Гены и судьбы

Если мутация возникла в соматической клетке, то она воспроизводится при ее делении. По мере увеличения количества таких клеток будет выявляться часть органа с новыми признаками. Так, на коже могут возникать депигментированные участки (их называют лейкодермой) — это пример мутации в клетках эпидермиса. Другой пример. Вы, по-видимому, встречали людей с неоднородной окраской радужной оболочки глаза, то есть с пятнами на ней другого цвета. В основе подобных изменений лежат мутации в клетках радужной оболочки.

Естественно, что подобного рода мутации встречаются и у растений (мозаичность окраски листьев, спортовые ветви и т. д.). Такие мутации не передаются следующим поколениям, потому что они никак не затрагивают зародышевые клетки.

Но если мутация возникнет в зародышевой клетке, то она будет передаваться и воспроизводиться из поколения в поколение на основе закономерностей точного удвоения ДНК (так называемая конвариантная редупликация). Именно они определяют эволюцию. Хотя факты наследственных изменений были известны давно (на их основе велось изучение наследственности), прицельное исследование таких изменений (мутаций) началось только в начале нашего века после переоткрытия законов Менделя. А сам термин «мутация» был введен в биологическую науку только в 1901 году голландским ботаником и генетиком Г. Де Фризом.

Но здесь, вероятно, необходимо сделать небольшое отступление, суть которого в следующем. Различают три уровня организации наследственных структур: генный, хромосомный и геномный. Соответственно этому может быть три типа мутаций. Если изменение возникает на молекулярном уровне с ДНК, то мутация называется генной. Если изменяется структура хромосом, то говорят о хромосомных мутациях. В случае изменения числа хромосом речь идет о мутациях геномных.

Аллельные гены, контролирующие альтернативные признаки, являются результатом генных мутаций. На основе их изучения и были сформулированы законы наследования. Закономерности наследования хромосомных и геномных мутаций — совсем иное дело. Они не подчиняются законам Менделя. Особенности их поведения при размножении клеток были изучены много позже.

Термин «мутация» введен, как говорилось, Г. Де Фризом. Его работа — как раз тот пример, когда в отличие от злополучной ястребинки, с которой намучился Мендель, неправильное описание выявленного события не помешало правильной формулировке новых генетических понятий. Дело в том, что, работая с растением энотерой (или, по-русски, ослипником), Де Фриз обнаруживал в его потомстве скачкообразные изменения. Именно их ученый назвал мутациями, полагая, что речь идет о возникновении новых видов. На самом же деле энотера — один из немногих видов растений, у которых довольно часто происходит ненормальное распределение хромосом во время образования зародышевых клеток. Новые признаки в потомстве растений обусловлены в действительности не мутациями. Они являются результатом сложных хромосомных перегруппировок, вызванных либо увеличением числа хромосом, либо предыдущими межвидовыми скрещиваниями. Таким образом, у Г. Де Фриза «отклоняющиеся» растения были не мутациями в строгом смысле слова, а просто растениями сложного гибридного происхождения.

Так или иначе, но понятие «мутация» было введено. Именно мутации, послужившие основой для изучения наследственности, стали в последующем объектом глубокого генетического, цитологического и молекулярного изучения. А когда шаг за шагом были открыты все типы мутаций (как выше упоминалось — генные, хромосомные, геномные), то стал изучаться мутационный процесс, осуществляемый в организме в целом.

Разумеется, путь этот был сложным и длительным. Так, первые два десятилетия существования генетики характеризуются изучением мутаций как процесса, эндогенно (от греч. «эндо» — внутри) возникающего в виде скачкообразных спонтанных изменений. И только в 1925 году начался новый этап в изучении наследственных изменений. Потому что именно к этому времени впервые было получено доказательство мутагенных свойств ионизирующей радиации сначала (1925 год) советскими учеными Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым на дрожжах, а через два года американскими генетиками Г. Мёллером на дрозофиле и Л. Стадлером на кукурузе. Что же дало исследователям это открытие?

Мощное оружие «манипулирования» генами. Но что значит — «манипулировать» геном?