8.1.4. Многообразие живых организмов — основа организации и устойчивости биосферы. Биоразнообразие нашей планеты (5).

Сколько всего видов живых организмов населяет Землю? К концу XX века описано около 2 млн видов животных, примерно 0,5 млн видов растений, свыше 100 тыс. видов грибов, 40 тыс. видов простейших. И эти цифры, наверняка, не окончательные. Количество известных видов увеличивается, прежде всего, за счет насекомых: их уже описано более 1,5 млн и каждый год открывают до 2 тыс. новых. Пополняются новыми видами и списки рыб, червей и грибов. Среди млекопитающих и птиц такие открытия происходят реже, но все-таки и здесь случаются сенсации. Обычно сообщения о новых животных или пернатых приходят из джунглей — южноамериканских, африканских или азиатских. В 1993 г. во Вьетнаме, например, обнаружили новый вид антилопы.

Специалисты склоняются сейчас к цифре 5–6 млн: столько видов всех организмов, существующих в природе. Большая часть их еще неизвестна науке.

Число видов какой-либо группы организмов (например, грибов, цветковых растений или млекопитающих) в пределах одного района или всей планеты называют видовым разнообразием. А совокупность всех разновидностей живых существ Земли, образованных ими сообществ и экосистем именуют биологическим разнообразием, или биоразнообразием.

В разных регионах Земли степень видового разнообразия различна. Биологическое разнообразие животных увеличивается от полюсов к экватору и достигает своего пика в тропиках. В джунглях бассейна реки Амазонки насчитывается свыше 1,6 видов птиц, а в лесу на 1 га живут более 40 тыс. видов насекомых и других беспозвоночных, таких, как пауки и многоножки.

Велико биоразнообразие в морях и океанах, особенно в теплых, при этом наиболее богаты прибрежные воды, где глубина не боле 200 м. Правда, отдельные виды рыб, моллюсков и червей живут даже на дне океанских впадин, на глубине более 10 км. Каждый глубоководный трал, опущенный океанологами, как правило, приносит представителей все новых видов и даже родов из семейства членистоногих, моллюсков, рыб, иглокожих, червей. Недаром некоторые исследователи считают, что недра океана известны людям меньше, чем поверхность Луны.

Жизнь кипит даже около «курильщиков» — скважин на океанском дне, откуда постоянно выбрасываются насыщенные солями жгучие растворы температурой 300–400°С. Отдельные виды моллюсков, губок и других организмов умудряются выживать в нескольких десятках сантиметров от этих скважин, где дно нагревается до 50–60°С.

8.1.5. Многообразие живых организмов — основа устойчивости биосферы (10). Современное естествознание в ходе изучения биоценозов вводит новое понятие «коэволюция», означающее взаимное приспособление. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере — результат единой эволюции взаимодействующих биосистем — коэволюции. Коэволюция проявляется в тонкой взаимной приспособляемости видов, во взаимодополнении живых систем. В конечном счете коэволюция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции коэволюции. Согласно ей, многообразие живых организмов — это основа организации и устойчивости биосферы. Каждый биологический вид выполняет свою функцию в биосферном циркулировании вещества, энергии, в обмене информацией и осуществлении обратных связей. В связи с этим очевидна опасность уменьшения численности видов живых организмов и сокращения генофонда, которые непрерывно происходят под все возрастающим давлением человеческой цивилизации на природу.

Глубокая, фундаментальная взаимосвязь компонентов биосферы делает ее похожей на единый живой организм, который, родившись практически одновременно с Землей, непрерывно эволюционирует. Планетарные масштабы этой эволюционирующей системы и одновременно ее схожесть с живым организмом определяют место биосферы как особого уровня организации живой материи.

