13.3.2. Мутации и развитие организма

С возникновением мутаций связана и проблема старения "Ър- ганизма. Информационные молекулы наследственности ДНК, которые содержат информацию для построения других биомак­ромолекул, в результате действия мутаций повреждаются. В на­стоящее время установлено, что именно вследствие потери части информации, хранящейся в ДНК, и происходит старение. Ста­рение — это накопление дефектов в ДНК. Продолжительность жизни определяется способностью репаративных (восстанавли­вающих) ферментов «ремонтировать» поврежденные участки ДНК и тем самым сохранять информацию.

диоактивных нуклидов и изотопов в биосистемах. Как отмечал ди- V ректор радиологического научного центра в Обнинске академик 1 РАМН А. Цыб, эти результаты фактически сформулировали осно- | ву биологической защиты от радиоактивных загрязнений, опре- ; делив коэффициенты распределения изотопов между биологи- j ческими объектами и окружающей средой. Эти идеи широко ис- | пользуются сейчас на практике, в частности для устранения ! отдаленных последствий чернобыльской катастрофы, а также | для очистки водоемов в промышленных масштабах.

Н.В. Тимофеев-Ресовский был членом многих иностранных I академий и научных обществ, награжден за вклад в радиацион- | ную генетику научными наградами, самой дорогой из которых для j него была Дарвиновская медаль, присужденная ему в 1959 г в j Германии. Достижения ученых-генетиков отмечаются этой ме- I далью один раз в десять лет. Н.В. Тимофеев-Ресовский был ост- ! роумным человеком с русским размахом души, многие точные i (и сочные!) его слова давно стали афоризмами в среде ученых. ! Вот один из его афоризмов: «Главное в жизни и науке — отли- j чить существенное от несущественного». Это высказывание ! было выгравировано на именной медали в его честь, которой на- j граждаются выдающиеся ученые. Но даже самые глубокие свои j работы выполнялись, по его любимому выражению, «без звери- j ной серьезности». Он был яркой личностью и завещал своим мно- j гочисленным ученикам никогда не терять достоинства, оптимизма | и юмора. Писатель Д. Гранин написал о нем замечательную книгу I «Зубр», был снят фильм о нем [69].

Николай Владимирович любил жизнь, и она отвечала ему вза- } имностью. , /Жизнедеятельность организма обусловлена возможностью его клеток возобновляться, что и происходит при делении половых клеток, — образуются новые клетки. Однако в человеческом ор­ганизме есть соматические клетки, которые неспособны делить­ся и сохраняются до конца жизни. Это незаменимые клетки мозга — нейроны и мышечные клетки. Их число в процессе жизнедеятельности может только уменьшиться. Существуют так­же заменимые клетки, которое не способны к самовоспроизве­дению путем деления, но постоянно образуются из других кле­ток особого типа. Такими клетками являются клетки крови — эритроциты, клетки кишечного эпителия и поверхностного слоя кожи. Если же в организме не происходит постоянного обновле­ния клеток, то он становится нежизнеспособным и в конце кон­цов гибнет.

Поскольку мутации происходят и в неделящихся соматиче­ских клетках, то мутации будут определять максимальную про­должительность жизни. Поэтому образно можно сказать и так: пока есть мутации, есть и жизнь, хотя в большинстве случаев мутации вредны, так как многие из них приводят к гибели кле­ток или вносят серьезные нарушения в сбалансированную систе­му биохимических реакций в организме.

Значительная часть мутаций рецессивна и не проявляется у гетерозигот, что очень важно для существования вида. Обладате­ли же вредных доминантных мутаций часто оказываются нежиз­неспособными и погибают на ранних стадиях жизни. В целом же благодаря мутационному процессу возникают новые различные варианты генов, которые составляют резерв наследственной из­менчивости. Если происходит изменение условий внешней сре­ды, то мутации, обеспечивающие этот резерв и будучи даже вредными в старой среде, могут оказаться полезными в новой. Тогда организмы — носители таких мутаций — получают пре­имущество при естественном отборе. Поэтому в популяции фик­сируются наиболее выгодные мутации, которые дают организму необходимое преимущество при выживании.

Отметим, что понятия дискретных единиц (генов) и дискрет­ности переходов (мутаций) позволяют применять представления квантовой механики в молекулярной биологии. Поэтому меха­низм наследственности может быть объяснен квантовой тео­рией. Переходы в микродискретных состояниях являются кван­товыми переходами. Квантованным состояниям сопоставляются соответствующие энергетические уровни, и, следовательно, из­менения энергии происходят квантованно. Сама мутация может •рассматриваться как квантовый переход, и описание биологиче­ских структур клеток и генов можно вести на энергетическом языке квантовой системы.

Таким образом, мутации — это главные поставщики эволю­ционного материала. Однако мутационные изменения являются принципиально случайными процессами и подчиняются статис­тическим законам. Вероятностные закономерности — закон Менделя комбинирования генов при скрещивании и закон Мор­гана совместного наследования сцепления генов — имеют фун­даментальный характер в молекулярной генетике и биологии. Картина мутаций подчиняется закону гомологических рядов

Н-И. Вавилова, также имеющих вероятностный характер. Поэто­му мутации не могут являться определяющим фактором эволю­ционного процесса. Тем не менее генетика подводит научную базу под дарвиновскую теорию происхождения и эволюции ви­дов, объясняя ее как отбор случайных изменений генетических программ, обусловленных мутациями и закрепленными в них полезными признаками.