О селекции и появлении новых видов. 4 страница

Селекция – это тоже перенос (обмен) генетической информации, только это происходит с помощью скрещивания, когда участники этого процесса обмениваются генами и создают новый комплекс генов. Это процесс равноблизких организмов, их внутренних участников. Генная инженерия переносит генетическую информацию через бактерии. Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды - это кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Каждая бактерия помимо основной, не покидающей клетку молекулы ДНК, может содержать несколько различных плазмид, которыми она обменивается с другими бактериями. Плазмиды являются автономными генетическими элементами, реплицирующимися (т.е. размножающимися) в бактериальной клетке не в то же время, что основная молекула ДНК.

Почему бактериальные клетки нарабатывают «человеческие» белки? Наверно, оттого, что они в организме хозяева, это их пространственная деятельность. Не из самих бактерий получают соматотропин или инсулин, а синтезируется клеткой бактерии, т.е. это исходит из деятельности бактерий.

Мощным инструментом генной инженерии являются открытые в 1974 г. ферменты – рестрикционные эндонуклеазы, или рестриктазы. Рестрикция означает «ограничение». Бактериальные клетки вырабатывают рестриктазы для разрушения инородной, в первую очередь фаговой ДНК, что необходимо для ограничения вирусной инфекции. Рестриктазы узнают определенные последовательности нуклеотидов (так называемые сайты – участки узнавания) и вносят симметричные, расположенные наискось друг от друга, разрывы в цепях ДНК. Из разных видов бактерий выделено 200 различных рестриктаз. Для получения рекомбинантной плазмиды ДНК одной из плазмид расщепляется выбранной рестриктазой. Ген, которой нужно ввести в бактериальную клетку, выщепляют из ДНК хромосом человека с помощью той же рестрикционной эндонуклеазы. Ферментом лигазой «сшивают» оба конца ДНК (гена и плазмиды), в результате получается рекомбинантная кольцевая плазмида, которую вводят в бактерию E. сoli. Все потомки этой бактерии, называемые клоном, содержат в плазмидах чужеродный ген и способны вырабатывать белок, кодируемый этим геном. Весь процесс получения таких бактерий, называется клонированием. Например, с 1982 г. инсулин получают в промышленных масштабах с помощью бактерии E. сoli, содержащих ген человеческого инсулина. До этого инсулин выделяли из поджелудочных желез забиваемых коров и свиней.

В клетках постоянно вырабатываются определенные специфические для каждой клетки белки. Белки представляют собой целый ряд сложнейших химических соединений. Все клетки разные (например, нервные, мышечные, половые и т.д.), поэтому в них производятся и разные белки – белки-гормоны, белки-ферменты и т.д. в каждой клетке имеется полный набор генов, функционируют только некоторые из них, а остальные находятся в неактивном состоянии. Кто же руководит этим процессом? Кто следит, чтобы в клетках создавались белки определенного вида? Гены себе отдают команды? Или, может имеется главный ген, который всем руководит? Или все же происходит коллективное управление? У них же очень сильное взаимодействие друг с другом. Но самое главное, что благодаря генам, происходит индивидуальность организма, потому что в них постоянно повторяются качественные (форменно определенные) химические соединения. Без генов не было бы видов.

В Германии, а потом в Швейцарии исследователи провели ряд экспериментов. В одном из них взяли ген, управляющий развитием глаза мыши, и ввели его в личинку плодовой мушки. Думали, что в результате получится что-то гротескное. На деле же ген мышиного глаза не только создал у мухи жизнеспособный глаз, но это был мушиный глаз. Налицо были два существа, не имевшие общего предка пятьсот миллионов лет, тем не менее способные обмениваться генетическими материалом, словно родные сестра.

В начале 1990-х годов ученые сделали еще более значительное открытие, когда обнаружили, что могут изъять из эмбрионов мыши гены, которые предположительно считались жизненно важными, и тем не менее мыши часто рождались не только здоровыми, но порой более здоровыми, чем их братья и сестры, которых не трогали. Оказалось, что, когда уничтожались отдельные важные гены, их место занимали другие, закрывая брешь. По этому поводу ученые писали, что это отличная новость для нас, как живых организмов, но не такая хорошая для понимания того, как же все-таки работают клетки, поскольку добавляла еще один уровень сложности к явлению, в котором мы только-только начали разбираться.

