Кошки и гены - Павел Бородин

Поэтому я в основном сохранил текст первого издания, удалив из него устаревший материал и добавив новые данные. В частности, я убрал из нового издания описание стандартов кошачьих пород. В свое время я сделал его по просьбе издателя, но без всякого удовольствия, поскольку этим материалом не владел совершенно. Мне это описание никогда не нравилось, а специалистам-фелинологам оно понравилось и того меньше. В своих рецензиях и сетевых комментариях они этот раздел дружно ругали и правильно делали. Сейчас о породах и их характеристиках много и хорошо написано настоящими специалистами. Вот их и читайте.

Зато я добавил сведения о расшифровке генома кошки и о том, что из этого последовало для понимания устройства генов, в том числе и генов, влияющих на окраску и длину шерсти. Я вставил рассказ о клонировании и получении генетически модифицированных кошек. Я полностью переписал в свете новых открытий родословную млекопитающих вообще и семейства кошачьих, в частности, и полностью переделал рисунки.

Глава 1 ГЕНЫ И ХРОМОСОМЫ

Вот ведь что странно. Когда физик пишет популярную книгу об элементарных частицах, от него никто не требует начинать с объяснения того, что такое молекула, атрм, атомное ядро. Считается, что все это и так знают. Но любая попытка писать о современных проблемах генетики, не объяснив сначала, что такое гены и хромосомы, решительно пресекается редактором и рецензентами.

Нет, — говорят они, — так непонятно.

Но как же, ведь и устройство ДНК, и законы Менделя учат в школе!

Это ничего не значит. Мало ли чему учат в школе. Вот я, например, — говорит редактор, — понятия не имею о том, что такое гетерозигота и чем она отличается от гомозиготы.

Но ведь чтобы это все объяснить, — начинаю оправдываться я, — нужно написать отдельную большую книгу вовсе не о том, о чем хочу написать я.

А вы коротенько, в первой главе объясните все фундаментальные понятия, а потом уж пишите, что хотите про ваших кошек. Тогда народу будет понятно.

И они, видимо, правы. О том, что такое гены, приходится объяснять еще и еще раз. Мы, действительно, больше знаем о сигма-минус-гиперонах, которые никак не влияют на нашу повседневную жизнь, чем о генах, от которых она, наша жизнь и жизнь наших котов, полностью зависит. Необходимо, чтобы о них на самом деле знали все. Незнание в этой области слишком дорого нам обходится. Мы платим за нашу неграмотность по самому высокому счету: здоровьем и счастьем наших детей, нашим семейным благополучием.

Простой и не самый драматичный пример из моей практики.

Много лет назад я принимал участие в учебной телевизионной передаче о законах Менделя. Там я показывал, таская за хвосты перед камерой черных и белых мышей, как наследуется окраска шерсти. Прошло два года с момента съемок. Передача уже несколько раз вышла в эфир, и вот мне пришло письмо.

«Уважаемый ведущий передачи по общей биологии! Мы с мужем смотрели конец вашей передачи о том, когда рождаются светлые и темные потомки. Мой муж сделал вывод, что от темноволосого отца может родиться только темный потомок. У него волосы темно-русые, я сама блондинка, и сын мой родился светловолосым. И вот теперь мой муж утверждает, что это не его сын. О рождении второго ребенка я и думать боюсь: вдруг он будет темным. Как я тогда объясню, почему первый светлый? Помогите мне, пожалуйста».

Вот такое письмо, и пустой конверт приложен с обратным адресом. И все это после передачи, где я полчаса доказывал, что при скрещивании двух гетерозиготных черных мышей вероятность рождения белого потомка равна 25%! А от скрещивания гетерозиготы с гомозиготой по альбинизму половина потомков будут белыми!

Тогда я написал этой женщине подробное письмо, в котором со ссылкой на учебник биологии для 9 класса объяснял, почему ребенок родился светловолосым. Через две недели я получил ответ с «огромным спасибо». Мне кажется, я не так уж мало сделал в своей жизни, если благодаря моему письму — благодаря моей науке — восстановился мир хотя бы в одной семье. Но, наверное, я могу сделать больше, если еще раз объясню законы наследования тем, кто хочет прочесть эту книжку.

Да, я раскрываю карты: я использую котов как приманку, чтобы вы прочитали о том, что важно для вашего благополучия не меньше, чем для благополучия потомков вашего кота. Ибо законы наследования, принципы организации генетического материала одинаковы и для человека, и для кота, и для гороха. Вы в этом убедитесь, если последуете за мной.

