ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Материальные основы наследственности из "Физика и химия жизни" В живой клетке животного или растительного организма имеется ядро, в котором заключено определенное число хромосом, характерное для каждого данного вида животного или растения. Ядро может составлять от одной сотой до двух третей объема клетки. Остальная часть клетки — это цитоплазма. Хромосомы обладают индивидуальностью — каждая из них отличается от всех других хромосом того же набора. Внутри хромосом находятся гены, расположенные в линейном порядке. [c.103] деление за делением, образуется новый организм. Каждая клетка нашего организма — каждая клетка печени, мозга, почек — несет в себе хромосомы от обоих родителей. У плодовой мушки дрозофилы мы можем наблюдать описанные явления под микроскопом. Хромосомы клеток слюнных желез личинок плодовой мушки так велики, что мы можем различить особенности их строения и установить, что наследственные факторы, полученные от обоих родителей, присутствуют в каждой паре хромосом. [c.104] Наши знания о соотношении между хромосомами и наследственностью получены двумя путями — в опытах по скрещиванию и в результате микроскопических наблюдений. Именно опыты по скрещиванию показали, что в хромосомах находятся наследственные факторы. В последние годы такие опыты ставились на хлебной плесени — нейроспоре — и было четко показано, что наследственные факторы в хромосомах оказывают выраженное влияние на многие химические процессы в клетке. [c.104] Влияние ядра изучалось к путем удаления его у амебы, другого одноклеточного организма. Уже давно было известно, что эта операция понижает интенсивность обмена клетки. Д. Мэзия из Калифорнийского университета провел такое исследование с помощью меченых изотопов фосфора, элемента, который играет основную роль в обмене клетки. Скорость, с которой меченые атомы включаются в новые соединения в клетке, соответствует скорости обмена фосфора. Мэзия разрезал несколько амеб на две части — в одной ядро оставалось, а в другой отсутствовало. Он поместил половинки с ядром в один сосуд, а безъядерные половинки в другой. Затем он на некоторое время добавил меченый фосфор в оба сосуда. Он обнаружил, что половинки с ядром включали меченый фосфор в свои сложные фосфорсодержащие вещества с нормальной скоростью, а безъядерные потребляли гораздо меньше фосфора. Этот опыт еще раз показал, что ядро, которое составляет незначительную часть тела амебы, играет решающую роль в обмене всей клетки. [c.105] Естественно было задуматься над тем, не связан ли химический механизм, с помощью которого хромосомы регулируют все эти функции, с каким-либо определенным веществом. [c.105] Эти измерения были проведены на различных тканях ряда животных. У данного вида животных содержание ДНК в ядре всегда примерно одно и то же (с колебаниями в пределах 10%) независимо от того, с какими клетками мы имеем дело — с клетками печени, поджелудочной железы, селезенки или крови. При этом для каждого вида характерно свое, вполне определенное содержание ДНК. Например, для лягущки — это 15стомиллионных долей миллиграмма на ядро, для пузанка — 2 стомиллионных, для морской черепахи — 5,3 стомиллионных. [c.107] Приведенные выше эксперименты были проведены А. Буавеном и его сотрудниками Р. Вендрели и Ш. Вен-дрели в Страсбурге, а также независимо от них Г. Рисом и автором данной статьи в Рокфеллеровском институте медицинских исследований. Рис и автор настоящей статьи разработали метод определения содержания ДНК в одном ядре, а не в большой массе ядер. Этим методом можно получить сведения, которых нельзя получить при анализе больших количеств материала. [c.107] Метод основан на реакции Фёльгена. Клетки с ядрами, окрашенными по способу Фёльгена, помещают на предметное стекло, а к окуляру микроскопа присоединяют фотоэлектрический прибор, измеряющий количество света, поглощенного красящим веществом ядра. Определяя количество света, поглощенного некоторыми видами ядер с известным содержанием ДНК, получают ряд стандартов, в которых определенное количество ДНК в ядре соответствует определенному поглощению света. С помощью таких стандартов можно определить содержание ДНК в ядрах, в которых другим методом сделать это не удается. [c.107] ЖИВОТНОГО. Определение поглощения света отдельными клетками показывает, что это так и есть. Было обнаружено, например, что количества ДНК в клетках печени крысы с одним, двумя и четырьмя наборами хромосом относятся как 1 2 4. [c.108] Таким образом, в каждом наборе хромосом яйцеклетки или сперматозоида находится определенное количество ДНК в большинстве клеток организма с обычным набором хромосом ее имеется в два раза больше, а при двойном и четверном наборе хромосом — соответственно в два и четыре раза больше. Все это указывает на то, что ДНК тесно связана с наследственными факторами хромосом и скорее всего представляет собой часть вещества, из которого состоят эти факторы. Конечно, в хромосомах, кроме ДНК, есть и другие вещества (например, белки), но ни одно из этих веществ не распределено по ядрам столь строго. [c.108] Следует сказать, что некоторые исследовате.