Выходит, что не гены являются главными лицами в клетке, что не они управляют процессами, а кто-то управляет генами. Наверно, тот, кто и создал организм, тот и сделал запись, т.е. гены, с помощью которых воспроизводится (повторяется) этот организм. И это кто-то следит, чтобы чужеродный ген (глаз мыши) не изменил схематическую систему организма. Поэтому плодовая мушка появилась не с мышином глазом, а со своим. Глаз мухи выстраивался по гену мушиному, но не мышиному. Или изымался из эмбрионов ген (или гены) очень важный для развития, но организм рождался цельным. Т.е. кто-то заменял гены или добавлял ген, вместо отсутствующего и организм создавался таким, каким и должен быть.

Ученые пишут, что было обнаружено, что если ввести ДНК человека в определенные клетки мух и мухи примут её как свою собственную. Оказывается, более 60 процентов человеческих генов в основном те же, что найдены в плодовых мушках. По меньшей мере, 90 процентов на том или ином уровне соотносятся с генами, найденными у мышей. У человека даже есть гены для создания хвоста, если бы только они включились в работу. (Интересно, что количество генетического материала и его организации, как правило, не отражают, степень сложности содержащего его живого существа. У человека сорок шесть хромосом, а некоторые папоротники насчитывают более шестисот. У двоякодышащей рыбы в сорок раз больше ДНК, чем у человека. Обыкновенный тритон генетически куда богаче нас – в пять раз. До недавнего времени считалось, что у людей по крайней мере сто тысяч генов, однако эта цифра была коренным образом урезана после первых результатов, полученных по программе «Геном человека», которая назвала число ближе к тридцати пяти-сорока тысяч генов – столько же сколько насчитывали в траве. Это явилось полной неожиданностью и вызвало разочарование. Это никак не стыковалось с дарвинской теорией эволюции. Может в простоте – в малом количестве генов, заключается сложность, которая была создана, на более поздних этапах развития. Уровень создателей позволило это сделать). В одной области за другой исследователи обнаружили, что с каким бы организмом они не работали – будь то черви-нематоды или люди, - они часто изучали одни и те же гены. Жизнь, казалось, была создана по одному набору чертежей. Все живые существа – это реализация одного первоначального плана. Как человеческие существа люди всего лишь надстройка – каждый человек представляет собой архив развития. Около половины химических процессов, протекающих в бананах, принципиально те же самые, что протекают у людей. Все незаметные искусные химические процессы, дающие жизнь клеткам – совместные усилия нуклеотидов. Вот как полушутя выразился французский генетик Ж.. Монод: «Все, что верно в отношении E. Сoli (кишечной палочки), верно и в отношении слонов, разве что в большей степени». Так говорят ученые, которые всю жизнь посвятили генетике и отдали много сил для неё. Благодаря им и другим ученым, мы можем многое понять, как устроен сложный мир.

Дальнейшие исследования ученых привели к открытию существования группы мастер-генов, каждый из которых руководит развитием части тела; их окрестили гомеотическими. Эти гены дали ответ на давно ставивший в тупик вопрос, каким образом миллиарды эмбриональных клеток, все появляющиеся из одной оплодотворенной яйцеклетки и содержавшие одинаковую ДНК, знают куда направляться и чем заниматься – той надо стать клеткой печени, этой вытянуться в нервную клетку, этой стать частичкой крови. Вот эти гены и дают им указания и делают это во многом одинаково во всех живых организмах.

Клетка каждого живого существа обладает полым набором генов, причем половые клетки, несущие функцию продолжения рода, в этом смысле не отличаются от других. Ученые задали себе вопрос, а нельзя ли включить в процесс оплодотворения обычные соматические клетки? Английский ученый Д. Гердон еще в 1962 г. получил поистине удивительные результаты своих опытов. Он извлек из клетки кишечника лягушки ядро и пересадил его в оплодотворенное яйцо другой особи. При этом чтобы не включился механизм материнских генов, они были выведены из строя при помощи облучения. Икринка развивалась нормально, она превратилась в головастика, а потом – в нормальную лягушку, причем полученная особь оказалась точной копией той, у которой было взято ядро. Такие опыты наглядно показывают, что под действием цитоплазмы ядро «забывает» свою специализацию, а генетическая информация, хранящаяся в клетке, позволяет воспроизвести целый организм.

