Чудеса: Популярная энциклопедия. Том 2: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Таких ферментов много. Подбирая их, исследователь расщепляет молекулы ДНК на нужные части.

Затем куски хромосом, в которых находятся гены, необходимо снова «сшить». Тут прежде всего помогает их свойство объединяться друг с другом. А затем на помощь привлекается снова фермент — лигаза.

Наконец, остается последний этап генной операции — вновь сконструированную молекулу-гибрид нужно перенести в клетку другого организма. Каким пинцетом это можно сделать? Переносчиками выступают молекулы ДНК вирусов — фаги. Начиненный новой наследственной информацией вирус проникает в бактерию и отдает ей свои гены.

Можно использовать и другого помощника, так называемую плазмиду. Эта кольцевая молекула благодаря малым размерам легко отделяется от основной массы бактериальных ДНК. В нее также можно вшить гены и направить в клетку. Чудо-операция завершена…

На этом, однако, не оканчиваются заботы о созданном гибриде. Внедренный в клетку ген нужно заставить там работать. Дело в том, что в хромосомах всегда имеется большое число «молчащих» генов. Что, если и внедренные гены окажутся в их компании? Значит, надо научиться управлять геном — включать и выключать его по мере необходимости.

Тут же подчеркнем: вживление чужеродных генов в другие организмы не приводит, как можно подумать, к созданию новых форм живого. Это — задача будущего. Пока речь идет о создании в лабораториях ученых новых комбинаций генов в ДНК и выяснении, что могут дать такие образования.

А насколько неожиданными могут быть тут результаты, судите хотя бы по такому примеру. Исследователи осуществили слияние клеток человека с клетками мыши, цыпленка и даже… комара (конечно, здесь нечего ждать какого-то фантастического гибрида — ведь объединяются не половые клетки).

Очевидно, что произвольные объединения разнородных генов могут привести к образованию молекул ДНК с непредсказуемыми свойствами. Уже сейчас возможны самые необычные комбинации генов вплоть до сочетания генов многоклеточных животных и бактерий… Освоенная в последние годы техника введения генов бактериям уже в ближайшей перспективе может получить важное практическое применение. Скажем, можно выделить ген, закодированный на производство инсулина, и ввести его в бактерию. Подобные бактерии превратятся в настоящие фабрики по производству инсулина. Других бактерий можно «настроить» на производство антибиотиков и так далее.

Такие возможности открывают перед наукой операции по пересадке генов. Столь же замечательны успехи молекулярных биологов по созданию искусственных генов. Индийский ученый Кхорана всеете с небольшой группой исследователей создал «в пробирке» первый синтетический ген. Ему удалось получить часть молекулы ДНК которая управляет конкретным биохимическим процессом — образованием одной из нуклеиновых кислот.

И еще одно направление успешных поисков — синтез гена, в котором записана информация о строении белка крови — глобулина.

Выделен учеными и ген в чистом виде. Из молекулы ДНК.

Теперь многие ученые говорят уже о широких экспериментах с генами человека. Но прежде им нужно научиться узнавать тот ген, с которым они хотят работать, из десятков тысяч различных генов, которыми обладает каждый из нас.

До недавнего времени это казалось сложнее, чем развязать гордиев узел. Но сейчас появился просвет — разработан метод, названный клеточным слиянием, помогающий ученым продираться сквозь генетические джунгли.

Размножение под копирку

Мы уже говорили: каждая клетка в организме обладает полным набором генов, и этот набор индивидуален у разных существ. Половые клетки, участвующие в продолжении рода, в этом отношении не отличаются от других. Разница только в том, что в обычных клетках содержится весь комплекс хромосом, а в половых — половинный. Полный комплекс получается при слиянии мужской и женской клетки, то есть при оплодотворении. А нельзя ли включать в процесс оплодотворения и обычные, или, как их называют, соматические клетки?

Экспериментаторы проверили это на лягушках. Они извлекали из клетки кишечника лягушки ядро и пересаживали в оплодотворенное яйцо другой особи. При этом материнские гены в яйце оыли выведены из с. рил облучением. Икринка развивалась нормально и превратилась в лягушку. Она оказалась точной копией той, у которой было взято клеточное ядро.

Этот по описанию как будто несложный опыт на самом деле потребовал от экспериментаторов больших ухищрений. Речь ведь шла о прямой пересадке ядра клетки, а велико ли оно?! Только в одном случае из ста операция завершалась удачно. Но результаты удачных пересадок окупили все трудности.

Теперь, казалось бы, можно не медля приступать к таким же опытам с млекопитающими. Слишком заманчиво получить искусственных близнецов, скажем, у мышей, собак или коров. Но тут вмешалась сама природа. Яйцеклетки у теплокровных животных в сотни раз меньше, чем у земноводных обитателей болот. О прямой хирургической пересадке ядер говорить уже не приходится. Нужно было искать обходные пути. Они, конечно, нашлись. И вот перед нами первый — пока только первый — весьма обнадеживающий успех. Исследователь Д. Бромхолл из Оксфорда пересадил ядро соматической клетки в яйцеклетку кролика. Он воспользовался способом слияния клеток при помощи особого вируса, который, заражая клетки, в то же время соединяет их друг с другом. Этот вирус (он назван по имени японского города, где был открыт, вирусом Сендай) можно, как и любой другой, облучить, скажем, ультрафиолетом, чтобы уничтожить его вирулентные свойства. Но пораженные им клетки будут все равно сливаться. При этом возникают вполне живые клетки, но с несколькими ядрами в каждом. А иногда сливаются вместе и ядра, тогда возникают особые, соматические гибриды (именно таким путем были получены гибриды из клеток человека и мыши).

