Продолжаем серию статей нашего преподавателя Георгия Рюрикова о главных идеях в биологии.
Итак, в прошлый раз мы начали говорить о так называемой «центральной догме» — она говорит о том, как и в каком направлении переносится информация о строении живого организма.
На молекулярном уровне за построение организма отвечают молекулы белков — они являются своего рода «рабочими», которые обеспечивают протекание всех процессов; и от них, таким образом, зависит, каким получится организм: какого цвета у него будут глаза (если будут), будет ли у него хвост, не окажется ли он случайно альбиносом, сможет ли он переваривать лактозу, и т. д., и т. д… Соответственно, от того, какие в клетках организма имеются белки, и зависит по большому счёту, кем он окажется, и какие признаки он будет демонстрировать.
И мы знаем, что во многом организмы повторяют своих родителей: из оплодотворённой яйцеклетки слонихи получится опять же слоник, а из оплодотворённой яйцеклетки зайчихи — зайчик. Это потому что в клетках слоника работают белки, которые должны быть у слоника, а в клетках зайчика — которые должны быть у зайчика. Но откуда они там берутся? Для большинства белков окажется, что в яйцеклетке их нет — нет в ней ни гемоглобина, ни инсулина, ни кератина… То есть они буквально не наследуются. Откуда же они тогда берутся? Информация о них закодирована в структуре молекул ДНК, которые как раз наследуются. Соответственно, в каждой клетке работают механизмы реализации этой информации: идёт синтез белков на основе того, что записано в ДНК.
Центральная догма говорит нам, что нигде и никогда не происходит обратный процесс: никогда первичная структура белков не используется для того, чтобы синтезировать те или иные цепочки нуклеиновых кислот. Почему это важно? Информация, записанная в ДНК и передаваемая по наследству, — это генотип, а совокупность признаков, которые в результате получаются, — фенотип.
Фенотип, конечно же, зависит не только от генотипа; на него влияют ещё и разнообразные условия среды. Можно иметь, например, более тёмную кожу не из-за родительских генов, а просто хорошенько загорев, — и так далее. Но центральная догма говорит нам, что информация от фенотипа не вписывается в генотип. Из-за того, что я загорел, мои гены не поменяются. Поэтому именно центральная догма (сформулированная во второй половине XX века) объясняет нам, почему невозможно т. н. «наследование по Ламарку», с которым никак не могли разобраться учёные XIX века. Оно погубило и эволюционную теорию Ламарка, всё здание которой было основано на возможности такого наследования; и даже Дарвин, основные идеи которого лежали совсем в другой плоскости, был вынужден делать оговорки в пользу того, что приобретённые в течение жизни признаки могут передаваться по наследству.
Сейчас мы понимаем, что если жираф всю свою жизнь тянул шею и сделал её таким образом немножко длиннее — от этого у него не родятся более длинношеие потомки, и им как бы придётся начинать сначала. Дело в том, что молекулы ДНК, передаваемые потомкам, «ничего не знают» о том, тянул ли их обладатель всю жизнь шею, или, скажем, жил в зоопарке и ел из кормушки.
Впрочем, эволюция всё же происходит, и интересно задать вопрос — а всё-таки как? Но перед этим полезно было бы сначала разобраться, как, собственно, записана наследственная информация: есть ли, скажем, где-то в наших клетках рисунок или макет будущего организма? Оказывается, нет, — там всего лишь записан рецепт его «приготовления», причём записан, как ни странно, буквально в цифровом виде. Об этом поговорим в следующий раз.
Автор текста - Георгий Рюриков, выпускник биологического факультета МГУ, зоолог, преподаватель биологии и автор научно-популярных статей.
Иллюстрации:
1. Рис. Л. Ушверидзе,
2, 3, 4 - свободные источники, лиценция Creative Commons
Первая часть: "Биология: главные идеи"