Ген глаза мыши, введённый в личинку плодовой мушки не стал создавать мышиный глаз. Если взято ядро, хоть и соматической (неполовой) клетки и оно пересажено в оплодотворенное яйцо такой же особи, (как был произведен эксперимент с лягушками - одной той же особи), то оно оказалось жизнеспособной, по ядру его ДНК выстраивался организм одной лягушке в организме другой. Может это произошло потому, что это был комплекс генов, а не отдельный ген, который не может выстраивать чужеродный орган (глаз мыши в организме мухи). Да, и другой генетической записи не было, поэтому нужно было выстраивать по имеющей пересаженной ДНК, но одной и той же особи. Но может такая пересадка произойти между разными особями, например, мыши и лягушки? В таком случае будут ли связаны мастер-гены, по какому гену будет выстраиваться организм? И будет ли он вообще выстраиваться? Будет ли выстраиваемый организм (если это произойдет) приспособленным к условиям? Будет ли у него своя ниша обитания? Как эмбрионы, такие разные по условию развитию, смогут объединиться?

После удачных экспериментов с лягушками (пересадка ядра в другую особь) ученые перешли к опытам с млекопитающими. Но эксперименты пришлось приостановить, т.к. яйцеклетки теплокровных животных во много раз меньше, чем у земноводных, и ученые долгое время просто не могли пересадить ядра клеток. Исследователь из Оксфорда Д. Бромхолл нашел другой путь пересадки ядра в клетку млекопитающих. Для этой цели он использовал особый вирус, который, заражая клетки, в то же время соединяет их друг с другом. Этот вирус был облучен ультрафиолетом для уничтожения его вирулентных свойств. Однако пораженные им клетки все равно сливались, образовывая новые с несколькими ядрами. Если же соединялись и ядра, то получались особые гибриды (так был получен гибрид соматических клеток человека и мыши).

Бромхолл взял для своих опытов клетки от давно умершего кролика и соединил их с яйцеклеткой крольчихи, при этом ядро яйцеклетки крольчихи было заменено на другое. Полученная клетка-гибрид была помещена в матку крольчихи. Биолог предоставил ряд доказательств, что эмбрионы отлично развивались в живом инкубаторе, причем они содержали в себе только гены давно умершего родителя. На свет эти зародыши, к сожалению так и появились. Опыты по клонированию были продолжены, и, наконец, весь мир смог увидеть первое полученное с помощью клонирования животное – овцу.

И вновь никакого приближения к созданию нового вида. Здесь вариация, соединение различных генных комплексов различных видов организмов даже не может вывести, чтобы новый организм смог вырасти, развиться. Хаотическое смешение различных устройств, системных движений не может образовать жизненный организм (при смешении систем новые системы не образуются). Навряд ли человек станет сродни могуществу Богу и будет создавать по своему собственному усмотрению новые организмы. Для этого человеку нужно научиться создавать новые гены, соединять их в единый генетический комплекс (геном), создавать протеом и многое другое, что еще человек не знает.

Протеом – это библиотека, содержащая информацию, по которой строятся белки. Протеом намного сложнее генома. Расшифровать протеом человека будет намного труднее. Мы еще не разобрались в геноме, как все гены стыкуются. Ученые говорят, что по большей части наша судьба и наше благополучие – и даже цвет глаз – определяется не отдельными генами, а группами генов, действующих объединенными усилиями. Потому-то так трудно разобраться, как все это стыкуется, и потому мы еще не скоро будем производить на свет младенцев по заказу. Если бы были отдельные гены, определяющие рост, предрасположенность к диабету или к облысению или какое-либо другое отличительное свойство, было бы легко – во всяком случае, сравнительно легко – выделить их и попытаться починить. К сожалению, тридцати пяти тысяч функционирующих независимо генов даже близко недостаточно для создания такой сложнейшей фигуры, какую представляет собой нормальный человек. Некоторые болезни – например, гемофилия, болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона и кистозный фиброз – вызываются одиночными нарушенными генами. У ученых вызывает тревогу, что в последнее время, несмотря на достижение науки, доля детей с хромосомными аномалиями не только не уменьшается, а, наоборот, прогрессивно возрастает.