Основатель фонда научных исследований, где ведутся разработки по устойчивому развитию сельского хозяйства и биологии моря, лауреат международной премии в области охраны окружающей среды за 1994 г., М. Шваминатхан (Индия) в своей статье, опубликованной в журнале «Наша планета» (№ 4 за 1994 г.), обращается к правительствам разных стран и международным правительственным организациям с призывом к объединению усилий по сохранению биоразнообразия: «В будущем столетии нам предстоит производить больше продовольственных товаров, технических волокон, древесного топлива и других видов сельскохозяйственной продукции на меньшей территории и при более ограниченном расходе воды. Чтобы не обречь человечество на голод, мы должны сохранять и поддерживать биоразнообразие и использовать его по принципу справедливости.

Потеря даже одного гена или вида ограничивает наши будущие возможности: под угрозой оказывается не только обеспечение людей продовольствием, но и наша способность справиться с новыми ситуациями, будь то климатические изменения, повышение уровня моря или увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения в результате разрушения озонового слоя. К тому же утрата генофонда происходит в то время, когда экономическая и экологическая значимость биоразнообразия существенно возросла благодаря достижениям биотехнологии…

По окончании эпохи «холодной войны» и апартеида появилась надежда, что государства обратят внимание на проблему сохранения генофондов и что их сотрудничество в этой области будет более тесным. Мы начинаем понимать, что лучшее будущее всего человечества невозможно без лучшего настоящего…

Наша основная задача состоит в необходимости разработать систему, обеспечивающую признание и вознаграждение усилий всех, кто помог сберечь генетическое разнообразие растений и животных для будущих поколений, а также стимулирование и вознаграждение научных исследований, направленных на использование генетических ресурсов для стабильного производства продовольствия и экономического процветания.

Необходимо также срочно принять меры к спасению растений и животных, занесенных в Красную книгу. Времени на размышление уже не остается» (5).

8.1.6. Потери в биологическом разнообразии. Международная охрана биологического разнообразия планеты. Как-то ученые попробовали оценить потери в биологическом разнообразии начиная с 1600 г. Результаты их ошеломили: за 400 лет безвозвратно исчезли 83 вида млекопитающих, 113 видов птиц (по другим данным — 165 видов и подвидов), 21 вид рептилий, 23 вида рыб и 384 вида высших растений. И ведь этот печальный список наверняка не полон: многие животные и растения тропических стран исчезли прежде, чем были обнаружены учеными, так что их гибель уже невозможно учесть. Если естественное вымирание животных в последние 100 млн. лет приводило к исчезновению одного вида за каждое тысячелетие, то с 1600 г. один вид исчезал каждые десять лет! А в конце XX века планета теряет один вид позвоночных животных ежегодно.

По самым скромным подсчетам, виды, которые пока еще не исчезли, но стали редкими и не смогут выжить без надежной охраны, занесены в Красные книги:

• Красную книгу Международного союза охраны природы,

• Красные книги отдельных государств,

• Красные книги отдельных областей и районов.

В настоящее время под угрозой исчезновения находится почти 20 тыс. видов растений (7,5% от числа всех известных видов), 320 видов рыб, 48 амфибий, 1355 видов рептилий (т. е. каждый пятый), 924 и 414 видов птиц и млекопитающих соответственно (каждый десятый).

Можно спросить: «Ну и что произойдет, если эти виды исчезнут? Ведь исчезли сотни других, а мы этого почти не заметили. Что страшного случится от потери нескольких видов, известных лишь специалистам?» На этот вопрос убедительно отвечает экология: исчезновение даже незаметных для человека видов нарушает тонкий природный баланс, складывавшийся миллионы лет. «Обедневшие» экосистемы становятся неустойчивыми и подверженными разрушению при любом изменении внешних условий. От одного исчезнувшего вида тянется скрытая цепочка последствий, подчас опасных не только для природы, н

Заповедник — участок земли либо водного пространства, в пределах которого весь природный комплекс полностью и навечно изъят из хозяйственного использования и находится под охраной государства.

Заказник — территория (акватория), на которой при ограниченном использовании природных ресурсов временно охраняются отдельные виды животных, растений, водные, лесные, земные объекты и т. д. В нашей стране существуют охотничьи, рыбохозяйственные и другие заказники.

