Молекулярный механизм репродукции вирусов, фагов и бактерий

Но и этим не ограничивались доказательства существования и функций наследственного вещества. На простейших живых системах – вирусах и фагах – удалось искусственно разделить наследственное вещество РНК или ДНК и тело – «сому», а затем воспроизвести «сому» за счет одного только наследственного вещества и синтетических систем другого организма.

Один из наиболее простых вирусов – вирус табачной мозаики – состоит из длинной спирали РНК, на которую как бы нанизаны сотни идентичных белковых молекул, образующих своеобразный футляр. Белки вируса очень специфичны, таких белков в клетках растения нет. И вот в этой простейшей структуре произошло разделение на наследственное вещество – PH К и «сому» – тело вируса, состоящее из белков.

Френкель – Конрат в США и Шрамм в Германии впервые в 1957 году установили, что РНК вируса, отделенная от белка, сохраняет инфекционность. Если снять с этой РНК ее белковый футляр, то и такая свободная от белка РНК вируса при введении в растение вызывает все признаки заболевания. При этом в клетках растения накапливаются типичные вирусные частицы вместе с белковым футляром. РНК вируса, служащая в данном случае «наследственным веществом, не только воспроизводит белки вируса. Для синтеза вирусного белка используются, конечно, ферментативные активирующие системы клеток растений, но матрицей синтеза служит вирусная РНК Опыты по инфекционности «чистой» вирусной РНК были быстро подхвачены и распространены на десятки и сотни вирусов, и результат был всегда один и тот же. Слово «чистая» РНК мы поставили в кавычки, ибо абсолютная чистота такого сложного соединения, конечно, не может быть гарантирована. Однако даже наличие сотых долей процента аминокислотной примеси оказалось достаточным для скептиков, чтобы выразить сомнение. «Вот видите, – восклицали они, – ведь РНК не была абсолютно чистой. Может быть, именно эта примесь и играла главную роль?» Но получение абсолютно чистой РНК, так же как и получение абсолютно чистого белка, – дело вообще нереальное. Биополимеры – соединения весьма нежные и на какой‑то ступени очистки разрушается сама структура РНК Однако попытка опереться на сотую долю процента примесей к РНК в решении проблемы наследственности была, конечно, несерьезным делом. И это возражение провалилось, как только стали изучать механизмы потери инфекционности. Только те факторы, которые влияли на РНК, лишали препарат инфекционности.

Опыты по переносу наследственных свойств вида с помощью нуклеиновых кислот продолжили на более сложных организмах – бактериофагах, построенных из одного‑двух 218 десятков белков и ДНК, находящейся, как в футляре, в головке фага, к которой прикрепляется подвижный хвост.

Было обнаружено, что фаговая частица, «подплывая» к бактерии и «прокалывая» ее особым устройством, инъецирует в ее цитоплазму всего лишь одну гигантскую молекулу ДНК. Остальная часть тела фага в его репродукции не участвует. Попадая в бактерию, молекула ДНК развивает бурную деятельность. На ее поверхности образуются особые формы РНК – посланники генетической информации. Они «садятся» на клеточные структуры – бактерии и начинают синтез белков фага. ДНК тем временем начинает размножаться и к концу этого размножения в клетке бактерии вместо одной молекулы ДНК образуется два десятка фаговых частиц. Однако опыты с попыткой заражения бактерий фаговых ДНК, предварительно выделенной из фагов искусственно, не дали первоначально положительных результатов. Фаговая ДНК – это очень большой и длинный полимер, ее молекулярный вес достигает десятков миллионов. Выделить эту ДНК в чистом виде без повреждений оказалось трудным делом, да и без особого прокалывающего устройства, содержащего фермент‑лизоцим, который растворяет оболочку бактерий, она не проникала в цитоплазму. При обычном же заражении в клетку бактерии вместе с ДНК попадает ничтожное количество белка – всего около 1 % от веса ДНК, Этот белок не имеет, конечно, прямого отношения к передаче наследственной информации, но для скептиков и это предлог, чтобы усомниться в том, что именно ДНК является наследственной субстанцией. Однако и эти сомнения оказались недолговечными. Недавно были найдены и изучены мелкие фаги с молекулами ДНК меныиего размера. ДНК этих фагов и в отсутствии белков оказалась инфекционной, особенно в том случае, когда ею обрабатывались «голые» бактерии, прочные оболочки которых были предварительно удалены лизоцимом.

Доказательства особых функций ДНК в переносе наследственных свойств перешли на уровень бактерий. И здесь‑то в опытах по трансформации одних форм в другие, по изучению полового процесса, в исследованиях синтеза адаптивных ферментов были получены объективно достоверные неопровержимые данные, подтверждавшие роль ДНК и выявлявшие ранее неизвестные особенности действия генетической системы.

Противники генов не внесли в это бурное развитие биологии ничего, кроме искусственно раздуваемых сомнений. Они радовались каждому белому пятну на карте научных открытий. Они старались уверить всех, что именно в области этих пятен лежит разгадка всей проблемы, подтверждение их собственных идей. Но таких пяхен становилось все меньше и меньше.

