Когда отступает фантастика

Опыты по пересадке ядра в некоторых случаях помогают также установить, на какие функции клетки оно влияет. Таковы, например, опыты, проделанные на водорослях ацетобуляриях. Каждая из этих водорослей, хотя и имеет подошву, стебелек и шапочку, представляет собой всего одну клетку. Шапочка у этих водорослей восстанавливается заново, если ее удалить механическим путем, допустим, оборвать. Кроме того, форма шапочки является характерной для каждого вида ацетобулярий.

Водоросли эти довольно велики для одноклеточных и достигают шести сантиметров.

Итак, у водоросли одного вида удаляли шапочку, и, до того как она успеет регенерировать (восстановиться), в эту водоросль пересаживали ядро, взятое от ацетобулярии другого вида. Теперь легко наблюдать интересное явление: восстановившаяся заново шапочка имела форму, среднюю для этих двух видов.

Мало того, если водоросли с удаленной шапочкой пересаживали не одно, а несколько ядер другого вида, то ее новая шапочка становилась больше похожей на шапочки тех водорослей, от которых брали ядра, чем на шапочки своего вида.

Совершенно очевидным образом клеточное ядро влияло на процессы формообразования. Но ведь форма шапочки — признак наследственный, характерный для каждого вида ацетобулярий!

Вопрос о том, какая же часть клетки (ядро или протоплазма) играет основную роль в передаче наследственных признаков от материнской клетки к дочерней, от родителей к детям, явился предметом многих споров и дискуссий в самом недавнем прошлом. Сейчас мало у кого вызывает сомнение, что такая роль принадлежит именно ядру.

Особенно это становится ясным, если познакомиться со строением ядра и его поведением в процессе деления клетки.

Если поместить под микроскоп живую клетку и попытаться рассмотреть структуру ее ядра, то в большинстве случаев такая попытка окажется безуспешной.

Во многих живых клетках часто невозможно различить не только внутреннее строение ядра, но и само ядро. Чтобы ядро стало ясно видно и доступно изучению, клетки обрабатывают специальными красками, которые впитываются веществом ядра гораздо лучше, чем цитоплазмой.

Теперь на окрашенном препарате можно различить нежную ядерную оболочку, а в самом ядре одно или несколько крошечных телец, так называемых ядрышек. Но этого мало. Все ядро оказывается пронизанным пересекающимися по разным направлениям и переплетающимися нитями, зернами и глыбками. Это ядерная сеть. Она очень хорошо красится ядерными красками, и поэтому получила название «хроматина» (от греческого «хрома» — цвет). Все остальное пространство в ядре заполнено вязкой жидкостью — ядерным соком.

Таково вкратце строение «покоящегося» ядра, когда клетка не делится.

Но вот клетка начинает делиться, и весь ядерный аппарат приходит в движение. Ядро увеличивается в размерах и становится почти шарообразным, если в покоящейся клетке его форма была иной. Количество хроматина в ядре быстро нарастает. Отдельные хроматиновые зерна слипаются друг с другом, образуя нить, свернутую в тугой клубок. Но процесс идет дальше. Постепенно плотный клубок хроматиновой нити делается рыхлым, а сама нить становится короче и толще. Это уже не нить, а лента. Проходит еще некоторое время, и лента хроматина распадается, дробится на отдельные участки всегда определенного количества. Образующиеся таким путем куски хроматиновой ленты получили название хромосом. «Хрома», как вы помните, по-гречески — цвет; «сома» — тело. Хромосома — красящееся тельце. Ничего больше, кроме обозначения реально существующих и возникающих в ходе деления клетки отдельных участков хроматиновой ленты, это слово не значит. Однако запомните его хорошенько, ибо очень многое как в судьбе отдельной клетки, так и в судьбе сложнейших многоклеточных организмов связано именно с хромосомами.

Но вернемся к процессу деления клетки.

Обычно для его изучения используются, так сказать, «мертвые», окрашенные препараты. Однако современная техника микроскопирования и киносъемок позволяет в некоторых случаях наблюдать и деление живой клетки. Несколько лет назад мне довелось присутствовать на демонстрации одного из первых фильмов такого рода.

