеток ненаследственное изменение будет «разбавляться» и постепенно сойдет на нет. Поэтому в опытах с дрожжами требовалось наблюдать изменения в течение многих поколений, для чего нужно больше времени. И в опытах Надсона некоторые изменения прослеживались в течение более чем сотни поколений.

Но, несмотря на это, полной уверенности, что здесь действительно произошли настоящие изменения генетического аппарата, быть не могло. Нужны дополнительные сложные исследования. Надсон осторожен и не спешит с публикацией. Даже когда он стал печатать статьи об облучении дрожжей, то предпочитал называть наблюдаемые изменения не мутациями, как принято называть наследственные изменения, а «радиорасами».

Большая часть экспериментов велась молодым сотрудником Надсона — Григорием Филипповым. Работы, как правило, публиковались совместно. После выхода в свет первой работы стало ясно, что Надсон и Филиппов открыли широкое наступление. Они ставили опыты с разными группами дрожжей и с плесневыми грибками, работали с радием и рентгеновыми лучами, исследовали не только внешние, но и биохимические признаки, имея в виду возможное практическое использование «радиорас»…

Увы, этим опытам не суждено было завершиться. Филиппов умер от туберкулеза в 1933 году, в возрасте 35 лет. Ненадолго пережил его учитель. Он погиб во второй половине 30-х годов.

Меллер для своих опытов избрал плодовую мушку — дрозофилу, бывшую в те годы самым удобным, самым изученным генетическим объектом. К тому же к середине 20-х годов уже существовало большое число специальных культур для быстрого, простого и вполне однозначного обнаружения разных типов наследственных изменений. Большой популярностью пользуется, например, культура «Си-Эль-Би», которую применяют, когда надо выявить так называемые рецессивные леталии (то есть мутации, вызывающие гибель организмов, но при возникновении находящиеся в скрытом состоянии). С помощью этой культуры можно обнаруживать изменение не какого-нибудь одного, а всех генов, находящихся в так называемой половой хромосоме, что составляет около 20 процентов генов дрозофилы.

И методика работы с культурой «Си-Эль-Би» предельно проста. Исследуемых самцов скрещивают с самками из этой культуры и смотрят, есть ли во втором поколении самцы. Если у «дедушки» в соответствующей хромосоме была мутация, то при таком скрещивании наблюдаются только «внучки» и ни одного «внука». Не правда ли, просто? Мало того, такие эксперименты в отличие, например, от опытов с дрожжами совершенно ясно говорят о том, что в хромосоме произошло наследственное изменение.

Герман Меллер применил именно культуру «Си-Эль-Би» (кстати, он же и был ее автором). Не приходится удивляться, что хотя он начал опыты значительно позже Надсона и Филиппова, но довел их до победного конца раньше. Ведь даже сам Надсон не был вполне уверен, что у него получались истинные наследственные изменения. А данные Меллера не оставляли в этом никакого сомнения.

Генные, хромосомные и геномные

Мутации бывают разные. Все они изменяют наследственность, но в их основе лежат разные изменения хромосом. Во-первых, может измениться число хромосом. В нормальных клетках по две хромосомы каждого сорта. Но хромосомный набор может удвоиться, и в клетке окажется по четыре хромосомы каждого сорта. Такие случаи бывают. Организмы, содержащие увеличенное число хромосомных наборов, называют полиплоидами. Они вполне жизнеспособны, более того — полиплоиды обычно развиты лучше нормальных форм, обладают повышенной продуктивностью. Ясно, что они могут иметь важное хозяйственное значение. И многие селекционеры занимаются искусственным получением полиплоидов у сельскохозяйственных растений.

Бывают и другие случаи, когда большинство хромосом содержатся в клетках в нормальном двойном числе, а одна какая-нибудь в ненормальном, скажем, в единичном или тройном. Такие организмы называют анеуплоидами, и они в отличие от полиплоидов, как правило, характеризуются теми или иными дефектами. Полиплоиды и анеуплоиды объединяют под общим названием «геномные мутации».

