Гены и судьбы

В конце 70-х годов появляется серия работ, выполненных на бактериях, а позже, в начале 80-х годов, и на дрожжах и дрозофиле, в которых ни много ни мало описано явление перемещений генетических элементов среди генома. Такие перемещающиеся генетические единицы у бактерий получили название транспозирующих элементов (транспозоны). А у эукариотических организмов (имеющих истинное ядро в клетке) — мобильными элементами, или «прыгающими» генами.

Наиболее подробно мобильные элементы эукариот изучены у дрожжей и дрозофилы. Приоритетные работы по мобильным элементам были выполнены под руководством советского ученого академика Г. П. Георгиева. О том, как это происходило, сам Г. П. Георгиев рассказал в популярном журнале «Химия и жизнь» (1984, № 12).

Значит ли это, что после данного открытия возможности классического генетического анализа исчерпаны? Конечно, нет. В самом деле, хотя мобильные элементы у эукариот были открыты только в 80-х годах, само явление перемещения генетического материала (транспозиция) описано Барбарой Макклинток, американским генетиком, еще в 40-х годах на основе методов генетического анализа.

История этого открытия настолько поучительна, что о ней стоит рассказать подробнее.

Научная жизнь Барбары Макклинток началась так, как начинается она у многих молодых специалистов. Закончив университет, она в 25 лет получила степень доктора философии, что соответствует в нашей стране степени кандидата наук. Всю свою долгую научную жизнь она посвятила генетическому изучению кукурузы. Следует заметить, что кукуруза всегда была, как и дрозофила, распространенным объектом исследований.

В ходе многочисленных экспериментов Б. Макклинток обратила внимание на механизм формирования окраски зерен в початке кукурузы. Оказалось, что они могут быть окрашенными, неокрашенными или «пятнистыми». И если механизм окрашивания понимался довольно легко (так проявлялись соответствующие мутации), то пятнистость требовала объяснений. Легче всего было предположить, что она зависит от высокой частоты мутаций соответствующих генов в соматических клетках. Б. Макклинток не пошла по такому пути, прямо скажем, стандартного объяснения. Но если ученый отвергает общепринятые объяснения, то он, вполне естественно, должен предложить новые, одному ему известные механизмы происходящего, подкрепив их соответствующими доказательствами. Именно этому и была подчинена вся экспериментальная работа Б. Макклинток.

Что же ей удалось доказать? То, что отсутствие окраски обусловлено специальным наследственным фактором, то есть геном. Она назвала его хромосомным диссоциатором (по-русски — «разъединитель»), поскольку, как выяснилось, одновременно он обладал способностью вызывать разрывы хромосом. Фактор этот расположен в хромосоме рядом с геном, контролирующим выработку пигмента. Присутствие хромосомного диссоциатора рядом с геном, ответственным за пигментацию, подавляет работу этого гена, в результате чего зерно остается неокрашенным. В процессе разрыва хромосомы, индуцированного хромосомным диссоциатором, этот ген-диссоциатор может утеряться, а может и занять другое место в хромосоме. При этом, как только ген-диссоциатор оторвется от гена окраски, последний начинает вырабатывать пигмент. В зависимости от того, когда ген-диссоциатор отделился от гена окраски по отношению ко времени образования зерна, возникают большего или меньшего размера окрашенные сектора или точки. Чем на более ранней стадии закладки зерна произошел отрыв гена-диссоциатора, тем окрашенные пятна (сектора) будут крупнее, чем позднее — тем мельче.

Итак, в этих блестящих экспериментах, начавшихся в конце 30-х годов, впервые оказалось подвергнутым сомнению представление о стабильности генетического аппарата. А ведь оно считалось одним из фундаментальных в генетике. Результаты опытов Б. Макклинток не укладывались в традиционные представления о генетических картах по Моргану. Думаю, вам понятно, сколько отваги понадобилось исследовательнице, чтобы решительно «замахнуться» на классику и классиков. Для этого прежде всего необходимо было углубленно изучить обнаруженное явление. А во-вторых, ответить на вопрос, абсолютно ли независим этот «прыгающий» ген-диссоциатор, является ли он диктатором (когда хочу, тогда и «оторвусь» или «прыгну» на другое место, то есть изменю окраску зерна)? Оказалось, нет. И Б. Макклинток открывает другой ген, назвав его геном-активатором. Как оказалось, именно этот ген контролирует способность гена-диссоциатора вызывать разрывы хромосом.

В общем, работы ученой еще раз подтвердили давно известное правило: на каждый яд существует противоядие.