Это связывают с воздействием химических веществ, проникающей радиацией. Человек довольно сильно изменил условия проживания. Его деятельность также изменила климат на планете. Температура стала резко колебаться. У растений (дурман, пшеница, кукуруза) все чаще появляется гаплоидия (изменение количества хромосом). Это снижает их жизнеспособность. В эксперименте, подвергая икру резким колебаниям температуры, получали гаплоидных тритонов, которые отличались пониженной жизнеспособностью. Все это говорит, что организм не может приспосабливаться к другим условиям проживания. Он только теряет свою жизнеспособность. Жизнеспособность заключена в своем жизнедвижении. Жизнедвижение единожды создается.

Протеом, как и геном – это библиотека, содержащая информацию. Но протеом содержит ее намного больше, чем геном. В любой клетке в любое время могут быть заняты делом сто миллионов белковых молекул. Можно ли в этом так просто разобраться? Хуже того, поведение и деятельность белков зависит не только от их химии, как у генов, но и от их формы. Чтобы функционировать, белок должен не только состоять из надлежащих образом собранных химических компонентов, но, кроме того, должен уложиться в строго определенную форму. Белки перекручиваются, сворачиваются в петли и спирали, сминаются, принимая сложные, замысловатые формы. Более того, белки в зависимости от настроения и положения с обменом веществ, они среди всего прочего позволяют себе вступать в связь с фосфором, глюкозой, ацетилом, убиквитином, серой и цепляться к гликофосфататдилиноситоловым якорям. Все это невероятно сложно. Но за всем этим скрывается простота, в основе которой лежит единый характер жизнедеятельности, - говорят ученые.

А также имеются регуляторные пептиды – биологически активные соединения, которые управляют потоками информации в организме. Из 1500 известных преобладают олигопептиды, состоящие из 2-14 остатков аминокислот, и полипептиды из 25-45 остатков. Белки представлены в основном гормонами передней доли гипофиза. Ученые пишут, что наличие большого числа пептидных гормонов и нейропептидов объясняют образованием в ходе эволюции сходных генов; неодинаковым использованием различных генов, вследствие чего от одного гена могут появляться разные конечные продукты. Регуляторные пептиды имеют чрезвычайно широкий спектр регуляторной активности, воздействуют практически на все физиологические функции; монофункциональные не известны. Отдельные функции регулируются несколькими пептидами одновременно, однако, как правило, каждый влияет своеобразно. Согласно концепции английского ученого А. Пирса, клетки, секретирующие биологически активные пептиды, являются произвольными общих эмбриональных закладок и составной частью единой системы нервной регуляции функций – диффузной нейроэндокринной системы. Пептиды влияют на клетки-мишени, как и многие сигнальные молекулы: после связывания с мембранными рецепторами включается аденилатциклазный механизм, опосредствующий характерное для этого пептида действие на метаболические процессы. Помимо прямого действия они разнообразно и сложно влияют на секрецию других биорегуляторов. При синтезе белков-ферментов их воздействие осуществляются на уровне транскрипции и, несомненно, затрагивают течение трансляции.

Организм – это сложное, взаимосвязанное системное (и межсистемное) устройство, переходящее от одного уровня к другому механизма действия. Создать человеку новый организм не по силам, да и, наверно, не в его компетенции это дело. Мы находимся в ошибочном представлении, что человек, как и другие организмы – это плод приспособленностей, адаптаций, модификаций и удачных переделок, уходящих в глубь времен на 3, 8 миллиарда лет. Поэтому мы думаем, если природа удачно переделывает организмы, то и человеку можно это делать. Он и кинулся тасовать гены, думая, что этим создаст новый организм. Это бессмысленное дело. Но есть дела, которые очень полезны и интересны. Например, в генотип бактерии кишечной палочки удалось ученым ввести ген из генотипа человека, по которому производится инсулин, происходит его синтез. Бактерия с таким геном служит настоящей фабрикой по производству инсулина. Человек смог в результате встраивания в генотип ранее отсутствовавшего гена, заставить клетку синтезировать белки, которые она раньше не синтезировала.