Национальный парк — территория (акватория), на которой охраняются ландшафты и уникальные объекты природы. От заповедников отличаются допуском посетителей для отдыха (17).

о и для человечества.

К счастью, уже не только ученые-экологи, но и большинство далеких от науки людей поняли, что биологическое разнообразие планеты нуждается в охране и что вред, наносимый ему, может обернуться непоправимой бедой для человечества.

Для сохранения богатства при­роды практически во всех странах мира созданы заповедники, заказники и национальные парки. На их территории запрещены любая хозяйственная деятельность и тем более охота. Здесь животному и растительному миру ничто не угрожает. Только в России существует более 90 заповедников и 30 национальных парков. А в некоторых странах, например Коста-Рике, более 1/4 всей территории занимают охраняемые природные зоны.

Однако этих усилий еще недостаточно. Ученые сформулировали важнейший принцип: охрана природы должна быть повсеместной. Надо не только расширять сеть заповедников, но одновременно добиваться, чтобы отходы не загрязняли Землю. Надо заботиться о каждом дереве, каждой птице.

К подписанной в 1973 г. Конвенции о международной торговле видами дикой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения, запрещающей международную торговлю исчезающими видами и ограничивающей международную торговлю видами, если опасность исчезновения для них не исключена, в настоящее время присоединились 123 страны (5).

В 1992 г. в Рио-де-Жанейро (Бразилия) была подписана Международная конвенция о биологическом разнообразии. В ней выражена решимость — общими усилиями сохранять и поддерживать богатство всего живого.

Изображение симпатичного бамбукового медведя панды можно встретить в самых разных уголках планеты — от тропических лесов Амазонки до льдов российской Арктики. Английская аббревиатура WWF расшифровывается как World Wildlife Foundation — Всемирный фонд дикой природы. Этот благотворительный фонд, созданный группой биологов — энтузиастов разных национальностей в 1961 г., к концу XX века стал одной из самых влиятельных и авторитетных неправительственных организаций, занимающихся охраной природы. Фонд объединяет 25 национальных отделений в разных странах и более 5 млн. членов. Многие национальные отделения возглавляют представители королевских домов Европы, а президентом Всемирного фонда является герцог Эдинбургский принц Филипп, супруг королевы Великобритании Елизаветы II. В 1993 г. представительство фонда открылось и в России.

Главная задача фонда — собирать пожертвования частных лиц и организаций и финансировать научные исследования, образовательные программы и иную деятельность, направленную на то, чтобы сохранить биологическое разнообразие на Земле, рационально использовать природные ресурсы, прекратить загрязнение окружающей среды и т. д. Ежегодно фонд дикой природы собирает и тратит более 270 млн долларов. Средства помогают поддерживать существующие заповедники, создавать новые, бороться с незаконной торговлей дикими животными, сохранять редкие и исчезающие виды животных почти в 100 странах мира. Десятки подобных проектов осуществляются и в России.

В продолжение этой работы в странах Европы в 1995 г. на Конференции министров окружающей среды европейских стран в Софии была принята «Общеевропейская стратегия сохранения биологического и ландшафтного разнообразия». Это была первая попытка координации охраны природы в Северной Евразии. При создании первого плана действий стратегии на всю эту территорию были перенесены проблемы и подходы к их решению, специфические для Западной Европы. Но у Восточной Европы и Азии есть свои особенности. Это не было в должной мере учтено при создании первого плана действий стратегии. Для более эффективной совместной работы во всем регионе этот недостаток следовало устранить.

На Конференции министров окружающей среды европейских стран, состоявшейся в июне 1998 г. в городе Орхус (Дания) была выработана совместная стратегия охраны природы. Там были отмечены особенности проблемы сохранения биоразнообразия для Северной Евразии и выработаны основные принципы сохранения природы, которые необходимо соблюдать при объединении усилий всех 54 стран, расположенных на этой территории:

• охрана наиболее уязвимых экосистем,

• охрана и восстановление нарушенных экосистем,

• сохранение территорий с наибольшим видовым разнообразием,

• сохранение неповрежденных эталонных, типичных для разных биомов природных комплексов,

• ответственность за сохранение природы и ее ресурсов должна распространяться на экономические и производственные отношения всех прямых и косвенных природопользователей на всем пространстве региона.

