Современная генетика. Том 1. - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Eli C. Siegel, Tufts University
Franklin W. Stahl, University of Oregon
John Stubbs, San Francisco State University
J. R. Warr, University of York, United Kingdom
Франциско Айала Джон Кайгер-младший
Организация и передача генетического материала
Введение
Знаменитый генетик Феодосий Добржанский утверждал, что "все в биологии
обретает смысл лишь в свете эволюционного учения". Можно сказать еще
более определенно: любой факт в биологии становится понятным лишь в свете
генетики. Генетика - это сердцевина биологической науки; лишь в рамках
генетики разнообразие жизненных форм и процессов может быть осмыслено как
единое целое.
Основы генетики заложены открытиями, которые были сделаны Грегором
Менделем в 1866 году, однако оставались почти неизвестными до 1900 года.
В первой половине XX века исследователи пришли к выводу, что гены играют
основную роль в функционировании и эволюции высших организмов. Однако в
полной мере важность этого открытия стала ясна лишь после того, как было
установлено, что веществом, ответственным за наследственность у всех
организмов, являются нуклеиновые кислоты. Открытие химической структуры
ДНК позволило понять молекулярные основы наследственности и механизмы
действия генов и их передачи-в форме молекул ДНК из поколения в
поколение. Наследственная информация хранится в форме нуклеотидной
последовательности ДНК; реализация наследственной информации основана на
том, что нуклеотидная последовательность ДНК определяет
последовательность аминокислот в белках. Единство всего живого прекрасно
демонстрируется тем фактом, что код, связывающий последовательность
нуклеотидов в ядре с последовательностью аминокислот, одинаков для всех
организмов, будь то бактерии, растения, животные или человек.
Организация и передача генетического материала
На протяжении последних десяти лет генетики разработали методы, которые
позволили им в лабораторных условиях воссоздать последовательные этапы
эволюции организмов. Более того, эти методы позволяют ставить
эксперименты, в природных условиях невозможные. Используя метод
рекомбинантных ДНК, генетики научились трансплантировать гены от одних
организмов другим, т. е. переносить генетический материал способом,
никогда не встречавшимся в эволюции жизни на Земле. Новое знание и
возможности использовать его для достижения новых целей имеют глубокие
последствия для всей биологии. К "жизни, какой мы ее знаем" в малой, но
существенной степени, добавляется "жизнь, которую мы умеем делать".
Цель этой книги-представить генетику таким образом, чтобы, с одной
стороны, читатель мог оценить ее место в биологии в целом, а с другой-
представить себе путь, которым мы пришли к современному состоянию наших
знаний. Вещество наследственности, ДНК, можно рассматривать в трех
основных аспектах: структура, функционирование, эволюция. В соответствии
с этим книга состоит из трех частей. В первой части описываются природа и
организация наследственного материала, а также законы, подчиняясь которым
информация, хранящаяся в этом материале, передается из поколения в
поколение. Во второй части объясняется, как унаследованная организмом
генетическая информация определяет его развитие и функционирование. В
третьей части обсуждаются происхождение генетической изменчивости и
генетические основы биологической эволюции.
Во введении мы напомним некоторые сведения, которые уже должны быть
известны читателю из курса общей биологии. Во-первых, мы вкратце
рассмотрим различные типы организмов, а во-вторых, расскажем о митозе и
мейозе-двух процессах, посредством которых делятся клетки эукариот.
Вирусы
Мельчайшие частицы, которые могут считаться живыми,-это вирусы. Некоторые
из них известны тем, что выступают в качестве возбудителей таких
болезней, как грипп, полиомиелит и менингит. Вирусы были открыты в конце
XIX века, когда удалось показать, что некоторые болезни (например,
мозаичная болезнь табака) могут передаваться размножающимися частицами,
столь мелкими, что они проходят сквозь поры фильтров, задерживающих
бактерии. Вирусы являются облигатными паразитами животных, растений или
микроорганизмов, т. е. они не могут размножаться самостоятельно. Попав в
клетку хозяина, они перестраивают ее обмен таким образом, что клетка
начинает синтезировать новые необходимые вирусу вещества. И хотя вирусы
могут кристаллизоваться и не могут осуществлять собственный метаболизм,
их все-таки причисляют к живым организмам, поскольку они способны к
размножению.
Вирусы различаются по структуре, форме и размерам (см. рис. 1.1). В 1935
году Венделл Стенли (1904-1971) обнаружил, что в состав вирусов входят
нуклеиновые кислоты и белки, т. е. те же соединения, из которых в
основном состоят хромосомы высших организмов. Некоторые вирусы (главным
образом растительные) содержат рибонуклеиновую
}, Введение
15
Рис. 1.1. Электронные микрофотографии различных вирусов. Верхний ряд:
РНК-вирусы полиомиелита (увеличение х 115 ООО); табачной мозаики ( х 145
