Так что, просмотрев все возможности, мы приходим к заключению, что открытие структуры гена так же, как, впрочем, и другие научные открытия, произошло тогда, когда оно должно было произойти, и было оно сделано теми людьми, которые больше всего заслуживали благосклонного отношения «госпожи удачи».
Структура гена
Написав название параграфа, я задумался, что делать дальше. Рассказать о структуре ДНК относительно несложно, но ведь у меня иная цель – объяснить читателю, каков атомный механизм формирования наследственных признаков. А посильная ли эта задача? Дорога от структуры ДНК даже к цвету глаз, не говоря уже к складу характера, очень длинная и тернистая. Местами она превращается в тропинку, а то и вовсе прерывается непроходимыми оврагами.
О колоссальных успехах биологической физики за последние десятилетия я хорошо знал и тем не менее решил посоветоваться с узким специалистом, превосходно знающим молекулярную биологию.
– Могу ли я пренебречь некоторыми деталями, неясностями, противоречиями и ограничиться изложением концепции «один ген – один фермент»? – спросил я его.
– Положение не совсем так формулируется, – ответил он. – Сейчас говорят «один ген – одна полипептидная цепь».
– Но можно мне не входить в эти детали? Принцип ведь мало меняется, а нашим читателям, мне думается, интересно знать лишь общую идею.
– Пожалуй, можно, – согласился коллега.
И я решил ограничиться ответом на небольшое число вопросов, которые мне кажутся важнейшими.
Вопрос первый: в каком взаимоотношении находятся ген и молекула ДНК?
Оказывается, ген – это не молекула. Ген – кусочек молекулы. Одна молекула содержит в себе множество генов, расположенных один за другим.
Молекулы ДНК видны в электронный микроскоп и кажутся узенькими длинными палочками. Чтобы правильно представить себе соотношение длинны и ширины этой молекулы, вспомните железнодорожный рельс километровой длины.
Как уже говорилось выше, молекула представляет собой линейный остов, к которому привешены в сумбурном порядке азотистые основания четырех типов: А, Г, Т и Ц.
Так вот, один ген – это участок цепи ДНК, который состоит примерно из полутора тысяч этих оснований. Специфичность гена, то есть то, что этот ген имеет отношение к цвету глаз, а не к форме носа или что он человеческой особи, а не кошки, определяется порядком в расположении А, Г, Т и Ц. Можно сказать, что каждый ген характеризуется на молекулярном языке фразой, состоящей из полутора тысяч букв.
А как определить, где кончается один ген и начинается другой? – спросите вы. Вопрос законный, и на него есть ответ. Так же как в азбуке Морзе, на четырехбуквенном языке азотистых оснований существует символ, соответствующий точке, которая отделяет один ген от другого. Вас может заинтересовать количество генов в одной ДНК.
Считается, что их, вероятно, примерно десять тысяч; и каждая человеческая особь характеризуется десятью тысячами признаков. Но ведь на Земле живёт около четырех миллиардов людей, а признаков всего лишь десять тысяч, как же быть с этим несоответствием?
Число разных вариантов генных структур будет необозримо больше, чем четыре миллиарда (4·10). Действительно, если каждый ген может выступить в двух разновидностях (голубые глаза – карие глаза), то число этих структур будет равно 2по той же причине, по которой число вариантов распределения «красного» и «чёрного» в случае пяти рулеточных игр равно 2. Много ли это – два в степени десять тысяч? Порядочно. Так как два в десятой степени равно примерно одной тысяче, то есть десяти в кубе, то 2будет равно 10– единица с тремя тысячами нулей. А это число «чуточку» больше четырех миллиардов. Комментарии нужны? Пожалуй, нет.
Теперь надо сказать несколько слов о работе гена и пояснить таинственную формулу «один ген – один фермент».
