ДНК — удивительная молекула жизни

Как могла природа записать все подробности нашего организма на молекуле? Пусть даже не простой, а гигантской молекуле ДНК? «Это невозможно!» — такова была реакция многих, в том числе и крупных, ученых. «По меньшей мере, чудо», — сказал известный физик Юджин Вигнер. И напечатал большую статью.

«Молекулярная структура очень неустойчива, — утверждал Вигнер.— Что может удерживать частицы очень сложной молекулы в строгом порядке? Только химические связи. А они не слишком прочны, особенно у гигантских молекул». Кому, как не физику, знать это!

Учёный считает также, что при неустойчивости генетической шифровки она непрерывно будет расстраиваться. А если она расстроится — конец любым, даже хорошо устроенным организмам. Их потомство очень скоро станет совершенно непохожим на родителей и утратит все полезные качества. Однако своего мнения он никому навязывать не стал, поскольку был человеком умным. «Не понимаю, но вынужден смириться с фактами», — таков был смысл статьи, полной искреннего удивления.

ДНК — удивительная молекула жизни

Вигнер, конечно, ошибался. Но не в том, что считал наследственное вещество непрочным. Цепочка ДНК действительно подвержена всевозможным влияниям. Ей вредят ультрафиолетовые лучи. Для нее смертельна радиоактивность. И, наконец, возможны обыкновенные химические ошибки. Ведь каждый участок цепочки соединен с соседними множеством химических связей-мостиков. И с параллельной или, как говорят биологи, комплементарной цепочкой — тоже.

Может случиться, что в одном месте мостик «провалился», но возник в другом. Тем более что на это не требуется никаких затрат энергии. Для самой клетки мостик не на месте неважен — у нее вся информация записана в двух экземплярах. Но когда придет срок делиться, какая-то из «дочерей» получит нить с ошибкой.

«Дочке» этот мостик не на месте может стоить жизни. Но, может быть, вероятность ошибки так мала, что с нею не стоит считаться? «Ничего подобного, — утверждает Вигнер, — ошибки должны случаться очень часто». Тогда почему же они редки?

Редкие ошибки ДНК

Современный автомобильный завод выпускает сотни, а то и тысячи машин в день. Это не так просто — ведь в каждом автомобиле тысячи деталей, и самое сложное — сделать так, чтобы каждая деталь подходила не к одному автомобилю, а ко всем машинам этой марки. Здесь не обойтись чертежами и заданиями. У станков стоят люди, а они часто ошибаются. Автоматы ошибаются реже, но и они не без греха. Словом, какой-то, пусть минимальный, брак неизбежен.

ДНК — удивительная молекула жизни
Автомобильный конвейер

Значит, садясь в новый автомобиль, мы не можем быть уверены, что он не остановится через сотню метров? Кто знает, какой просчет допустил зазевавшийся токарь и где именно сломается плохо закаленный болт… Однако все не так страшно: негодная деталь не попадет на конвейер. Ее выловит из общего потока отдел технического контроля. Это не очень просто, но возможно, а главное — необходимо. Машины не должны останавливаться из-за чьей-то небрежности.

Случайные мутации

Ну, а как обстоит дело в живом организме? Здесь работают автоматы. Значит, риск ошибки невелик, но он все же существует. Если брак случился при изготовлении какой-то рабочей молекулы, скажем, белка или жира, беда невелика. Она просто не найдет себе места и попадет в «переплавку».

А если подпорченной окажется самая ответственная деталь клетки — цепочка ДНК? А ведь ошибка может быть и удачной: животному «вдруг» достается новое полезное приспособление. Тогда и оно, и его потомство оказываются в выигрыше перед своими собратьями. Но такие счастливые мутации случаются очень редко. Чаще бывает наоборот: жить с поврежденной цепочкой невозможно, и существо, которому она досталась, погибает.

ДНК — удивительная молекула жизни
Amir-abbas Abdolali

Ученые проследили за частотой мутаций у одного вида бактерий. Оказалось, что изменение признака — чрезвычайно редкое явление. Аппарат, изготавливающий цепочку ДНК, работает практически без ошибок. Такая исключительная точность кажется подозрительной, причём не только инженеру, для которого сотня деталей без брака — уже достижение. Специалисты по молекулярной биохимии тоже считают, что без строгого контроля одна ошибка на миллиарды — чистейшая фантастика.

Отдел контроля ДНК

Остается предположить, что в клетке существует какой-то механизм, вылавливающий брак. Первые подозрения относительно «починки» ДНК высказали радиационные генетики.

Их задача — нанести как можно больше ударов по запечатанной семью замками цепочке. Их лозунг — чем больше мутаций, тем лучше. Одна из тысячи ошибок может сразу дать такой эффект, что остальные 999 уродов будут забыты.

В 1947 году англичане Тодей и Рид облучали корешки гороха. Они обратили внимание, что в присутствии кислорода рентгеновские лучи вызывают в два раза меньше мутаций, чем в его отсутствие. Некоторое время спустя радиобиолог Н.В.Лучник облучил сухие семена гороха, а потом дал им прорасти в растворах различных химических соединений. И число повреждений ДНК в клетках корешков, проросших в различных растворах, оказалось различным.

Некоторые вещества явно помогали клеткам выйти из затруднительного положения. Похожие опыты ставили и на животных. Две группы мышей получили смертельную дозу облучения. В первой группе погибло положенное число мышей, во второй — вдвое меньше. Выживших спас цистеин, его ввели животным перед облучением.

Радиобиологи продолжают работу. Они стремятся найти химические соединения, которые уменьшали бы поражение от радиации. Что ж, задача более чем благородная в наш век атома. Ну, а как же таинственный механизм спасения ДНК? Как именно происходит починка поврежденной цепи? Это, очевидно, ещё предстоит выяснить….

Загрузка ...
Аномалии