Природные ресурсы Северной Евразии — это общечеловеческое достояние, требующее бережного и ответственного отношения.

8.1.7. Генетика и эволюция. Содержание теории эволюции сегодня невозможно представить без анализа роли в ней генов, управляющих функционированием каждой клетки, каждого живого органа. Механизм передачи наследственной информации изучается генетикой. Генетика изучает законы наследственности и изменчивости, лежащие в основе эволюции органического мира и деятельности человека по созданию новых сортов культурных растений и пород домашних животных. Успехи генетики обусловили раскрытие механизма воспроизводства и эволюции жизни на молекулярном уровне.

И

Для пояснения разницы между генотипом и фенотипом опишем опыт — корень одуванчика разрезали пополам. Одну его половину высадили на равнине в условиях высокой влажности, выросло растение с крупными листьями, длинными цветоносами. Другую половину высадили в горах. Выросло маленькое растение с мелкими листьями, с очень коротким цветоносом. Наследственность у них одинаковая, т.е. один и тот же генотип, а вот фенотип, т.е. набор внешних и внутренних признаков, разный, т. к. были разные условия произрастания.

стоки генетики. Открытие Г. Менделя. Истоком гене­тики считают открытие австро-венгерским исследователем Грегором Иоганном Менделем (1822–1884) в 1865 г. корпускулярной природы наследственности. Мендель, проводя опыты по скрещиванию разновидностей гороха, осторожно, но твердо сформулировал выводы своих опытов, которые считаются основными для классической генетики. Для своих опытов Мендель выбирал разновидности гороха с резко различными признаками, а затем их скрещивал. Он понял, что в клетках организмов есть какие-то передаваемые по наследству частицы, зачатки, определяющие признаки организма. Мендель назвал их факторами — это определение в 1909 году было заменено словом гены. Один ген организм потомка получает от отца, другой — от матери. Совокупность генов, которую организм получает от родителей, составляет его генотип. Совокупность внешних и внутренних признаков его фенотип. Гены различаются по силе воздействия на признаки получившего их потомства. «Сильные» или «доминантные» гены подавляют действия «слабых», «рецессивных».

Свои выводы Мендель обобщил в виде трех законов.

Первый закон. При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (или высокие, или низкие), отличающихся друг от друга парой возможных признаков, все первое поколение гибридов окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей. Выбор этого признака определяется тем, какой из генов является более сильным (доминирующим), а какой — более слабым (рецессивным).

Второй закон. При скрещивании двух гетерозиготных особей как двух потомков первого поколения признаки расщепляются в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

С вязь между поколениями при половом размножении осуществляется через гаметы.

Гомозиготные особи — такие особи, которые не обнаруживают в потомстве расщепления и сохраняют свои признаки в чистом виде.

Гетерозиготные особи — особи, которые в потомстве обнаруживают явление расщепления (т. е. являются по наследственным зачаткам гибридными).

Гены, определяющие развитие взаимоисключающих признаков, составляют пары (см. рисунок, иллюстрирующий 2-й закон Менделя). Парные гены называют аллельными. Например, гены желтой и зеленой окраски семян гороха — это аллельные гены (аллели). Аллельные гены располагаются в гомологичных, т. е. парных хромосомах.

Третий закон. При скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам возможных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всевозможных сочетаниях.

Этот закон указывает на статистический, вероятностный характер наследственности.

В 1909 г. Вильгельм Иогансен (1857–1927), датский биолог, ввел основополагающие термины генетики (ген, генотип и др.) и придал модели Менделя четкую форму. В то время понятие «ген» не связывалось с каким-то объектом клетки, ген просто обозначал единицу наследственного отличия. Отождествление гена с частью хромосом было сделано позже американским биологом Томасом Морганом (1866–1945).

