Андрей Шляхов - Генетика для начинающих

• Название: Генетика для начинающих
• Автор: Андрей Шляхов
• Жанр: Биология
• Год: 2019
• ISBN: 978-5-17-112188-4

Эта книга предназначена для тех, кто не привык киснуть перед телевизором или зависать над смартфоном. Она для любознательных людей, которые готовы дать пищу уму, вспомнить давно забытое или узнать что-то новое. Эта книга – не учебник, не руководство и не задачник, а сборник бесед на химические темы. Форма подачи материала легкая и ни к чему не обязывающая. Каждая глава начинается с чего-то «отвлеченного», что на первый взгляд может вообще не иметь никакого отношения к химии, а затем разговор от отвлеченного переходит к конкретному. Премудрость химическая излагается не в установленном учебниками порядке, а «вразброс», применительно к теме главы. Так легче, проще и интереснее.

---

Если растение растет в тени, то оно будет иметь более крупные, чем обычно, листья, чтобы улавливать как можно больше солнечного света, необходимого для фотосинтеза. А вот если растение растет в засушливой местности, то его листья будут мельче обычного размера, для того, чтобы сохранить как можно больше воды (с поверхности листа испаряется вода).

Приспособительная модификация обычно исчезает после прекращения действия вызвавшего ее фактора. Перестал человек загорать – загар начинает потихоньку уменьшаться, перестал тренироваться – рельеф накачанной мускулатуры начал сглаживаться.

Приспособительные модификации по наследству не передаются, поскольку они не затрагивают генотипа. Хотя по неведению так и подмывает предположить, что они наследуются, ведь существует множество примеров того, как приспособительные признаки передаются из поколение в поколение. Например – жираф приспособился поедать высоко расположенные ветви, и потому у него удлинилась шея.

Признаки, полученные в ходе приспособления к условиям окружающей среды, передаются по наследству, это верно. Но механизм образования такого приспособления иной. Шея у жирафа вытянулась не из-за стремления к высоко расположенным листьям, а из-за того, что на протяжении многих поколений больше шансов на выживание и оставление потомства имели особи с более длинной шеей. Они могли питаться листьями, которые были недоступны их собратьям, следовательно они питались лучше, были крупнее, сильнее, здоровее… Со временем «длинношеесть» закрепилась в геноме у жирафов.

Механизм наследования приобретенных признаков – краеугольный камень эволюционного учения. В XIX веке была популярна эволюционная концепция, выдвинутая французским биологом Жаном Батистом Ламарком и названная ламаркизмом. Ламаркизм был первой стройной и целостной теорией эволюции живого мира. Признавая, что на форму и организацию живых организмов влияют обстоятельства (факторы окружающей среды), что совершенно верно, Ламарк делал неверный вывод о том, что приобретенные в ходе жизни изменения внутренней организации могут передаваться по наследству. Если признак «упражняется», то есть активно используется, то он закрепится в потомстве, считал Ламарк. А если не «упражняется», то исчезнет. Не исключено, что уже в следующем поколении.

Если исходить из концепции Ламарка, то можно ожидать, что дети, зачатые от культуристов, будут от рождения иметь более развитую мускулатуру, чем их сверстники, а дети легкоатлетов будут бегать гораздо быстрее своих сверстников. И так далее…

Но ведь этого не происходит. И не может произойти, поскольку механизм наследования признаков совершенно иной. Отправной точкой в наследовании служит ген, а не признак. Генотип определяет фенотип, но фенотип никак не влияет на генотип. С точки зрения наследственности приспособление к условиям окружающей среды заключается в том, что выживают и дают потомство более приспособленные особи, а не в том, что полезные признаки (и вообще все признаки), приобретенные организмом в течение жизни, могут передаваться потомству.

Немецкий зоолог и эволюционист Фридрих Вейсман опроверг концепцию Ламарка при помощи простого (хоть и жестокого) эксперимента. Вейсман разводил мышей с отрубленными вскоре после рождения хвостами. Из поколения в поколение от бесхвостых мышей рождались хвостатые детеныши, хотя, согласно Ламарку, хвосты должны были исчезнуть (атрофироваться), так как не использовались мышами при жизни.

Мы-то с вами понимаем, что, сколько не отрубай мышам хвосты, на генетическом уровне от этого никаких изменений не произойдет, ибо и не может произойти.

Фенотип никак не влияет на генотип. Точка!

Кстати говоря, «воспитание», о котором упоминалось в первой главе и будет упомянуто далее, есть не что иное, как «упражнение» по Ламарку.