ди утверждают, будто в некоторых клетках развивающегося эмбриона ДНК больше, чем в клетках взрослого организма данного вида. Правда, в настоящее время трудно сказать, правильны ли их измерения или тут имели место какие-то неустановленные погрешности в методике. Но даже если такие исключения из правила распределения ДНК существуют, это не должно нас удивлять, так как клетки обладают большой изменчивостью. [c.108] Висконсинского университета обнаружил, что клетки-кормилицы у растений играют ту же роль и что ДНК образуется в их ядрах. Таким образом, ДНК цитоплазмы яйцеклеток образуется в ядрах клеток-кормилиц и предназначается в конечном счете для ядер клеток эмбриона. Другими словами, ДНК в цитоплазме яйцеклеток находится на пути от одного ядра к другому. Согласно данным Зейтена и Гофф-Иоргенсена из Копенгагена, ДНК цитоплазмы одной яйцеклетки достаточно, чтобы обеспечить ядра тысячи клеток, которые возникнут при делении одной оплодотворенной яйцеклетки. [c.109] Теперь разберем некоторые опыты, имеющие целью разъяснить динамическую роль ДНК в хромосомах. Все это началось с интересных наблюдений, сделанных английским бактериологом Ф. Гриффитом. Он работал с пневмококками — бактериями, вызывающими воспаление легких. Имеется много разновидностей пневмококков, и они различаются по химическому составу слизистой оболочки, или капсулы, окружающей клетку. Каждая разновидность образует свой тип капсулы. Однако при выращивании в определенных условиях пневмококки теряют свою капсулу и дают поколение без капсул. Гриффит проделал следующее. Он взял два вида пневмококков первый — типа П1 с капсулами и второй — типа I, утративший свои капсулы, — и убил клетки типа И1 с капсулами путем нагревания их в воде Затем он ввел эти мертвые клетки с живыми бескап-сульными клетками типа I в организм мыши. Через определенное время Гриффит исследовал мышь и обнаружил, что в ее тканях интенсивно размножаются пневмококки типа III с капсулами Ясно, что убитые клетки типа III, введенные в организм мыши, размножиться не могли. Чтобы все же проверить это, Гриффит ввел убитые нагреванием клетки типа I с капсулами многим мышам — ни в одном случае они не размножились. Картина, таким образом, стала ясной в первом опыте размножались живые клетки типа I без капсулы, но они превратились в тип III с капсулами. Мертвые клетки с капсулами каким-то образом передали свои наследственные особенности живым клеткам без капсул, т. е. [c.109] Оставалось найти это вещество в разрущенных и растворенных обрывках клеток. Разрешить эту задачу взялись Эвери, Мак-Карти и Мак-Леод из Рокфеллеровского института. Они быстро установили, что слизь капсулы в этом не участвует. Для этого они просто растворили слизь с помощью фермента, который ее разрушает, после чего остатки клеток продолжали передавать наследственную способность к образованию капсулы. Затем исследователи удалили из остатков белок, который составляет основную часть вещества клетки. Они применили для этого метод, при котором остающиеся в растворе вещества не изменяются. В результате этого подозрение было снято и с белка, так как остаток из убитых нагреванием клеток без слизи и без белка все еще сохранял способность передавать наследственные свойства. [c.110] После исключения слизи и белка стало ясно, что эффективным веществом должна быть ДНК. Дальнейшие опыты показали, что это именно так. Когда ДНК в веществе, оставшемся от клеток, была разрушена ферментом, который избирательно действует на ДНК, остаток наконец потерял способность стимулировать образование капсулы. [c.110] Действие ДНК исключительно специфично. Если к клеткам без капсулы добавить ДНК от пневмококков другого типа, то размножающиеся клетки дадут поколение того типа, от которого была получена ДНК. Каждый тип пневмококков обладает своим собственным типом ДНК. [c.111] Передача наследственных признаков у пневмококков с помощью ДНК служит прекрасной иллюстрацией одного из основных законов наследственности. У человека из поколения в поколение передается не тот или иной цвет глаз, та или иная группа крови или какой-либо определенный признак. Передается скорее группа факторов в хромосомах, которые могут влиять на активность клеток так, что они образуют данный тип пигментов глаза или вещества, определяющие группу крови. ДНК пневмококковых хромосом влияет на клетку так, что последняя приобретает способность образовывать особый тип слизистой капсулы. [c.111] Вернуться к основной статье