Век генетики: эволюция идей и понятий - [93]

Принятие ее идей требовало отказа от двух основных постулатов хромосомной теории: точной локализации каждого гена и причин его мутации. Другой фактор задержки в признании открытия Б. МакКлинток — господство в науке 50–70-х годах сугубо материалистического позитивистского подхода. Поскольку не ясна была материальная (физико-химическая или молекулярная) природа подвижных элементов и механизмы их странных и непредсказуемых прыжков, то подвергались сомнению и все важные генетические следствия, основанные на загадочных свойствах мобильных элементов.

Только когда в конце 70-х годов в молекулярной генетике были материализованы на уровне ДНК открытые ранее методами генанализа и цитогенетики инсерционные подвижные элементы, интерес к работам МакКлинток стремительно возрос.

Для истории науки ценно признание Б. МакКлинток о важной роли внерациональных личностных моментов в процессе получения и истолкования ее данных. Не следует считать только метафорой слова Б. МакКлинток, что иногда она чувствовала себя как бы хромосомой, погруженной в клетку или отождествляла себя с изучаемым растением. Это признание находится в полном согласии с концепцией личностного знания М. Полани (см. раздел 1.2) и его тезисом об отождествлении объекта и субъекта в ходе научного творчества (в искусстве подобное отождествление давно известно, например признание Льва Толстого, что он чувствовал себя Анной Карениной, бросающейся под поезд).

Внерациональное личностное знание в принципе не может быть "рецептурным" и рационально обоснованным. Этот феномен лежит в основе лаг-периода в признании новых открытий в биологии и науке вообще.

Глава 7. Медицинская генетика и неканонические формы наследования

В начале 80-х Р. Б. Хесин (1981, 1984) особо выделил три неканонические, неменделевские формы наследственной изменчивости: (1) цитоплазматическая наследственность, (2) эпигенетическое наследование локальных и общих изменений структуры хроматина и (3) упорядоченные изменения в локусах и участках хромосом, состоящих из повторов. По одной из современных оценок, лишь для трети всех больных с наследственной патологией можно дать исчерпывающее генетическое истолкование в рамках канонических форм наследования (Hall, 1996). Впечатляющий репертуар неканонического наследования множества патологий впервые собран и проанализирован в сводке В. Пузырева и В. Степанова (1997). Ввиду важных биомедицинских следствий, необходимо рассмотреть случаи неканонического наследования у человека на основе более общих теоретических позиций. В частности, исходя из представленной выше обобщенной концепции генома и принципа облигатности — факультативности в его структуре и функции.

Выше мы условились под геномом индивида (или его клеток) понимать всю наследственную систему. К ней относится не только определенный набор структурных ДНК и РНК элементов, но и характер связи между этими элементами, от которой зависит ход онтогенеза в данных условиях среды. Таким образом, для анализа изменчивости важны и структурный, и динамический аспекты организации генома, (гл. 4). В структурном смысле элементы генома естественным образом подразделены на две подсистемы: облигатные элементы (гены и их регуляторные комплексы в хромосомах и самовоспроизводящихся органеллах) и факультативные элементы, куда входят разного рода ДНК и РНК носители, количество и топография которых варьирует в клетках одного и того же или разных организмов. Вариации или изменения числа и топографии факультативных элементов, в отличие от мутаций, могут происходить закономерно, с большой частотой. Это своего рода оперативная память генома.

7.1. Мобильные элементы, ретровирусы и наследственные изменения

Среди факультативной части генома особое значение в процессах наследственной изменчивости имеют семейства мобильных генетических элементов (МГЭ). Их число и топография в хромосомах каждой особи уникально. Перемещаясь по геному, МГЭ встраиваются в области расположения генов и вызывают инсерционные мутации. У дрозофилы вида D. melanogaster, например, доля МГЭ в геноме составляет 12–15 % ДНК хромосом. Оказалось, что среди спонтанных мутаций этого вида до 70 % связаны с инсерциями, причем перестройки хромосом происходят в основном по местам локализации МГЭ. При некоторых условиях (стресс, изменение ядерно-цитоплазменных отношений, способов размножения) происходят упорядоченные перемещения определенных семейств МГЭ, меняется характер регуляции генома. Поэтому знание особенностей поведения МГЭ в генотипе имеет важное значение для выяснения механизмов наследственных изменений и генной регуляции.

Как обстоит дело в этом смысле у человека? На долю собственно генов у человека приходится не более 10 % ДНК хромосом (Баранов, 1996). Геном человека населяет специфическое для приматов Alu-семейство мобильных элементов. Они имеют размер около 300 н. п. Число их копий в геноме фантастично, около 500 000, что составляет примерно 5 % ДНК хромосом. Повторы расположены как по отдельности так и группами или кластерами. Alu-элементы относятся к разряду ретроэлементов и перемещаются с помощью образования РНК-копий. В клетках человека найдены их кольцевые ДНК-копии вкупе с другими последовательностями, а также копии