Но изменил ли человек саму бактериальную клетку? Ученые вводят человеческий ген не в основную молекулу ДНК, а в одну из плазмид бактериальной клетки. У плазмид совершенно иные функции. Они несут такие жизненно важные бактерии гены, как гены лекарственной устойчивости. Разные плазмиды содержат разные гены устойчивости к антибактериальным препаратам. Каждая бактерия содержит несколько плазмид, которыми она обменивается с другими бактериями. Основная молекула ДНК не покидает клетку. При действии определенного антибиотика на бактериальные клетки плазмиды, придающие устойчивость к нему, быстро распространяются среди бактерий, сохраняя им жизнь.

Простота устройства плазмид и легкость, с которой они «входят и выходят» из бактерий, используются генными инженерами для введения в клетки бактерий генов высших организмов. Чтобы ввести рекомбинантную плазмиду в бактериальную клетку, нужно обработать специальным образом – так, чтобы она на короткое время стала проницаемой для макромолекул. Бактерия E. coli вырабатывает и соматотропин, и инсулин в зависимости какой ген введут. Сама бактерия E. coli остается той же – бактерией E. coli, т.к. основная ДНК осталась неизменной. Бактерия E. Coli синтезирует одну полипептидную цепь. И это делается не для себя. Например, инсулин не используется для нужд бактериальной клетки. Т.е. бактерии создают вещества для эукариотической клетки, организма, ведь это их симбиотическое образование.

Учеными предпринимаются попытки вводить в те или иные культурные растения гены, обеспечивающие устойчивость к ряду болезней. Не за горами вмешательство в наследственную программу, полученную ребенком от родителя. Станет возможным введение в зародыш на ранних этапах его развития каких-либо недостающих генов и тем самым избавление людей от страданий, вызываемых генетическими болезнями. Сегодня накапливаются клонированные фрагменты ДНК человека, ряда сельскохозяйственных животных и растений (коллекция разных клонов, есть клонотека, геномная библиотека или банк генов). Для полной библиотеки генома человека требуется получить около 800 тыс. разных клонов. Работа огромнейшая. Но еще очень важная задача сегодня - это сохранение своих условий проживания. Организму надо помочь в сохранении себя. Он всеми силами борется за свою устойчивость, но иногда это не получается – не хватает ресурсов организма.

Бактерии, благодаря различным плазмидам, приобретают устойчивость к неблагоприятным для себя условиям, например к солям тяжелых металлов (но бактериям, которые питаются ураном, это делать не нужно, т.к. их создали для жизнедвижения именно в этой среде). С помощью плазмид в бактериальной клетке создаются новые гены. Создается новая бактериальная клетка. Кто создает, тот и управляет.

Биологический мир, его главные фигуранты.

Ученые говорят, наш организм очень любит вырабатывать ДНК, без неё мы не сможем жить. Но сама ДНК не живая. Все молекулы неживые, но у ДНК это особенно выражено. По словам, генетика Ричарда Левонтина, она «относится к числу самых химически инертных молекул живого мира». Безжизненное вещество находится в самой сердцевине жизни.

Молекулы не живые. Молекула ДНК еще более не живая. В сегодняшнем понимании, что такое жизнь, сложилась очень запутанная ситуация. Мы придали жизни некое очерченное состояние, которая как бы обособленно существует. Но жизнь сама по себе не может существовать. Кто осуществляет жизнь? Кто движет жизнью?

Жизнь – это определенное создание, это постоянно поддерживаемое циклическое движение в круговороте. Оно должно сохраняться и повторяться. Система должна быть устойчивой. Устойчивость поддерживается конкретными участниками. Гены – сохраняют устойчивость, управляют процессами? Или может с помощью ген осуществляется управление? Если бы каждый ген управлял, что тогда было бы. Любой чужеродный ген, попавший в организм, тоже бы управлял и делал свой организм в чужом. Но за этим строго следят, чтобы по чужим генам не создавалась другое системное движение, которое в конечном счете, может разрушить систему. Это иногда в реальности и происходит. Но кто же управляет организмом, может, тот кто создает (образует) ДНК?