Хромосомная теория наследственности. Закон Моргана. После Менделя многие ученые проводили опыты, и его законы подтверждались. Но Моргану и его ученикам удалось существенно дополнить эти законы. Ими были обнаружены наследственные признаки, которые передавались потомству целой группой, не расщепляясь. Ученые назвали такие признаки комплексом, или группой сцепления. В половой клетке мушки-дрозофилы, в частности, были обнаружены три большие группы «сцепленных» наследуемых признаков и одна маленькая. В половой клетке (получившей название гаметы) дрозофилы исследователи нашли четыре хромосомы: три большие и одну маленькую. Это совпадение послужило для ученых еще одним доказательством того, что вещество, передающее программу наследования признаков, содержится в хромосомах. Хромосомы, где гены, передающие признаки от организма родителей к потомкам, нанизаны, как бусины на нитку, стали сравнивать с телеграфной лентой, на которой они расположены линейно друг за другом. Исходя из того, что у любого организма признаков много, а число хромосом невелико и, следовательно, в хромосоме много генов, Морган выявил закономерность наследования признаков, гены которых находятся в одной хромосоме, — они и наследуются совместно. Эта закономерность называется законом Моргана для сцепления генов.

В 1933 г. Морган был удостоен Нобелевской премии за создание хромосомной теории наследственности.

Химический язык жизни. Структура ДНК (9). Развитие молекулярной генетики раскрыло химическую природу генов как части молекулы ДНК с особым набором мономеров — нуклеотидов, последовательность которых образует генетический код.

Хранение и передачу наследственной информации в живых организмах обеспечивают природные органические молекулы — нуклеиновые кислоты. Различают их две разновидности — дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК).

В состав ДНК входят азотистые основания аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц), дезоксирибоза (С₅Н₁₀О₄) и остаток фосфорной кислоты. Это соединение носит название нуклеотида (см. рис. 14). В одну молекулу может входить 10⁸ и более нуклеотидов.В состав РНК вместо тимина входит урацил (У), вместо дезоксирибозы — рибоза (С₅Н₁₀О₅).

М олекулы ДНК содержатся в хромосомах ядер живых организмов, в эквивалентных структурах митохондрий, хлоропластов, в прокариотных клетках и во многих вирусах. По своей структуре молекула ДНК похожа на двойную спираль, чем-то напоминающую скрученную веревочную лестницу. Структурная модель ДНК в виде двойной спирали впервые предложена в 1953 г. американским биохимиком Джеймсом Дьюи Уотсоном (р. 1928) и английским биофизиком и генетиком Френсисом Харри Криком (р. 1916). Эти ученые удостоены вместе с английским биофизиком Морисом Уилкинсоном (р. 1916), получившим рентгенограмму ДНК, Нобелевской премии 1962 г.

Нуклеотиды соединяются в цепь посредством ковалентных связей. Образованные таким образом цепи нуклеотидов объединяются в одну молекулу ДНК по всей длине водородными связями: адениновый нуклеотид одной цепи соединяется с тиминовым нуклеотидом, а гуаниновый — с цитозиновым. При этом аденин всегда распознает только тимин и связывается с ним, и наоборот. Подобную пару образуют гуанин и цитозин.

Т акие пары оснований, как и нуклеотиды, называются комплементарными, а сам принцип формирования двухцепочной молекулы ДНК — принципом комплементарности. Число нуклеотидных пар, например, в организме человека составляет 3–3,5 млрд.

ДНК — материальный носитель наследственной информации, которая кодируется последовательностью нуклеотидов. Расположение четырех типов нуклеотидов в цепях ДНК определяет последовательность аминокислот в молекулах белка, т. е. их первичную структуру. От набора белков зависят свойства клеток и индивидуальные признаки организмов. Определенное сочетание нуклеотидов, несущих информацию о структуре белка, и последовательность их расположения в молекуле ДНК образует генетический код. Ген — единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо признака. Она занимает участок молекулы ДНК, определяющий структуру одной молекулы белка. Совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом организма, называется геномом, а генетическая конституция организма (совокупность всех его генов) генотипом. Нарушение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК, а следовательно, в генотипе приводит к наследственным изменениям в организме — мутациям.

