Самая главная молекула. От структуры ДНК к биомедицине XXI века - [68]

Практически в США проблема СПИДа решена. Опустели специальные приюты, где больные должны были провести свои последние дни. В значительной степени проблема СПИДа перешла в плоскость политики, финансов и в особенности образования. Коктейли против СПИДа достаточно дороги, и курс лечения ими очень длинный. Больным в слаборазвитых странах, особенно в Африке, где СПИД стал настоящим бедствием, лечение не по карману. Также большую роль играет низкий уровень сексуальной гигиены в этих странах, что приводит к быстрому распространению ВИЧ. И уж совсем печально, когда руководитель государства, население которого буквально вымирает от СПИДа (речь идет о Южной Африке, где миллионы граждан заражены ВИЧ), подпадает под влияние шарлатанов и начинает отрицать, что СПИД вызывается ВИЧ, как это случилось в свое время с президентом Табо Мбеки. Сейчас главная причина продолжающейся в ряде стран, в том числе в России, эпидемии СПИДа – чудовищное невежество населения нашей планеты в отношении самых элементарных вопросов биологии, медицины и сексуальной гигиены. К сожалению, не существует таблеток, которые могли бы победить эту заразу невежества.

Но вернемся к нашей теме. Среди методов генной инженерии, без которых успехи в борьбе со СПИДом были бы невозможны, один занимает особое место. Этот метод, ПЦР, кратко упоминавшийся нами ранее, совершил в конце ХХ века подлинную революцию в генной инженерии и биотехнологии.

ДНКовая цепная реакция

Как ни трудно в этом признаться, но существует только одна-единственная цель, с которой каждый из нас пришел в этот мир: передать свою ДНК следующему поколению. Нет больше абсолютно никакого смысла в нашем существовании. Весьма неприятно осознавать, что наше тело есть не что иное, как оболочка для заключенной в нем ДНК. Нет совершенно никакой разницы, в отношении смысла жизни, между человеком и бактерией, или простым вирусом, или даже плазмидой. С биологической точки зрения люди блуждают во тьме, пытаясь отыскать смысл жизни в культах, религии, музыке, поэзии и в изобразительном искусстве.

Несмотря на то, что цель у всех видов одна, средства ее достижения отличаются радикальным образом. Учитывая примитивность цели, приходится поражаться изощренности и разнообразию средств, которые демонстрирует природа. Однако, если подумать хорошенько, становится ясно, что в условиях жесткой конкуренции за ограниченные ресурсы более примитивные организмы в конечном счете проигрывают более совершенным организмам, не говоря уже о видах. Еще предстоит убедиться в том, достаточно ли совершенен вид Homo sapiens, чтобы его не постигла судьба когда-то многочисленного и могущественного семейства Dinosauria.

Читатель вправе возразить, что приведенные рассуждения справедливы только для уже достаточно сложных организмов типа животных, в то время как совсем примитивные организмы, такие как бактерии, вирусы и плазмиды, компенсируют отсутствие изощренности своей способностью размножаться со страшной скоростью. Это возражение отчасти верно, но только до тех пор, пока такое размножение не причиняет вред людям. Самое изощренное существо на Земле разработало и продолжает разрабатывать мощные средства для истребления вредных микробов. Этот постоянно растущий арсенал средств включает вакцины, антибиотики и различные лекарственные препараты. В предыдущем разделе мы обсудили нашу недавнюю убедительную победу над наиболее коварным врагом, с которым людям пришлось столкнуться, – с ВИЧ.

Хотя на сегодняшний день человеческое тело представляется наилучшей упаковкой, обеспечивающей размножение ДНК, мы все еще являемся свидетелями впечатляющего разнообразия упаковок для ДНК. Двухцепочечная природа ДНК наиболее подходит для быстрого размножения. В самом деле, если мы разведем две ДНКовые цепи и синтезируем комплементарные цепи на каждой из них, то получим две «дочерние» молекулы, идентичные исходной, «материнской» молекуле. Если мы повторим тот же трюк с двумя «дочерними» молекулами, то получим четыре молекулы-«внучки», идентичные их «бабушке». Очевидно, что в n-м поколении мы будем иметь 2n молекул, каждая из которых будет идентична исходной молекуле. Процесс такого рода, ведущий к экспоненциальному росту числа особей, называется цепной реакцией.

Это название пошло от важного класса химических реакций, открытого и объясненного теоретически в 1930-х годах Н. Н. Семеновым и его учениками Ю. Б. Харитоном, Я. Б. Зельдовичем и Д. А. Франк-Каменецким (отцом автора этих строк). Хотя экспоненциальный рост был к тому времени хорошо изучен в биологии, цепные химические реакции были новостью. За их открытие Семенов был удостоен в 1956 году Нобелевской премии по химии. Цепная реакция объяснила явление теплового взрыва, происходящего при использовании обычных взрывных зарядов. Она оказалась столь же важной для проектирования ядерных реакторов и атомной бомбы. Именно из-за шума вокруг атомной бомбы термин «цепная реакция» вошел в обиход и теперь, к месту или не к месту, используется повседневно.

Рис. 44. Три цикла полимеразной цепной реакции (ПЦР)

Итак, феномен жизни можно рассматривать как ДНКовую цепную реакцию. Эта цепная реакция протекает в контролируемом режиме (подобно цепной реакции в ядерном реакторе), при котором рождаемость примерно уравновешивается смертностью и количество особей остается более или менее постоянным. Но иногда ДНКовая цепная реакция напоминает взрыв: это происходит при эпидемиях заразных болезней.