Геном

При изучении микроорганизмов — вездесущих живых существ, которые, казалось, обладали поразительной изменчивостью под влиянием внешней среды, бактериологи сталкивались с неожиданными изменениями наследственных свойств и в их чистых линиях, т. е. генными мутациями в полном смысле слова. Бактерии, в частности кишечная палочка, были очень удобным объектом для проверки гипотезы об «инструктивной» роли внешней среды в возникновении мутаций. Дело в том, что многие ученые считали, что мутации есть результат приспособления генома к окружающим условиям. В 1943 г. С. Лурия и М. Дельбрюк показали, что устойчивость кишечной палочки к ее бактериофагу — это свойство, которое приобретается лишь очень редкими особями. Появление таких мутантов есть случайное событие. Мысль о том, что фаг «обучает» клетки генетической устойчивости к нему, неверна.

Итак, в 40-е годы генетики «открыли» для себя микробиологию. Быстрота размножения микробов и гигантское число потомков позволили резко ускорить работы по генетической изменчивости. Мутации, влекущие биохимический дефект, который можно легко обнаружить у бактерий, теперь уже можно было связать с нарушениями в определенных генах. Наиболее важным практическим следствием бактериальной генетики стало объяснение устойчивости все большего числа микроорганизмов к лекарственным препаратам. Если больного каким-либо инфекционным заболеванием лечат пенициллином, то из мириадов бактерий могут возникнуть единичные особи, устойчивые к нему. Например, мутация может у одного из массы микробов вызвать выработку фермента пенициллиназы. Этот мутант будет иметь способность разрушать молекулы пенициллина. Бесконтрольное применение пенициллина и других антибиотиков привело к существованию большого числа микробов, наследственно устойчивых к ним. Идет настоящее соревнование между фармакологами, изобретающими все новые противомикробные препараты, и микробами, обладающими поразительной скоростью выработки лекарственной устойчивости. Примером этого являются микобактерии туберкулеза, которых удалось «загнать в подполье» в 50-е годы применением стрептомицина. Однако триумф врачей оказался обманчивым. Сейчас у многих больных микобактерии туберкулеза мало или совсем нечувствительны к этому антибиотику. Некоторые мутанты даже лучше растут в присутствии стрептомицина, чем без него.

Генетикам удалось четко показать, что фенотипические признаки, приобретенные в течение жизни, не наследуются. Наследственные же изменения возникают в редких случаях, а роль внешней среды сводится к естественному отбору в пользу мутантных организмов или против них. Поэтому невозможно ожидать, что, например, все картофелины, подвергнутые яровизации, дадут начало разновидности картофеля с новыми, полезными свойствами, а из семян пшеницы, которые будут выращиваться в определенных условиях, вырастет рожь. Научный метод — это отбор редких мутантных особей и последующая тщательная проверка их выгодных качеств. Именно Данный путь привел к выведению новых сортов растений и пород животных с необычайно высокой продуктивностью и питательностью.

Конечно, при сельскохозяйственной селекции также широко используются и методы скрещивания близкородственных разновидностей. Именно благодаря селекции гибридов И. В. Мичурин и Л. Бербанк вывели много удивительных сортов культурных растений.