…Клетка жила на экране. Ее цитоплазма мягко колыхалась, переливаясь и мерцая возникающими и пропадающими бликами гранул и вакуолей. Ядро выглядело то более светлым, то вдруг начинало темнеть. Иногда оно как будто вздрагивало. Его строение ни на минуту не оставалось постоянным: шел процесс образования хромосом, шла полная реконструкция ядра. Вот вдруг исчезло ядрышко. Затем, совершенно неожиданно для наблюдателей, пропала и ядерная оболочка. Ядра как такового уже не стало: ядерный сок смешался с цитоплазмой. И весь вид клетки стал иным. Там, где когда-то было ядро, теперь лежали хромосомы. Они располагались почти правильной звездой, напоминая одну из фигур хоровода «Березка».

Зал замер. И, хотя здесь собрались цитологи, люди, просмотревшие под микроскопом не одну тысячу препаратов, все глядели на экран с напряженным вниманием. Наступал самый существенный и замечательный момент — деление ядра. На глазах у всех должно было произойти чудо, на котором природой основано существование всего живого. И оно произошло. Изображение вдруг дрогнуло, и хромосом стало вдвое больше. Из одной звезды образовались две, наложенные друг на друга. Каждая хромосома расщепилась вдоль строго пополам, и теперь на ее месте лежали две дочерние хромосомы, абсолютно похожие друг на друга и на свою прародительницу. Так все хромосомы клетки воспроизвели самих себя.

Но картина двух «звезд» держалась недолго. Вначале незаметно, а потом все быстрее и быстрее хромосомы начали расходиться к противоположным полюсам клетки. Пары хоровода распались, дочерние хромосомы неотвратимо удалялись друг от друга. Клетка делила свое наследство. Происходило это все удивительно четко. Как будто на двух половинах экрана показывали из двух аппаратов один и тот же фильм. И в левой и в правой сторонах клетки хромосомы совершали одинаковые движения. Но вот, наконец, они остановились, собравшись в кучку у противоположных полюсов клетки. Здесь между хромосомами начали образовываться соединения и перемычки. Хромосомы теряли свою индивидуальность, складываясь в хроматиновые ленты, свернутые в клубок. Затем каждый из клубочков оделся нежной ядерной оболочкой. Так в результате сложных превращений из одного материнского ядра образовались два новых.

Параллельно с делением ядра протоплазматическое тело клетки также подвергалось изменениям. В момент расхождения хромосом к полюсам клетки на ней по экватору появились перетяжки (бороздки). Они все больше и больше углублялись в тело клетки, и в конечном итоге она оказалась расчлененной пополам. Процесс деления клетки завершился. Теперь вместо одной материнской клетки на экране были две новые. Каждая из них жила своей жизнью. И в каждой ритмично пульсировало свое ядро.

Дочерние клетки, как правило, очень похожи друг на друга, а также на ту исходную, из которой они произошли. И, наблюдая процесс деления клетки, легко понять, откуда возникает такое сходство. Ведь весь механизм деления был направлен именно на то, чтобы вещество материнской клетки распределилось между дочерними как можно более точно. И особенно это относится к веществу ядра, к его хроматиновой части. Вспомним, как распределялся хроматин. Хроматиновая лента распалась на сегменты — хромосомы; хромосомы расщепились вдоль на половинки, из которых и образовались новые ядра. Таким образом, количество хроматина было разделено предельно точно. И что особенно важно подчеркнуть, произошло не только точное распределение хроматина по количеству, но он оказался также точно распределенным и качественно. Ведь вновь образовавшиеся хромосомы (половинки) расходились всегда в противоположные стороны.

На основании изучения механизма деления клеток и роли хромосом в равномерном распределении ядерного вещества в биологии возникло представление, что именно через хромосомы и происходит передача наследственных признаков от клетки к клетке. Такое представление получило название хромосомной теории наследственности.

Давайте посмотрим, на какие же еще факты опирается эта теория. А факты интересные. Так, изучение количества хромосом в клетках различных животных и растительных органов выявило удивительную закономерность. Выяснилось, что в каждой клетке (любого организма данного вида) содержится строго определенное число хромосом, характерное для данного вида. Например, в клетках тела кролика всегда присутствуют 44 хромосомы. У кошки их 36, у лошади — 60. Твердые пшеницы имеют 28 хромосом, мягкие — 42 хромосомы, а у кукурузы их 20.