Век генетики: эволюция идей и понятий

На заре молекулярной генетики был распространен тезис: "что верно для бактерии, то верно для слона". Теперь этот тезис можно перефразировать: "что верно для бактерии, неверно даже для дрожжей". Открыто удивительное разнообразие в организации и функционировании наследственного аппарата, начиная от вирусов и кончая высшими эукариотами. В статье с характерным названием "Новые выкрутасы ДНК" научный обозреватель журнала "Scientific American" приводит характерные слова одного из основателей молекулярной генетики, нобелевского лауреата Джошуа Ледерберга: "Теперь следует считать большим везением, что нам вообще удается найти какие-либо обобщения. Невероятно, чтобы мы отыскали какие-либо общие принципы, которые имели бы абсолютное универсальное действие" (Rennie J., 1993).

В генетике и биологии, изучая разнообразие форм живых организмов на всех уровнях их организации, разумно, видимо, руководствоваться принципом, который давно сформулирован религиозными мыслителями и на который постоянно указывал А. А. Любищев: "единство целого при свободе частей". Так организована и функционирует и клетка в целом, и ее наследственная система. Таков же принцип организации совершенного человеческого общества.

Структура и функция генома, характер его изменчивости — лишь частный случай биологической организации и биоразнообразия. Прогресс знаний в этой области может быть основан лишь на гармонии рационального, эмоционального и интуитивного способов научного познания (Баранцев, 1994). Изучение истории генетики, особенно в ее взаимодействии с эволюционной проблематикой, показывает эвристичность гносеологических принципов, развитых М. Полани, П. Фейерабендом, а в отечественной философии науки — А. А. Любищевым, Ю. А. Шрейдером, Р. Г. Баранцевым, на которые во многом опирался автор.

Обосновано положение, что каждое новое открытие в генетике, начиная с законов Грегора Менделя, мутационной теории Гуго де Фриза, работ В. Иогансена, Н. И. Вавилова, С. С. Четверикова может быть представлено как ограничение тех или иных постулатов классической дарвиновской концепции или селектогенеза. Прежде всего это касается ограничения положения о ведущей роли отбора. Возникшая в 30-е годы эволюционная концепция (СТЭ), объединившая селектогенез с хромосомной теорией наследственности, требует в этом смысле пересмотра ввиду очевидной неполноты последней и серии открытий, приведших к представлению о динамичном геноме.

Одно из важных концептуальных положений современной генетики состоит в открытии способности наследственной системы к "естественной генетической инженерии" (термин J. Shapiro). Клетка в ответ на вызов среды переходит на режим генетического поиска и реорганизации структуры и функции генома. Проблему возникновения спонтанных наследственных изменений следует рассматривать в аспекте взаимодействия в системе среда — факультативные — облигатные элементы.

Реакция клеточного генома на вызов среды (в широком смысле слова) двухэтапна. В ответ на относительно слабые (немутационные) воздействия среды реагирует сначала подсистема факультативных элементов, в которой возникают вариации в их числе и топографии. Эти изменения пограничны между наследственными и ненаследственными и обратимы. И лишь на втором этапе изменения затрагивают гены и генные комплексы. Многие транспозоны эукариот организованы как эпигены и имеют динамические механизмы авторегуляции их числа и активности. В рамках вариационной и эпигенетической изменчивости возможно наследование признаков, модифицированных у особей в ходе онтогенеза. В современной эволюционной генетике открыты автогенетические механизмы, которые могут определять направление и ход эволюции в разных филетических линиях. Одним из таких автогенетических механизмов является наращивание ДНК и увеличение доли факультативных элементов в геноме. Это создает основу для эволюционного потенциала, которым обладают виды с большим геномом, и последующего "сброса" ДНК. Перераспределения в составе и топографии облигатных и факультативных элементов изменяют характер генной регуляции и представляют собой характерную особенность процесса макроэволюции.

Наблюдаемые регулярно в природе активация мобильных элементов, а также характер их транспозиций в онтогенезе, снимают выдвигавшиеся ранее возражения против гипотез сальтационного видообразования, основанных на быстрой реорганизации генома и характера его морфогенетической регуляции, на возникновении макромутаций или системных мутаций.