Синтезируют новые нити ДНК ферменты, называемые ДНК-полимеразами. ДНК-полимираза способна двигаться по «материнским» нитям и использовать их в качестве матрицы для безошибочного синтеза «дочерних» цепей. Но раскручивание спиралей, состоящих из многих миллионов пар нуклеотидов (каждая нить ДНК содержит 3, 2 миллиарда знаков кодирования; если все наши ДНК спрясть в одну тонкую нить, её будет достаточно, чтобы протянуть от Земли до Луны и обратно, причем не раз и не два, а множество раз; всего же внутри нас уложено 20 триллионов километров ДНК), сопряжено со столь значительным количеством вращений и такими энергетическими затратами. Поэтому репликация (удвоение молекул) начинается одновременно в нескольких местах молекулы ДНК. Синтез «дочерних» цепей начинается в участке между двумя точками (репликон). В каждой молекуле ДНК эукариотической клетки имеется много репликонов. В каждом репликоне видится репликативная «вилка» - та часть молекулы ДНК, которая под действием специальных ферментов расплелась. В ходе репликации «вилка» перемещается вдоль «материнской» молекулы, при этом расплетаются при помощи ферментов новые участки ДНК. Так как ДНК-полимеразы могут двигаться лишь в одном направлении вдоль матричных нитей, а нити ориентированы антипараллельно, то в каждой вилке несколько ферментов ведут синтез ДНК в виде фрагментов по 1000 нуклеотидов. Когда вилка перемещается, синтезированные фрагменты, комплементарные одной цепи, сшиваются с помощью ферментов друг с другом, образуя растущие «дочерние» цепи.

В отдельных случаях ДНК-полимиразы могут давать «задний ход». Это происходит тогда, когда последнее добавленное при синтезе нуклеотидное звено оказалось некомплементарным нуклеотиду матричной цепи. При «заднем ходе» ДНК-полимеразы оно замещается комплементарным нуклеотидом. Отщепив несоответствующий принципу комплементарности нуклеотид, ДНК-полимераза продолжает дальше синтез. Такая способность к исправлению ошибок получила название корректорской функции фермента.

Ученых поражает слаженность взаимодействия множества белков, участвующих в процессе репликации. В бактериальной клетке синтез ДНК в каждой репликативной вилке ведут 15 различных белков. В эукариотической клетке их значительно больше. Чрезвычайная сложность механизма репликации ДНК обеспечивает высочайшую точность воспроизведения генетической информации в поколениях клеток и организмов в целом.

Есть и мнение такое ученых, что «каждая половина молекулы ДНК «руководит» синтезом своей второй половины и удерживает ее подле себя посредством водородных связей. Таким образом, из одной молекулы ДНК, которая разделилась на две одноцепочечные половины, образуются две двуспиральные молекулы, точно такие же как и материнских молекул. Такой процесс удвоения, создания точной копии, или репликации, происходит со всеми молекулами ДНК». Здесь получается как бы процесс идет сам по себе, молекула ДНК имеет некую способность к самовоспроизводству (самоудвоению).

Сложный взаимослаженный процесс удвоения молекул (синтез) ДНК осуществляется группой ферментов, они и создают две двойные спирали ДНК. Основные исследования всех этапов процесса репликации ДНК были проведены в лаборатории американского ученого Артура Корнберга. В пятидесятые годы ученый открыл ДНК-полимеразу – фермент, осуществляющий репродуцирование новой молекулы ДНК при делении клетки, т.е. Корнбергу удалось показать, что под действием его фермента, при использовании в качестве матрицы фрагмента ДНК, синтезируется молекула, идентичная природной ДНК. Ученый впервые синтезировал молекулу ДНК. В 1959 году Корнберг (а также американский биохимик Северо Очоа, который выделил из бактерии, фермент, который катализировал синтез РНК из нуклеотидов) был удостоен Нобелевской премии.

Может ДНК, использовала ферменты и через свою информацию создавала саму себя? Но как тогда объяснить, что в период подготовки к синтезу ДНК усиленно образуются белки, повышается активность ферментов, участвующих в биосинтезе (как еще говорят некоторые ученые «на материнской центриоли клеточного центра увеличивается количество сателлитов»).