Классическим примером генетического абсурда была предложенная в свое время академиком Трофимом Лысенко[9] переделка яровой пшеницы в озимую.

Ряд растений подразделяется на озимые и яровые сорта. Озимые сорта высеваются осенью, потому, что они требуют большего времени для созревания, а яровые – весной, поскольку они не выдерживают зимних холодов.

Лысенко утверждал, что если зерну озимой пшеницы дать набухнуть и после выдержать его некоторое время при прохладной температуре (0 – 10 °С), озимая пшеница превращается в яровую и может с успехом высеиваться весной. Хотите осуществить обратное превращение – сделать яровую пшеницу озимой? Нет проблем – высевайте ее по осени, а из того, что перезимует под снегом и взойдет, выводите озимый сорт.

Разумеется, никаких превращений на деле не происходило. Несмотря на то, что Лысенко и его ученики демонстрировали успешные опыты по таким «превращениям». Но, как говорится, было бы желание, а результат подогнать всегда можно.

Если логически продолжить тему «воспитания» пшеницы, то можно дойти до гипотетической возможности превращения ежа в ужа. А что такого сложного? Надо взять ежа и посадить в ящик (или нору), откуда можно будет выбраться только через узкий длинный ход, а еду и питье положить возле выхода. Голод, как известно, не тетка, а жажда – не мать родная. Захочет еж есть-пить, и полезет наружу. А для того чтобы пролезть через узкий ход, сбросит иголки и вытянется в длину – вот вам и уж!

Логическим путем эту, с позволения сказать, «концепцию» (кавычки не случайны) можно опровергать сколь угодно долго и безрезультатно. На каждый контраргумент найдется новый аргумент. Языком молоть – не мешки таскать. Но практическим путем все опровергается легко – сколько ни мори ежа голодом и жаждой, в ужа он не превратится. У генетики свои законы.

Изменения фенотипа могут не иметь приспособленческого характера, то есть быть случайными. Такие изменения называются морфозами. Довольно часто морфозы выражаются в виде уродств, например, отклонения в развитии плода, возникшие вследствие действия определенных химических веществ или радиационного излучения.

В отличие от приспособительных модификаций морфозы необратимы и сохраняются на протяжении всей жизни организма.

В следующей главе мы подробно поговорим о наследственности и наследственных признаках, а также о генетическом анализе, который на самом деле есть совсем не то, что все думают.

ПОСТСКРИПТУМ. А знаете ли вы, что за исключением людей, у всех представителей семейства гоминид, включающего людей и больших человекообразных обезьян, по двадцать четыре пары хромосом? Считается, что наша вторая хромосома образовалась из двух хромосом наших далеких (и общих с гоминидами) предков. Так, например, у гориллы, орангутана и шимпанзе последовательности нуклеотидов в ДНК (гены), идентичные находящимся во второй хромосоме человека, располагаются в двух разных хромосомах.

Глава пятая Наследственные признаки и генетический анализ

Главный парадокс генетики заключается в том, что от родителей, не блещущих умом, рождаются гениальные дети. И наоборот.

Наследственностью называется способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей генетической информации из поколения в поколение, благодаря которой все живое охраняет в своем потомстве характерные видовые черты. Проще говоря, в том, что огурец похож на огурец, а кролик – на кролика, виновата наследственность.

Наследственность и изменчивость, как уже было сказано, являются предметом изучения генетики. Но об изменчивости мы поговорим позже, отдельно.

«Отец медицины» Гиппократ считал, что в мужских и женских зародышевых частицах (о клетках никто в пятом веке до нашей эры понятия не имел) скапливаются некие экстракты, вырабатываемые организмами и определяющие индивидуальные особенности развития потомства. Ну чем не дарвиновская концепция геммул?

Аристотель, живший веком позже Гиппократа, считал, что наследственность каждый организм получает от отца в виде некоего духовного, нематериального начала, внутренней силы, называемой энтелехией. А мать обеспечивает прозаическую сторону дела – предоставляет ребенку материю для развития.

Соответственно, Гиппократ был материалистом, а Аристотель – идеалистом. До XIX века две созданные ими концепции наследственности просуществовали без каких-либо уточнений и дополнений. Каждый ученый становился сторонником той концепции, которая совпадала с его мировоззрением, не занимаясь изучением наследственности более глубоко. Во-первых, вроде как нечего было доказывать – и без доказательств общеизвестно, что дети похожи на родителей, а, во-вторых, для изучения наследственности не хватало знаний, не было научного фундамента для построения логичной и стройной теории.