Гены и судьбы - [7]

Биология любого вида требует соблюдения принципа: на одну яйцеклетку — один сперматозоид, и не более. Оплодотворенная яйцеклетка должна «закрыть» возможность проникновения для других сперматозоидов после проникновения первого. Иначе нарушится генетическая целостность вида, его биологическая упорядоченность. Слияние зародышевых клеток обеспечивается сложными иммунологическими и ферментативными процессами. Но не будем на них останавливаться потому, что это больше область эмбриологии, а не генетики, хотя обе науки в этом вопросе очень близки друг к другу.

Длительное время о тонком строении зрелой яйцеклетки и, особенно о самом процессе оплодотворения судили на основании экспериментов на животных. Оставалось, однако, неясным — так ли это у человека?

И вот английский ученый Р. Эдвардс благодаря тончайшей технике и знанию физиологии воспроизводительной функции у человека поднял завесу над этим интимным процессом. Он не только получил живую яйцеклетку человека, но и осуществил искусственное оплодотворение в пробирке, обеспечил развитие зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) на ранних стадиях до формирования зародышевого пузырька, а затем пересадил развивающийся материал в матку женщины. После вынашивания родился здоровый ребенок. Эта сенсация облетела весь мир: «Получен искусственный ребенок!» Конечно, он не искусственный, но факт сам по себе неординарный.

Однако вернемся снова к зачатию: два ядра (яйцеклетки и сперматозоида) слились в одно. После этого оплодотворенная яйцеклетка, или зигота, начинает делиться.

Да, все начинается с деления единственной клетки — оплодотворенного яйца. Начинается с одной клетки, а завершается гигантским количеством. Знаете, сколько клеток в теле взрослого человека? Около пятисот триллионов, или 5 · 10¹⁴. Здесь и нервные, и мышечные, и соединительнотканные, и кроветворные, и многие-многие другие, в том числе так называемые зачатковые, из которых формируются половые клетки. Одни из них не утрачивают способности к делению всю жизнь (например, клетки костного мозга, выбрасывающие ежесекундно в кровяное русло до 10 тысяч эритроцитов), другие навсегда расстаются с ней, едва приобретают специализацию (например, нервные клетки).

Но по каким законам производится эта загадочная специализация? Кто отдает приказ о дифференцировке клеток, какой механизм при этом включается? Почему одни из них «строят» сердце, другие — легкие, третьи — конечности?

Точного ответа на эти жгучие вопросы наука все еще не имеет. И кто знает, может, среди тех, кто сегодня робко входит в науку, найдется тот, кто будет смело подыскивать ключи к кладовой природы, за семью замками хранящей тайны клетки. Что ж, успеха ему — незнакомому и желанному!

Правда, и возможности у современного молодого исследователя значительно расширились. Он располагает сегодня и разнообразными методами прижизненного наблюдения за клеткой, и электронно-микроскопическими методами, позволяющими анализировать структуры, увеличенные в сотни тысяч раз. А возьмите, к примеру, способы культивирования клеток. Искусственно варьируя условия, подбирая методы регистрации отдельных событий, можно удивительно глубоко проникнуть в организацию и функцию каждой клетки.

Любопытство, трансформирующееся с возрастом в одно из самых прекрасных и плодотворных свойств у человека — любознательность, заставляло взрослых людей часами просиживать у микроскопа, терпеливо наблюдая, пользуясь словами Л. Н. Толстого, «те самые штучки, а в них что-то еще». И будем справедливы: годы и труд многих поколений исследователей понадобились для того, чтобы все они обрели названия, а их функция в жизнедеятельности клетки стала бы понятной. Вспомним-ка стандартную фразу: «Клетка состоит из ядра и цитоплазмы», хорошо известную нам по школьным урокам.

Рождение ее связано с XIX веком. В последней четверти прошлого века интерес к изучению ядра сильно возрос. В. Флемминг обнаружил в нем темно окрашивающиеся структуры. Ученый дал им имя «хроматин» (от греч. «хрома» — окраска). Описание этого уникального открытия относится к 1879 году. А всего лишь два года спустя другой ученый, Е. Захария, выявил, что хроматин ядра реагирует с кислотами и щелочами точно так же, как нуклеин, выделенный несколько ранее Ф. Мишером, тем самым Мишером, который открыл ДНК (о чем мы чуть позже поговорим подробнее). Отсюда Е. Захария делает вывод о том, что нуклеин и хроматин — одно и то же.

Вот как все переплетается в истории открытий!

На основе изучения хроматина в 80-х годах прошлого столетия сформировалось понятие о хромосомах. А о связи между ядром и наследственностью было известно уже к этому времени. Несколько ученых (среди которых наиболее ярким был О. Гертвиг) наблюдали проникновение спермия в яйцо и слияние их ядер. Нужно сказать, что хромосомы не спешили открывать исследователям своих тайн, постоянно загадывая им загадки.

В этот период (конец XIX века) интенсивно обсуждается и исследуется вопрос о клеточных механизмах передачи признаков из поколения в поколение. Здесь в первую очередь уместно упомянуть немецкого ученого Августа Вейсмана — профессора-зоолога Фрейбургского университета. Он эти механизмы изложил в своей книге «Зародышевая плазма. Теория наследственности». В труде ученый суммировал практически все аргументы в пользу того, что наследственное вещество локализуется в ядре, в его «хроматиновых гранулах». В этой теории были и логика, и доказательства (правда, немного), и противоречия. В своем первоначальном виде теория А. Вейсмана о зародышевой плазме была несовместима с менделевскими принципами расщепления признаков в потомстве.