Г

Интерферон — защитный белок, вырабатываемый клетками млекопитающих и птиц в ответ на заражение их вирусами, неспецифический фактор противовирусного иммунитета. Используется для профилактики и лечения вирусных болезней, например гриппа.

Инсулин — белковый гормон животных и человека, вырабатываемый поджелудочной железой. Понижает содержание сахара в крови, задерживая распад гликогена в печени и увеличивая использование глюкозы мышечными и другими клетками. Недостаток инсулина приводит к сахарному диабету.

енетический код обладает удивительными свойствами. Главное из них — триплетность: одна аминокислота кодируется тремя рядом расположенными нуклеотидами — триплетом, называемым кодоном. При этом каждый кодон кодирует только одну аминокислоту.

Другое не менее важное свойство — код един для всего живого на Земле. Это свойство генетического кода вместе со сходством аминокислотного состава всех белков свидетельствует о биохимическом единстве жизни, которое, по-видимому, отражает происхождение всех живых существ от единого предка.

Для молекул ДНК характерно важное свойство удвоения — образования двух одинаковых двойных спиралей, каждая из которых идентична исходной молекуле. Такой процесс удвоения молекулы ДНК называется репликацией. Репликация включает разрыв старых и формирование новых водородных связей, объединяющих цепи нуклеотидов. В начале репликации две старые цепи начинают раскручиваться и отделяться друг от друга. Затем по принципу комплементарности к двум старым цепям пристраиваются новые. Так образуются две идентичные двойные спирали. Репликация обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК, и передает ее по наследству от поколения к поколению.

Кодирование генетической информации и репликация молекул ДНК — два важнейших взаимосвязанных процесса, составляющих основу развития и воспроизведения живых организмов.

8.1.8. Генная инженерия. В настоящее время перед наукой открылась возможность не только изучать генетический механизм, но и влиять на саму наследственность на молекулярном уровне. Эту возможность реализует новое направление молекулярной биологии — генная инженерия, разрабатывающая методики целенаправленного манипулирования информационными макромолекулами живых систем. В последнее время это направление называется генной технологией (7).

П

Сравнительно недавно была поставлена задача — определить, кому принадлежат останки, найденные в захоронении под Екатеринбургом. Царской ли семье, расстрелянной в этом городе в 1918 г.? Или слепой случай собрал в одну могилу такое же число мужских и женских останков? Ведь в годы Гражданской войны погибли миллионы... Образцы останков были отправлены в английский центр судебно-медицинской экспертизы — там уже накоплен большой опыт генного анализа. Из костной ткани исследователи выделили молекулы ДНК и провели анализ. С точностью 99% установлено: в исследуемой группе находятся останки отца, матери и их трех дочерей. Но может быть, это не царская семья. Предстояло доказать родство найденных останков с членами английского королевского дома, с которым Романовы связаны довольно близкими родственными узами. Анализ подтвердил родство погибших с английским королевским домом, и служба судебно-медицинской экспертизы сделала заключение: найденные под Екатеринбургом останки принадлежат царской семье Романовых.

ервым с помощью генной инженерии был получен инсулин, затем интерферон, потом гормон роста. Позже благодаря вмешательству в конструкцию ДНК были изменены качества десятков пород животных и сортов растений, многие из которых внедрены в сельскохозяйственное производство. Например, уже используются сорта генетически модифицированного картофеля, устойчивые против бича картофельных плантаций — колорадского жука. Необходимо отметить, что пока не ясны возможные отдаленные последствия употребления в пищу сельхозпродуктов, полученных с помощью генной инженерии.

Есть и другие направления практичес­кого использования ге­не­тики.

Проведенные в последнее время исследования показали, что на­следственный материал не стареет. Генетический анализ эффективен даже в том случае, когда молекулы ДНК принадлежат весьма далеким друг от друга поколениям.

