«Генетика – это наука, кажущаяся волшебством».
Геныч
Здравствуйте, мои любознательные друзья!
Давайте знакомиться. Меня зовут Ген Генович Генов, для вас – просто Геныч. Я академик и работаю директором Всемирного Института Генетики. Работа у меня необычайно увлекательная, потому что генетика – очень интересная наука, и я очень люблю о ней рассказывать.
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, почему из пшеничного зерна вырастает колос пшеницы, а не что-то другое, к примеру, розовый куст, а если посадить в землю жёлудь, то из него вырастет дуб, но ни в коем случае не клён и не берёза? Почему у кошки рождаются котята, у собаки – щенки, а дети похожи на своих родителей? В холодном климате растения растут хуже, а в тёплом – лучше, но почему и в Архангельске, и в Краснодаре из клубней картофеля вырастет картофель, крупный или мелкий, но ни в коем случае не капуста и не морковка? Даже в космосе, где тоже пробовали выращивать растения, из семян вырастает только то, что положено, а не что-то другое.
Кто следит за всем этим мировым порядком и как он устроен? Может ли человек изменить этот порядок?
Пусть обилие вопросов вас не пугает. Просто у меня такая привычка – я сначала задаю вопросы, один за другим, а потом начинаю отвечать на них. Вопросы помогают мне сконцентрироваться на проблеме, а вам они подскажут, о чём сейчас пойдёт речь.
Поиск ответов на такие серьёзные вопросы не должен быть скучным. Поэтому каждую тему мы будем начинать с небольшой сказки, а потом уже разговор пойдёт о тайнах волшебной науки – генетики. Помните, как сказал Александр Сергеевич Пушкин: «Сказка ложь, да в ней намёк – добрым молодцам урок»? Читайте мои сказки внимательно, они здесь не просто так, а со смыслом.
Я не ради красного словца назвал генетику «волшебной наукой», в ней и в самом деле много чудес, но, как известно, любое волшебство содержит чёткое научное объяснение – как да почему. В сказках волшебникам помогают заклинания, а учёные вместо заклинаний используют научные законы. Знаете главное отличие законов от заклинаний? Заклинания нужно зубрить, а законы нужно понимать, и без этого ни один из них не работает. Давайте договоримся так: если вам будет что-то непонятно, то перечитайте непонятное ещё раз или попросите взрослых объяснить другими словами. Понимание – это самое главное в изучении всех наук.
Хотите, открою вам секрет, как стать академиком? Он довольно прост: чтобы стать академиком, необходимы понимание, внимание, желание и старание. Вот и весь секрет.
На этом, мои будущие коллеги, позвольте считать наше знакомство состоявшимся. Пора нам с вами двигаться вперёд – к тайнам науки генетики…
2. Почему дети похожи на родителей?
В тридевятом царстве, в тридесятом государстве, за синими морями, за высокими горами, а где именно – отсюда не видать, жил-был царь, который хотел быть самым-самым-самым: самым умным, самым сильным, самым быстрым и так далее.
Царь очень хотел быть самым-самым-самым, но у него ничего не получалось. Придворный мудрец обыгрывал его в шахматы, придворные скороходы обгоняли во время соревнований, а придворный силач одной левой укладывал царя на обе лопатки. Прохиндеи, выдававшие себя за мудрецов, варили для царя зелья, которые должны были добавить ему ума, силы, ловкости и всего прочего. Царь исправно пил эти зелья, но они не помогали.
– Дорогое моё величество! – сказала однажды царю царица. – Ну сколько можно заниматься ерундой? Взять хотя бы придворного силача, так у него и отец, и дед были силачами, а прадед так вообще трёхглавого змея играючи одолел. У придворного мудреца отец и дед были чемпионами царства по шахматам, а прадед, говорят, эту игру и придумал… А в твоём царском роду были силачи с мудрецами или скороходы? Нет? Ну то-то же!
Задумался царь – а ведь царица права. Дети похожи на родителей. А почему так происходит? Придворный мудрец на этот вопрос ответить не смог, но посоветовал отправить гонца во Всемирный Институт Генетики – вдруг там помогут…
* * *
Почему дети похожи на своих родителей? Почему из пшеничного зерна вырастает колос пшеницы? Почему у кошки рождаются котята, а у собаки – щенки?
Несложно догадаться, что в живых организмах, животных и растениях, содержится информация обо всех признаках, которая передаётся потомству: «Вот вам программа развития, смотрите, не отступайте от неё ни на шаг!» Но где хранится эта информация и кто является её хранителем?
Подобно тому, как дома строятся из кирпичиков, живые организмы «строятся» из маленьких клеток, у которых есть оболочка и внутренняя среда с клеточными органами, главное из которых – клеточное ядро.
Ядро назначили главным не просто так, а потому что именно в нём хранится сокровище – полная информация о клетке, которая может передаваться по наследству, от родителей к детям. Для нас с вами хранителями информации являются книги, а в ядре роль книг выполняют молекулы химического вещества с длинным названием дезоксирибонуклеи́новая кислота. Произносить такое название очень долго, поэтому его сократили до ДНК (дэ-эн-ка).
Знаете ли вы, что такое молекула? Это мельчайшая частица вещества, обладающая свойствами этого вещества. Например, молекула соли – солёная, молекула сахара – сладкая, а молекула воды никакого вкуса не имеет.
ДНК – это условная книга, участки которой можно сравнить со страницами. На каждой «странице» рассказывается о каком-то одном признаке живого организма. Участок молекулы ДНК, содержащий информацию об одном признаке, называется ге́ном. Молекулы ДНК огромны, других таких гигантов в мире молекул не существует. Если взять молекулы воды или поваренной соли, то молекула ДНК окажется примерно в миллион раз крупнее их.
Ген – хранитель информации о признаке. Воображение сразу же рисует нам маленького важного человечка, у которого в сундуке, запертом на много замков, хранятся важные сведения. На самом деле ген, будучи участком молекулы, больше похож на отрезок длинной ленты, но при изучении некоторых тем нам будет удобнее представлять его в виде человечка.
Что определяет признаки организма? Например, почему у Алёши глаза карие, а у Маши голубые?
Основным строительным материалом для всего живого на нашей планете являются химические вещества, называемые белкбми (примером может служить хотя бы яичный белок). А раз живой организм состоит из молекул белков, то легко догадаться, что именно они и определяют его признаки. Таким образом, информация о каком-либо признаке – это информация о строении конкретной молекулы белка. В глазах Алёши присутствует белок коричневой окраски, и потому у него глаза карие, а белок в глазах Маши голубого цвета, и потому у неё голубые глаза.