Ученые говорят, что еще очень многое непонятно как регулируется активность генов; ведь синтез ферментов не протекает постоянно: в какое-то время происходит их быстрый синтез, в какое-то время ферменты образуются с умеренной скоростью, какое-то – и вовсе не синтезируются. Некоторые клетки производят белки с максимальной скоростью, соединяя на одной хромосоме за минуту до 15 миллионов аминокислот в белковые молекулы, в других клетках белок синтезируется медленно, в третьих – в лучшем случае едва-едва, но все эти клетки принадлежат одному организму и, следовательно, набор генов в них одинаковый. Почему клетки, содержащие в своем ядре одинаковую генетическую информацию, производят различные белки? Дело в том, что в разных клетках транскрибируются разные участки ДНК, т.е. образуются разные и-РНК, по которым синтезируются разные белки. Специализация клетки определяется не всеми имеющими генами, а только теми генами, с которых информация была прочтена и реализована в виде белков. Следовательно, в каждой клетке реализуется не вся, а только часть генетической информации. В каждой клетке протекают свои биохимические процессы. Клетки одного типа в разное время обладают разной активностью. Кроме того, даже специфичные для данной клетки белки не образуются в ней все одновременно. В разное время в зависимости от нужд клетки в ней синтезируется разные белки. Имеется какой-то сложный механизм, регулирующий «включение» и «выключение» генов на разных этапах жизни клетки. Каков же механизм, каким образом клетка регулирует свою активность? Ученые говорят, что в клетке заложены природные механизмы блокирования и разблокирования молекул ДНК в хромосомах. Блокируя и разблокируя участки ДНК в хромосомах, различные клетки с одинаковым набором генов синтезируют разные комбинации белков, поэтому одна и та же клетка в различные периоды времени может производить разные белки.

Но кто же блокирует и разблокирует участки ДНК, кто же «включает» и «выключает» гены? Ведь кто-то должен это делать. или мы думаем, что если это природный механизм, то все происходит само по себе. Но в природе так не бывает. Если что-то делается, то это делает кто-то. Может это делают ферменты: блокируют и разблокируют участки ДНК, включают и выключают гены? А может все обстоит намного проще: ферменты в необходимое время берут информацию у ДНК и используют её по назначению? Вот вам и весь механизм. Ведь все процессы проходят благодаря ферментам: списывание информации с ДНК (РНК-полимераза считывает или синтезирует РНК, т.е. осуществляет транскрипцию), перевод информации с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот (перевод осуществляется с помощью генетического кода; может код, придумали ферменты?), исправление ошибок (например, если при синтезе нуклеотидное звено оказалось некомплементарным нуклеотиду матричной цепи, то оно замещается комплементарным нуклеотидом) – вот самый маленький перечень, что делают ферменты. В 1967 году Говард Грин сотрудник Нью-Йоркского университета получил гибрид клеток, содержавших хромосомы человека и мыши. Но через несколько циклов деления в клетках сохранились лишь несколько человеческих хромосом. Возникает вопрос: а куда делись остальные хромосомы? Это не результат ли деятельности ферментов?

К этому примеру можно привести также многочисленные эксперименты, проводимые в течение многих десятилетий с плодовыми мушками, когда их подвергали рентгеновскому облучению. Частота мутаций у них была в сто раз выше нормы. Мушки становились уродливыми. Этих уродливых мушек спаривали друг с другом, и оказалось, что через несколько поколений спустя, вновь стали появляться нормальные плодовые мушки. ДНК не сама по себе восстановилась после генетических повреждений. Нет у неё некоей особой способности это делать. Это делают ферменты. Они сохраняют генетическую информацию, которая была заложена изначально при создании. Они сохраняют жизнь организма и его преемственность. Если бы это не делали ферменты, мутации быстро привели бы к вымиранию вида, так как их носители каждый раз будут оставлять меньше потомства, чем нормальные особи. К тому же мутации могут вызывать самые различные заболевания, которые будут передаваться из поколения в поколение. Более того, появление новых мутаций, новых дефектных генов будет постоянно увеличивать тяжесть бремени, лежащего на каждом виде животных. Так говорят ученые. Как мы видим вид не так просто может уйти, исчезнуть. У вида высокая жизнеустойчивость. И это благодаря ферментам. Им нужно сохранять свои циклические движения, свои биохимические (метаболические) процессы, чтобы самим жить. А ДНК, как говорят ученые, не живая. К чему ей стремиться?