Гены и судьбы

Теперь этот принцип широко известен миру, хотя иногда это открытие называют еще «теорией мишени». Но, я думаю, читателю понятно, что, как бы открытие ни называли, значение его от этого не умаляется. Оно сыграло поистине выдающуюся роль в понимании действия радиации на живые клетки. Не случайно Н. В. Тимофеев-Ресовский считается одним из основоположников современной радиобиологии и, конечно, радиационной генетики. Здесь мне хотелось бы подчеркнуть, что Николай Владимирович, как исключительно талантливый и широкоэрудированный человек, буквально притягивал к себе разных специалистов, объединяя их своей, «тимофеевской» постановкой задачи. Мыслил он постоянно на какой-то более высокой орбите, чем все. Я не раз убеждался в этом во время четырех лет работы в его лаборатории в городе Обнинске, а также в последующие годы, хотя встречи уже были нечастые, поскольку я переехал в Москву. Это его качество хорошо описано Д. Граниным в повести «Зубр».

«Проникая» в тонкую структуру гена посредством изучения его мутантных вариантов, исследователи не могли не задуматься и над процессом становления мутаций. Каков он, этот переход гена из одного состояния в другое: скачкообразный или постепенный, прямой или опосредованный, изменяемый какими-то условиями или необратимый?

И хотя первоначально все данные, получаемые в ходе экспериментов, рассматривались генетиками под углом зрения необратимо происшедших повреждений генов, неизбежно приводящих к мутациям (особенно если речь шла о воздействии ионизирующей радиации), с точки зрения логики трудно было вообразить, что в эволюции живая природа не создала каких-то защитных механизмов от тех или иных воздействий.

Как же так? Многие годы все ученые, включая корифеев, считали, что генетические изменения сразу возникают в необратимой форме. А в действительности?

В 50–60-х годах сначала появились «робкие» факты, а затем и строгие доказательства возможной опосредованности мутационных событий, индуцированных радиацией или химическими веществами. Первые сообщения об экспериментальных работах по репарации (от лат. reparo — восстанавливать), как правило, появлялись в виде отдельных публикаций, и потому эти данные рассматривались как частные случаи конкретных экспериментов. Однако данных накапливалось все больше и больше, и теперь мы имеем право вполне определенно говорить о существовании молекулярных механизмов (на уровне ДНК) восстановления поврежденных генов.

Изучение репарации генетических повреждений — один из примеров, когда толкованию каких-то явлений или объяснению фактов долго сопротивляются не только ученые, но как бы и само время, хотя все новые факты постоянно подталкивают к этому. Но вот пробивает час, и штурм начинается. Достаточно быстро данное явление изучается в деталях и даже восстанавливаются приоритеты открытий. Так произошло и с явлением репарации ДНК. В настоящее время нельзя себе представить учение о мутациях или мутационном процессе без репарации первичных повреждений.

О глубине изучения механизмов репарации говорит и тот факт, что такие системы обнаружены у микроорганизмов, в клетках растений, животных и человека. Больше того, установлено, что ряд наследственных болезней у человека связан с мутациями генов, ответственных за синтез ферментов, осуществляющих репарацию поврежденных молекул ДНК. Коротко поясню это на примере пигментной ксеродермы.

Больные с пигментной ксеродермой встречаются редко (1:100 000), как правило, в родственных браках. Суть заболевания в повышенной чувствительности к солнечным лучам, точнее, к его ультрафиолетовой части. Как раз той части спектра, от действия которой у нормальных людей происходит загар. Каждый наверняка хорошо знает, потому что испытал на себе, что шутить с солнечными лучами нельзя. Невидимая ультрафиолетовая часть солнечного света при передозировке вызывает сильные ожоги. Но это при передозировке, а при постепенном загаре — все нормально. А вот у больных, унаследовавших гены пигментной ксеродермы от отца и от матери, даже после незначительного пребывания на солнце появляется не загар, а ожог. Если этот человек (болеют и мужчины и женщины) не предохраняется от прямого воздействия солнечных лучей, то на фоне постоянных ожогов появляются долго не заживающие язвы, перерождающиеся в конце концов в рак.

Когда стали изучать природу пигментной ксеродермы, то оказалось, что она лежит во врожденном нарушении синтеза определенных ферментов. Дело в том, что облучение ультрафиолетовыми лучами вызывает повреждение молекул ДНК, которые в норме восстанавливаются ферментами (их известно уже несколько). Каждый этап репарации ДНК осуществляется соответствующим ферментом. Этот процесс непрерывный. А если фермент не вырабатывается, то происходит накопление поврежденных молекул ДНК, клетки гибнут, и развивается последовательно вся болезнь.

Так вот, подробное изучение одной наследственной болезни (а в последующем и ряда других) привело к более глубокому пониманию процессов возникновения, а точнее, становления мутаций.