Какая ткань в организме вырастет из клеток, определяется в первую очередь белковыми молекулами – ферментами, фабрикуемыми генами. Каждый ген создаёт одну определённую молекулу белка – один фермент. С помощью этого фермента и происходит строительство всего организма. При этом каждый фермент на редкость специализированный работник. Один фермент устанавливает, образно говоря, только стекло форточки, что на кухне, другой ответствен за электрический выключатель в столовой комнате, третий – за левый водопроводный кран. Но как он это делает? К сожалению, ответить на этот вопрос сейчас просто невозможно. Пришлось бы писать другую книгу, более профессиональную и более проблемную. А эту надо кончать. Мне остаётся сказать лишь несколько общих слов.
Открытие структуры ДНК и механизма репликации гена явилось мощным толчком для развития молекулярной генетики. Множество явлений получило истолкование на молекулярном уровне, ряд фактов был успешно предсказан. Не надо, конечно, представлять себе, что с этим открытием внесена уже достаточная ясность в понимание всех жизненных процессов. Напротив, надо честно признаться, что в этом направлении сделаны лишь первые шаги. Тем не менее важность открытия Уотсона и Крика огромна уже хотя бы потому, что для всех естествоиспытателей стала очевидной справедливость интерпретации жизни на молекулярном уровне и, следовательно, возникла уверенность в принципиальной возможности вмешательства химическими и биохимическими методами в формирование потомства. Когда человечество приступит к этой задаче, грандиозность которой заставляет ёжиться, и приступит ли к её выполнению вообще, сказать трудно. Но в то же время вся история развития науки показывает, что науку не остановишь. А это означает, что, как только будет изучено устройство молекулы ДНК и установлен порядок следования оснований в молекуле конкретной особи (пока что нет такого способа), на повестку дня станет вопрос о подправке структуры молекулы ДНК. Но дальше простирается область предположений. Авторы фантастических романов уже достаточно наэксплуатировали сюжет создания новых животных и нового человека, поэтому не стоит лишать их возможности стяжать новые лавры и самое время поставить точку.
Итак…
Мой гость Александр Саввич сидел в кресле, попыхивал трубкой и наблюдал за тем, как я тружусь. Я правил свою рукопись. Работа шла к концу.
– О чём речь на последних страницах?
– О структуре гена.
– Какое же отношение это имеет к теме книги?
– Я рассказал о случайностях в наследовании признаков. Надо же было показать, как это замечательное явление объясняется атомной структурой живого вещества.
– А по-моему, это задача другой книги.
– Скажи на милость, какой поборник линейности сюжета! Это тебе не детектив.
– Стройная сюжетная линия всегда считалась достоинством любого литературного произведения, – назидательно сказал Александр Саввич.
– Не знаю, где это считалось. Посмотри любой классический роман, и ты увидишь, что сюжет всегда смахивает на ветвистое дерево: есть главная линия, но имеется и множество ответвлений.
– Но если даже и так, то все боковые сюжеты должны служить одной цели.
– Ну что ж, это справедливо. Именно так старался поступать и я.
– Ничего ты не старался. Твоя тема – вероятность.
– Да нет, не совсем так. Моя тема та же, что и в моих предыдущих популярных книгах, – научный метод мышления. Пропаганда этого метода, демонстрация его силы, попытка убедить читателя, что только с помощью этого метода можно трезво оценивать и жизнь общества, и свою собственную судьбу, – в этом я вижу их задачу.
– Позволь, позволь, а название книги?
– Ты не дал мне закончить. Я же не повторяюсь в своих книгах. В этой я решил показать читателю, как работает один важнейший элемент научного мышления – вероятностный подход к событиям. Это ствол дерева. Но если кое-где я уходил в сторону от сюжетной линии, то все же оставался в рамках главной задачи – показа могущества научного метода мышления.
Мой друг молчал. Он листал рукопись, читал некоторые страницы. Я следил за выражением его лица – ведь он один из первых читателей! – стараясь поймать хоть крошечную похвалу.