Одно из чудес природы — индивидуальная неповторимость каждого живущего на Земле человека. «Не сравнивай — живущий несравним», — писал Мандельштам. Ученым долгое время не удавалось найти ключ к разгадке индивидуальности человека. Сейчас известно, что вся информация о строении и развитии живого организма «записана» в его геноме.

Ученые наблюдают огромное разнообразие белков, из которых построены живые организмы, и удивительное однообразие кодирующих их генов. Разумеется, в геноме каждого человека должны быть какие-то области, определяющие его индивидуальность. Долгий поиск увенчался успехом — в 1985 г. в геноме человека обнаружены особые сверхизменчивые участки — мини-сателлиты. Они оказались настолько индивидуальны у каждого человека, что с их помощью удалось получить своеобразный «портрет» его ДНК, точнее, определенных генов. Как же выглядит этот портрет? Это сложное сочетание темных и светлых полос, похожее на слегка размытый спектр, или на клавиатуру из темных и светлых клавиш разной толщины. Такое сочетание полос называют ДНК-отпечатками, по аналогии с отпечатками пальцев.

С помощью отпечатков ДНК можно провести идентификацию личности гораздо более точную, чем это позволяют сделать традиционные методы отпечатков пальцев и анализ крови. Причем ответ генной экспертизы исключает слово «возможно». Вероятность ошибки чрезвычайно мала. Таким эффективным методом экспертизы уже пользуются криминалисты. С помощью ДНК-отпечатков можно расследовать преступления не только настоящего времени, но и далекого прошлого. Генная экспертиза по установлению отцовства — наиболее частый повод обращения судебных органов к генетической дактилоскопии. В судебные учреждения обращаются мужчины, сомневающиеся в своем отцовстве, и женщины, желающие получить развод на основании того, что их муж не отец ребенка. Идентификацию материнства можно проводить по отпечаткам ДНК матери и ребенка в отсутствии отца, и, наоборот, для установления отцовства достаточно ДНК-отпечатков отца и ребенка. Генетиков всего мира интересуют сейчас прикладные аспекты генетической дактилоскопии. Обсуждаются вопросы паспортизации по отпечаткам ДНК преступников-рецидивистов, введения в картотеки следственных органов данных об отпечатках ДНК наряду с описанием внешности, особых примет, отпечатков пальцев.

Таким образом, сразу же после своего возникновения генная инженерия стала не только одним из самых перспективных направлений прикладной биологии, но также источником совершенно новых и глубоких этических, моральных и юридических проблем.

Американский ученый Лука Кавалли-Сфорса, занимаясь на протяжении многих лет изучением различий в генетических популяциях, пришел к выводу, что деление людей по расовым признакам противоречит самой природе человечества.

Расовой теорией пользовались нацисты, чтобы выявлять и уничтожать в лагерях смерти «неарийцев». Немецкие специалисты, изучавшие проблемы наследственности, опубликовали немало псевдонаучных работ, подготовивших базу для проведения чудовищных медицинских экспериментов в Освенциме. И до сих пор находятся люди, пытающиеся с научной точки зрения обосновать превосходство одной нации над другой. Например, в 1969 году широкое распространение получило мнение, что «коэффициент интеллектуального развития» у чернокожих американцев на 15 пунктов ниже, чем у белых.

К

Разделение на расы — временное явление в истории человечества. Между расами уже почти нет географической изоляции, происходит интенсивный процесс смешения рас. Через несколько сотен поколений, когда, по словам Пушкина, «народы, распри позабыв, в великую семью соединятся», человечество сольется в единую всепланетарную расу.

авалли-Сфорса опровергает все эти утверждения как антинаучные. С его точки зрения, население нашей планеты вообще нельзя делить на расы. Можно лишь говорить о различной степени приспосабливаемости тех или иных народов к климатическим условиям.