Второй тип мутаций носит название хромосомных. О них говорят, когда количество хромосомного материала остается прежним, но меняется его расположение. Возможностей здесь много: две хромосомы обменяются своими частями, внутри хромосомы какой-то участок перевернется на 180 градусов, бывают и гораздо более сложные перестройки хромосом. Но чаще всего наблюдается их фрагментация: хромосома распадается на две или большее число частей.

Наконец, бывают случаи, когда микроскоп не обнаруживает в клетках никаких изменений хромосомного набора, но наследственное изменение тем не менее произошло и проявляет себя. Например, в потомстве нормальных красноглазых дрозофил появляется муха с белыми глазами. Это не просто уродство, потому что потомки такой мухи также белоглазые. Изменение налицо, однако микроскоп ничего не обнаруживает. Следовательно, заключили генетики, в основе мутации лежит внутреннее изменение самого гена, и назвали это явление генными мутациями. И оказались правы. В настоящее время научились исследовать тонкую химическую структуру гена, и выяснилось, что генные мутации сопровождаются небольшими изменениями в химическом строении отдельных генов. Понятно, что под микроскопом этого не заметишь.

Итак, мутации делятся на генные, хромосомные и геномные. Все эти типы встречаются в природе и возникают (хотя и крайне редко!) в лабораторных условиях, без всякого вмешательства человека.

Когда ученые узнали, что после облучения наблюдается большое число мутаций, многие стали говорить, что радиация просто-напросто ускоряет естественный мутационный процесс. Однако это не так. Если бы речь шла лишь об ускорении, то число мутаций всех типов должно было бы возрастать одинаково. Но уже Меллер обнаружил, что под воздействием проникающих лучей особенно увеличивается число хромосомных мутаций, как раз того типа, который в природе встречается особенно редко. Отсюда следует, что радиация не просто ускоряет возникновение мутаций, а способна их вызывать.

Теперь известно, что на образование геномных мутаций облучение влияет слабо. Что же касается генных и хромосомных мутаций, то они появляются в большом числе. И особенность действия лучей не сводится только к тому, что они вызывают большее число хромосомных мутаций по сравнению с генными. Если мы сравним «спектр» генных мутаций, возникающих самопроизвольно (как говорят генетики — спонтанно) и под влиянием радиации, то заметим большую разницу. Генные мутации бывают разными. Некоторые вызывают гибель будущего организма (летальные мутации), другие понижают жизнеспособность, что может сопровождаться или не сопровождаться внешними изменениями (мутации жизнеспособности), наконец, могут только меняться внешние признаки. Очень существенно, что под влиянием облучения особенно велик процент летальных мутаций: он гораздо выше, чем среди мутаций, возникающих спонтанно.

Мы гордимся тем, что действие ионизирующих излучений на наследственность впервые открыто нашими соотечественниками Георгием Надсоном и Григорием Филипповым. Их приоритет бесспорен. Но не приходится удивляться, что «отцом» радиационной генетики стал не Надсон, а Меллер. Это связано с тремя причинами.

Во-первых, Меллер избрал особенно удобный генетический объект — дрозофилу, — на котором можно быстро получать вполне однозначные результаты. Что же касается главного объекта Надсона и Филиппова — дрожжей, то он как раз относится к числу наиболее трудных. Заранее можно сказать, что десятки генетиков возьмутся продолжать работы Меллера, в то время как генетические опыты с дрожжами тогда мало кого могли вдохновить.

Во-вторых, Надсон и Филиппов успели только начать свои исследования. Смерть обоих ученых не дала возможности довести их до конца. А Меллер до сих пор жив и продолжает заниматься радиационной генетикой.

В-третьих, и это тоже имеет известное значение, Надсон и Филиппов публиковали большинство своих работ на русском языке, который был доступен лишь небольшому числу их коллег. А Меллер печатал почти все свои статьи на английском языке, который наиболее распространен в научном мире.