Итак, начнем.

Тонкая и такая, казалось бы, непрочная связь между поколениями осуществляется через половые клетки. Эта эстафета жизни началась в незапамятные времена и не прерывалась ни разу. На это указывает тот простой факт, что мы с вами живы. И живы наши коты. И мы, и они получили эту эстафету от наших далеких предков, которые бегали по лесам 100 миллионов лет назад.

Сперматозоид и яйцеклетка содержат всю информацию, необходимую для построения нового организма со всей его сложнейшей анатомией, физиологией, поведением. Вы, конечно, слышали, что носителем этой информации является молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). К ней мы еще вернемся.

А сейчас возьмите на руки вашего кота. Взяли? Посмотрите на него внимательно. Какой он у вас — черный, серый, рыжий? Будем надеяться, что не белый. Нет, в белом коте нет ничего плохого. Просто я сейчас хочу поговорить о том, почему шерсть вашего кота окрашена. Потому что в специальных клетках его организма — меланоцитах — синтезируется пигмент меланин. Он образуется из тирозина — аминокислоты, которую кот получает с пищей, — в результате длинной цепи последовательных превращений. Каждое из этих превращений катализируется своим белком — ферментом. Один из них, наиболее важный, называется тирозиназой.

Откуда берется этот белок? Мы знаем, что белки — это сложные последовательности относительно простых органических молекул — аминокислот. Именно набор аминокислот и последовательность их объединения в белке определяют его биологическую активность. Точно так же, как смысл тех слов, которые я сейчас пишу, определяется набором и последовательностью букв в них. В нашем алфавите 33 буквы. Белковый алфавит состоит из 20 аминокислот. Замена одной из аминокислот в белке на другую часто приводит к таким же серьезным последствиям для его функции, как замена одной буквы в слове для его смысла. Так, если заменить одну аминокислоту в тирозиназе — белке, о котором мы только что говорили, — он окажется неспособным превратить тирозин в меланин, и кот будет белым. Такие замены называют мутациями, и к ним мы еще не раз будем возвращаться. В общем-то, вся эта книга — о мутациях у кошек.

Пока же продолжим анализ нашего белка. Что задает последовательность аминокислот в нем? Откуда меланоцит знает, что ему нужно сшивать именно эти аминокислоты именно в такой последовательности, чтобы получилась тирозиназа?

В каждой клетке есть специальные устройства для синтеза белков — рибосомы. Это своего рода станки с программным управлением. Роль программы выполняет информационная рибонуклеиновая кислота (иРНК). Это длинная молекула, состоящая из азотистых оснований. Их четыре: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и урацил (У). Азотистые основания соединены друг с другом в длинную цепь. Роль звеньев в цепи РНК выполняют рибоза и фосфатные остатки. Последовательность оснований в РНК и служит программой для кодирования набора и последовательности аминокислот в белке. Но что же получается? Аминокислот 20, а азотистых оснований всего четыре. Как регулируется их соответствие? Почти так же, как соответствие 33 букв алфавита с двумя знаками — точкой и тире в азбуке Морзе.

У всех живых организмов определенной тройке (триплету — так научней) оснований в иРНК — соответствует определенная аминокислота в белке. Триплет УУГ соответствует лейцину, ГАГ — глутаминовой кислоте, и так далее. Сейчас генетический код — то есть порядок соответствия аминокислот триплетам азотистых оснований — детально расшифрован, и вы можете найти его в любом учебнике.

Этот код универсален: принципы кодирования одинаковы и у нас с вами, и у наших котов, и у всех прочих обитателей Земли. Из этого следует, между прочим, что если вы подсунете кошачьей рибосоме человеческую РНК, то она (кошачья рибосома) без тени сомнения построит в кошачьей клетке человеческий белок. И наоборот. Хорошо это или плохо? Ответ диалектический: когда как. Но к этому мы тоже еще вернемся.

Теперь же зададим следующий вопрос. Что определяет последовательность оснований в РНК? Ответ вы знаете из школьного учебника. РНК синтезируется на ДНК.

Именно ДНК является главным носителем генетической информации. Гены — это фрагменты ДНК, ответственные за синтез определенных молекул РНК, которые в свою очередь участвуют в синтезе определенных белков или любым другим путем регулируют биохимические процессы в клетках. Поскольку же все признаки любого организма — это, в конечном счете, результаты биохимических превращений веществ, то справедливо будет утверждение, что гены кодируют развитие признаков.