Наследование цвета кожи и лица обусловлено всего полутора десятками генов. В остальном развитие человека определяется генетическим разнообразием. Генетическое многообразие внутри одного народа часто бывает более значительным, чем различия между отдельными народами. От 3до 6 млрд кирпичиков ДНК варьируются внутри одной нации чрезвычайно широко. Расовые признаки блекнут перед этим разнообразием (5).

Кавалли-Сфорса считает, что происхождение светлокожих европейцев, которые заселили наш континент всего 35 тыс. лет назад, объясняется тем, что цвет кожи менялся из-за нехватки пигмента в связи с недостатком витамина Д. Только бледная кожа способна была пропускать ультрафиолетовые лучи так глубоко, что они помогали организму вырабатывать этот витамин.

8.1.9. Отличительные особенности биологической эволюции человека (9). Происхождение и дальнейшую эволюцию человека, а также строение человеческого тела изучает отдельная биологическая наука — антропология.

Несмотря на длительные, в течение нескольких веков, антропологические исследования эволюции человекообразных существ, более и менее точные хронологические данные по этому вопросу были получены в XX веке, особенно во второй его половине. Эти данные устанавливают последовательность этапов эволюции определенных ветвей человекообразных обезьян (гоминоидов), послуживших предками «гомо сапиенс» (человека разумного).

Биологическая эволюция человека происходила в полном соответствии с законами, открытыми Ч. Дарвином. Ее движущими силами были: наследственность, изменчивость, естественный отбор. По современным гипотезам, появление новых видов человекообразных обезьян и человека совпадало с моментами активизации солнечных и земных ритмов: внутреннего ритма физической активности Солнца, изменением (инверсией) магнитного поля Земли. Эти изменения совпадали с резким изменением климата. Поэтому многие виды человекообразных обезьян вымирали. В то же время приматы в процессе эволюции оказались удивительно приспособляемыми, живучими. Это было обусловлено большой совокупностью причин, не все из которых до сих пор наукой выявлены. Но главная причина — это большое внутреннее многообразие.

Научно установлено, что межпопуляционная конкуренция стала роковой для ряда гоминид: гигантопитеков, мегантропов, атлантропов и других сообществ, которые вымерли на пути к «гомо сапиенс». В то же время у достигших финиша на этом трудном пути оказалась самая большая адаптационная устойчивость и адаптационные резервы, что было передано в биологическое наследство современным людям:

а) у людей имеется самый широкий диапазон изменчивости биологических признаков (т. е полиморфизм): цвета глаз и волос, роста, веса, групп крови и др., аналогичный разброс есть только у пород домашних животных, но там это достигнуто искусственным отбором и селекцией;

б) из всех млекопитающих у человека самая высокая продолжительность жизни;

в) генетическая программа человека — самая гибкая из всех биологических видов, т. е. генетика человека — наименее специализированная и поэтому потенциально обеспечивает наибольший диапазон приспособлений к окружающей среде.

Однако главным преимуществом человека на пути его биологической эволюции стало наличие высокоразвитой нервной системы (ЦНС), у которой в антропогенезе развивался и совершенствовался главный орган — головной мозг (10).

Рост мозга человека в филогенезе, учитывая короткий срок его эволюции (4,5 млн лет), является одним из самых быстрых эволюционных событий, известных в естествознании (биологии). Хотя это было не единственным эволюционным событием (наряду с мозгом увеличивался рост тела, уменьшалось оволосение, изменялись кисть и стопа и т. д.), но по темпам прироста и по значимости для вида это, безусловно, самый главный результат.

Если рассматривать появление человека с точки зрения увеличения размера его мозга, то, очевидно, четкой границы, отделяющей человека от обезьяны нет. Условно считается, что человек появился тогда, когда объем мозга человекообразных обезьян достиг размера 750 см³. Это произошло где-то в середине эволюции стадии «гомо габилис» («человек умелый») и образно называется «человеческим Рубиконом». Если у современного взрослого человека размер мозга меньше вышеуказанного, то, по общей оценке, поведение такого индивида нельзя отнести к человеческому. Рассмотрим табл. 1

Таблица 1