Когда отступает фантастика

Залог тому — успехи вирусологии последних лет. Они столь огромны, что переросли уже рамки науки о вирусах и повлекли за собой решение самых кардинальных биологических проблем. И связано это прежде всего с выяснением строения и биологической роли нуклеиновых кислот.

ДНК

Если посмотреть высказывания крупнейших современные ученых о перспективах развития мировой науки, то большинство из них сводится к одному: после революции, происшедшей в физических науках в результате создания теории относительности, квантовой механики и расщепления атомного ядра, предстоит не менее грандиозная революция в биологии, именно в науке о наследственности — генетике.

По-видимому, тенденция развития естествознания действительно такова. Мало того, революция эта уже началась, и как лозунг совершившегося переворота на ее знамени написано: ДНК.

ДНК — всего три буквы — телеграфно краткое обозначение одного из химических веществ. Но сколько надежд ученых самых разных специальностей сейчас связано с этим веществом! И не только ученых. Сложившись в лучах последних достижений физики, химии, биологии и математики, эти три буквы так ярко засверкали на небосклоне науки, что сразу стали известны и неспециалистам. Ведь где бы ни упоминались эти три буквы, с ними были связаны ответы на извечные, волнующие всех вопросы. Вопросы, которые задает себе человечество уже несколько тысячелетий, а наука только сейчас начинает находить на них ответы.

Действительно, почему организмы, ежесекундно обновляясь в ходе обмена веществ, остаются самими собой? Почему, наконец, при всем огромном многообразии живых форм в природе мы наблюдаем их постоянство? Каждый вид животных характеризуется множеством определенных признаков, и они передаются из поколения в поколение. Почему? Почему дети, как правило, похожи на своих родителей? Как происходит передача наследственных признаков и свойств? Какие удивительные вещества и «механизмы» обеспечивают точность процесса наследования?

За всеми этими вопросами стоят три буквы — ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), вещество, изучение строения и роли которого привело науку к раскрытию одной из самых сокровенных тайн живой природы — наследственности.

О том, как это произошло, каков в представлении современной науки «механизм» наследственной передачи признаков и свойств, об огромном вкладе микробов, вирусов и бактериофагов в решение этой проблемы и пойдет дальше речь. Но сначала оставим на время мир ультрамалых существ и коротко познакомимся с некоторыми фактами из генетики (науки о наследственности) и цитологии (науки о строении клетки).

Единица жизни

Говорят, что мысль о существовании закона всемирного тяготения пришла Ньютону в голову, когда он увидел падающее яблоко. В физике наступила новая эра, а Ньютоново яблоко вошло в историю как пример мелочи, могущей натолкнуть ученого на великое открытие. Чаще же этот случай рассматривается просто как исторический анекдот.

Однако есть в истории науки факт, не менее разительный, чем Ньютоново яблоко, и в то же время абсолютно достоверный. Речь пойдет о кусочке пробки. Да, обыкновенной бутылочной пробки, приведшей к открытиям, пожалуй, столь же грандиозным и важным для биологии, как и установление закона всемирного тяготения для физики.

Но расскажем обо всем по порядку.

Событие это произошло в Англии в 1667 году и, как часто бывает, вначале не привлекло к себе внимания. В самом деле, что особенного можно было усмотреть в том, что некто Гук, по должности всего лишь ассистент известного физика профессора Бойля, издал книгу, в которой описывал сконструированный им микроскоп?

Чтобы привлечь внимание современников к своему микроскопу, Гук, как человек предприимчивый, не только описал конструкцию прибора, но и снабдил книгу рисунками тех удивительных вещей, которые можно было увидеть при помощи микроскопа. Был среди них и рисунок, изображавший кусочек пробки. Под микроскопом она выглядела совсем необычно. Не пробка, а пчелиные соты! Весь кусок — сплошные ячейки, плотно прилегающие друг к другу. Между ячейками тонкие перегородки, а внутри — пустоты. «Клетки» — так назвал Гук эти ячейки, с той поры слово «клетка» не сходит со страниц научных трудов биологов. Клетка стала предметом самого тщательного изучения исследователей всех стран. Создалась целая наука о клетке — цитология.

Что же так привлекает ученых в клетке? Почему они, не жалея труда и сил, стремятся познать тайны строения и жизнедеятельности клеток? Какие общебиологические закономерности стоят за этой микроскопической ячейкой?

Чтобы ответить на эти вопросы, придется хотя бы несколько слов сказать и о других открытиях, к которым вскоре привело применение микроскопа в биологии.

В конце XVII века голландские ученые Свамердам и Левенгук, рассматривая под микроскопом каплю воды из пруда, заметили в ней массу крохотных, разнообразных по форме животных, быстро двигающихся в разных направлениях. Микроскоп открыл целый мир существ, дотоле неизвестных. Свамердам чуть не сошел с ума при виде чудес этого «невидимого» мира. Он сжег свои рисунки, изображающие его обитателей, считая, что человек не должен проникать в тайны, скрытые от него богом. Менее суеверный Левенгук продолжал наблюдения. Вскоре он издал большой труд под названием: «Тайны природы, открытые при помощи микроскопа». В ней были описаны представители мира одноклеточных — инфузории и коловратки.

Известные человеку границы жизни расширились. И опять открытие было связано с клеткой — найденные Левенгуком животные состояли всего из одной клетки.

Вскоре были найдены и одноклеточные растения — микроскопические водоросли.

Итак, в капле воды, взятой из пруда, существовал целый мир микроскопических существ — одноклеточных животных и растений. Казалось бы, пределы распространения жизни найдены.

Но вскоре тот же Левенгук открывает еще один, дотоле неведомый мир живой природы, мир бактерий. И опять каждая бактерия представляет собой отдельную клетку.

Итак, уже первые десятилетия использования микроскопа привели к величайшим открытиям. Мир одноклеточных животных. Мир одноклеточных растений. Мир бактерий. Жизнь. Везде жизнь! И везде она связана с клеткой.

Благодаря тому же Левенгуку наука узнает, что в крови плавает несметное количество кругловатых телец, известных теперь под именем красных и белых кровяных шариков. Это тоже отдельные клетки.

Изучает Левенгук и строение мышц и нервов. Оказывается, они построены из не видимых простым глазом волокон. И только слабый микроскоп не позволил Левенгуку увидеть мышечные клетки.

Шло время.

Микроскопы совершенствовались. В работу включались все новые и новые исследователи, и шаг за шагом набирался и нарастал материал, из которого возникло лучшее и красивейшее из творений науки XIX века — клеточная теория строения организмов. Теория, которую Энгельс отнес к числу величайших открытий человечества.

Суть клеточной теории заключена в нескольких положениях. Каждое живое существо — будь то растение, животное или человек — состоит из клеток, то есть таких же или подобных им маленьких ячеек, которые разглядел Гук под своим микроскопом в пробке.

Другими словами, мир един в своем многообразии: все живые существа либо построены из множества клеток, либо представляют собой одну клетку. Так в бесконечной внешней несхожести бесчисленных видов живых существ, населяющих нашу планету, несхожести, объясняемой до этого прихотью божьей, была найдена общность, открывающая путь к дальнейшему познанию живой природы.

Не менее важно для биологии и другое обобщение клеточной теории. Коротко его можно сформулировать так.

<