Особенно наглядным примером прогрессивности и ценности новых открытий в области генетики было развитие исследований, вскрывающих механизм наследственной изменчивости. От вирусов и до высших животных механизм наследственной изменчивости оказался единым – для этого необходимо изменение ДНК в репродуктивных клетках и частицах фагов или РНК в частицах вирусов. На вирусах и фагах продукция мутаций доведена до такой степени совершенства, что удается сопоставить – изменение какого неуклеотида в цепочке РНК или ДНК приводит к изменению позиций той или иной аминокислоты в белковой цепи.

Резкое отставание молекулярно‑генетических исследований в СССР

Так развивалось во всем мире изучение наследственности и изменчивости на базе современной техники, в рамках «морганизма‑менделизма». Это была волнующая эпопея открытий, но советская наука долгое время стояла в cf ороне из‑за деятельности небольшой группы лиц. Нельзя, конечно, сказать, что наши ученые не внесли в это развитие своего вклада, однако он был сравнительно скромным, ибо технических и методических условий для проведения экспериментов подобного масштаба у нас не было. Работы такого характера были невозможны без действительного возрождения в СССР классической генетики, без пересмотра учебных программ, без подготовки соответствующих кадров, без создания новых лабораторий и институтов, но это‑то и наталкивалось на яростное сопротивление сторонников Т. Д. Лысенко.

Только в самые последние годы в СССР были созданы действительно первоклассные лаборатории и возникли исследовательские коллективы, способные развивать направления генетики и молекулярной биологии на уровне мировой науки (В. А. Энгельгардт, Р. Б. Хесин, А. С. Спирин, С. И. Алиханян, И. А. Раппопорт, Ю. М. Оленев, С. Н. Бреслер, В. С. Шапот, С. А. Нейфах, Б. Л. Астауров, H. П. Дубинин и др.).

После 1948 года методический уровень биологической науки в нашей стране резко снизился, и это открыло широкий путь к ученым степеням и высоким должностям большому количеству людей, не способных к действительному и серьезному научному творчеству и. заинтересованных в продолжении гонений на классическую гинетику и биологию. Возникла даже большая, довольно влиятельная и крикливая «плеяда» биологов и философов, которые сделали восхваление Т. Д. Лысенко и критику современных достижений в области биологии и генетики своей основной профессией (И. И. Презент, Ф. Дворянкин, Н. И. Фейгинсон, И. А. Халифман, И. С. Варунцян, Г. Платонов, Н. И. Нуждин. М. А. Ольшанский и др.) и которые ни к чему более не были способны. Их задача состояла в том, чтобы шельмовать всех противников Т. Д. Лысенко, где бы они ни появлялись. Редакции журналов и газет и другие учреждения, покровительствующие науке и управляющие наукой, были заполнены людьми такого же образа мыслей, видевших свое призвание прежде всего в том, чтобы подавлять и глушить все то, что противоречило концепциям Т. Д. Лысенко и его окружения. Фактически в науке появилась особая обширная секта с особым вероучением, яростно сопротивляющаяся действительно прогрессивному развитию биологии. Она завоевывала периодически министерские посты, долгое время занимала некоторые ключевые посты в биологическом отделении Академии наук, в ВАСХНИЛ, в Высшей аттестационной комиссии и в академиях наук союзных республик, в обществе «Знание», в сельскохозяйственной секции Союза обществ культурной связи с заграницей. Она блокировала каналы информации о биологии и сельскохозяйственной науке, поступавшей в ЦК КПСС. Положение и власть этих людей базировались не на развитии науки, а на фальсификации и застое науки, на догматизме, на слепой вере в непогрешимость Т. Д. Лысенко и сформированных им постулатов.

За 15‑лет, прошедших после «исторической» сессии ВАСХНИЛ, представители этой секты, имевшие в своем распоряжении все условия для научной работы и все ключевые позиции для обеспечения влияния науки на сельскохозяйственное производство, не сделали ни одного нового широко признанного теоретического открытия, не продвинулись ни на шаг в понимании механизмов наследственности.

В результате господства этой секты советская биологическая наука сильно отстала от мировой науки.

Но во имя чего принесла советская биологическая наука эти огромные жертвы? Ведь в физике, химии, кибернетике, изучении космоса мы очень чутко реагировали на успехи зарубежных стран, мы следили за их достижениями в теории и практике, мы ассимилировали их опыт с тем, чтобы в конце концов оказаться впереди. Почему же в биологии мы позволяли группе лиц проводить политику игнорирования, замалчивания, фальсификации и дезинформации?

Чтобы ответить на этот вопрос, уместно рассмотреть развитие генетических концепций противоположного толка, посмотреть, какими теоретическими открытиями обогатили они советский народ за период, прошедший после «исторической» сессии ВАСХНИЛ. Сопоставление практических достижений обоих направлений будет сделано ниже.