Для своих экспериментов Бромхолл брал клетки, живущие в культуре ткани, вне организма кролика. Ими он «оплодотворял» яйцеклетки, пользуясь посредничеством вируса Сендай, а затем клетка-гибрид помещалась в матку крольчихи.

Преодолев ряд трудностей, биолог добился, что в «живом инкубаторе» появлялись зародыши крольчат, причем клетки эмбриона содержали в себе лишь одни гены — того давно умершего кролика, от которого была взята культура живой ткани. Гены яйцеклетки были устранены ультрафиолетовым облучением. Таким образом, в матке крольчихи развивались точные копии отца.

На свет они, к сожалению, не появились. Исследователи имели возможность изучать развитие эмбриона только на ранних его стадиях. Развитие проходило нормально. Комментируя первые достижения ученых в «копировании» животных, слишком оптимистически настроенные специалисты полагают, что уже в ближайшие десять — пятнадцать лет будет разработана практическая методика по размножению домашних животных. Однако большинство ученых относятся к подобным прогнозам более трезво и сдержанно: слишком уж тонка и сложна проблема!

Как сообщалось в печати, летом 1989 года в Москве, в Институте молекулярной биологии Академии наук СССР имени В. А. Энгельгардта проходила консультативная встреча членов Международной организации по геному человека и ЮНЕСКО. Съехались ученые из Англии, Италии, Испании, США, Франции — всего 16 стран. Геном — это совокупность генов человека.

Каждый ген, а их у каждого из нас от 30 до 100 тысяч, располагается в хромосомных парах. Один из них переходит от отца, другой — от матери, и оба передают потомку свои признаки. Словом, зашифрованные в геноме младенца «инструкции» влияют как на его внешние данные (рост, форму лица, цвет волос и т. д.), так и на интеллект, восприимчивость к болезням, продолжительность жизни.

Если научиться читать генетические послания, удастся понять причины наследственных заболеваний, которых в настоящее время насчитывается около трех тысяч. Так, расшифровка генома человека даст возможность рационально бороться со многими наследственными заболеваниями. Ученые предполагают: наступит время, когда станут изымать из клеток пациента дефектные гены, заменяя их здоровыми. Обладание информацией о геноме человека может стать ключевым средством для решения многих медицинских проблем.

В 1988 году в Швейцарии была создана новая неправительственная международная организация по геному человека. В нее вошла и наша страна. Совет Министров СССР утвердил специальную программу, которая является одним из 14 приоритетных направлений Государственного комитета СССР по науке и технике и Академии наук СССР. В реализации программы принимают участие 20 ведущих научно-исследовательских учреждений и ведомств нашей страны. Только на 1989 год им выделено 25 миллионов рублей. Для координации и контроля выполнения прог-мы «Геном человека» создан специальный научный совет. Его возглавляет академик А. Баев.

Чудеса с растениями

Наверное, растения приносят генным инженерам все же больше удовлетворения, чем бактерии. На растениях можно чаще достичь практических, очевидных результатов. И радуют эти результаты нередко всех друзей зеленого царства.

Помидоры и картофель. Вкусны и питательны оба. Но что вы скажете о гибриде помидор-картофель, или, если хотите, помикаре? У этого невиданного прежде овоща помидоры будет давать наземная часть, а клубни картофеля — подземная. Некоторые ботаники считают, что создание такого растения — вопрос времени и что в будущем можно будет скрещивать друг с другом почти любые растения. Пока что успеха удалось добиться только на клетках, взятых у двух разновидностей табака. Технику выращивания из слившихся клеток взрослых растений еще предстоит отработать, но это ничуть не уменьшает энтузиазма ученых.

Или, скажем, вам захотелось выращивать у себя во дворе в Вологде, в Перми или в Тюмени апельсины. Существуют морозоустойчивые цитрусовые. Но, к сожалению, их плоды имеют скверный вкус. Однако эти цитрусовые обладают генами, которые придают деревьям морозоустойчивость. Теперь появилась возможность выделить гены и ввести их в клетки деревьев, плоды которых имеют хороший вкус.

Но и эти свершения меркнут перед более удивительными. «Уже десятки лет, — пишет академик В. Энгельгардт, — ученые бьются над расшифровкой механизмов фиксации азота у определенных пород бактерий. Задача эта первостепенной хозяйственной важности, но успехи пока невелики. Так вот, в рамках генной инженерии открывается такая заманчивая перспектива: заимствовать у фиксирующей азот бактерии генетический комплекс, обеспечивающий усвоение азота из атмосферы, и пересадить его в геном (т. е. одинарный набор хромосом) пшеницы, чтобы пшеница могла сама синтезировать для себя азотистые удобрения. Такая операция дала бы многомиллионную экономию и сильно разгрузила бы химическую промышленность. Сейчас уже идут опыты по конструированию растений, которые способны сами себя «удобрять». Другой пример. Можно ввести в растительные клетки дополнительно четыре-пять генов, взятых у бактерии, те, которые руководят синтезом необходимых ферментов, и тогда эти клетки помимо хлорофилла будут накапливать витамин Вп который резко увеличит усвояе мость кормов…