ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие к немецкому изданию из "Современная биология" Случаю было угодно, чтобы я закончил увлекательное чтение Современной биологии в тот самый день, в который ровно сорок лет назад получением докторской степени завершились мои занятия химией и физикой в Геттингенском университете. И тут сам собою возник вопрос, какой же в то время могла быть книга с таким названием и чем она отличалась бы от только что прочитанной. Ответ на этот вопрос помог бы попять, что за переворот произошел в науке за последние десятилетия и насколько глубоко удалось с тех пор проникнуть в закономерности процессов жизнедеятельности. [c.7] Будучи убежден, что многие основные явления жизни можно раскрыть, последовательно применяя физико-химический подход, я еще в самом начале своих университетских занятий пытался как-то связать между собой химию, физику и биологию. В те времена это было нелегко в моей первой тетради с записями лекций за летний семестр 1921 г. (я был тогда студентом Марбургского университета) можно прочитать не потерявшее еш е и теперь своей актуальности положение, гласящее, что естественные науки по постановке проблем и по методам разделяются на две группы точные науки — химия и физика — и дескриптивные , или описательные , науки — биология и науки о Земле. Однако уже в то время, когда я проходил курс наук в университете, проблематичность подобного представления становилась все яснее. Я сам стал непосредственным свидетелем того, как из зоологии и ботаники возникла экспериментальная биология. [c.7] В первые годы моего пребывания в Марбурге изучение биологии сводилось исключительно к ознакомлению с многообразием мира современных организмов. [c.7] В 1924 Г. Я переехал в Геттинген обучаться химии под руководством Адольфа Виндауса. На прощание я получил следующее напутствие от одного из моих марбургских учителей Хорошо, что здесь, в Марбурге, вы изучили животных, которые существуют в действительности отныне, в Геттингене, вы будете изучать организмы, которых на самом деле нет В этом шутливом высказывании содержался глубокий смысл. Во втором учебном семестре — у Альфреда Кюна, в Геттингене, — меня учили отыскивать в планах строения различных организмов то, что было типичным для них всех, и исследовать такие процессы и явления, которые присущи либо определенным группам организмов, либо вообще всем живым существам и служат их отличительными признаками. Это было уже зародышем того, что мы сегодня понимаем под молекулярной биологией. В то время как классическая биология исследовала каждый отдельный объект как таковой и пыталась создать определенную систему для всего многообразия живых форм, современная биология из множества организмов выбирает лишь те объекты, которые представляются особенно удобными для постановки конкретных вопросов, с тем чтобы изучать на них основные феномены жизни и анализировать и объяснять общие и характерные для всего живого явления и процессы. [c.8] ИСХОДЯ ИЗ строения и свойств химических молекул, а также особенностей и типов химических реакций, протекающих в живой клетке. Таким образом, одна ветвь современной биологии превратилась в молекулярную биологию . Это название не просто дань моде оно заключает в себе целую программу. В задачу молекулярной биологии входит объяснение — на молекулярном и атомном уровне — таких основных феноменов жизни, как наследственность, рост, развитие, дифференцировка, раздражимость, движение, память. [c.9] Этой программой молекулярная биология подводит фундамент под классические биологические дисциплины, а заключающаяся в ней концепция является основой ее важного философского значения она направлена против любой разновидности витализма, оперирующего научными аргументами. Пока еще трудно сказать, в какой мере молекулярная биология сможет достигнуть поставленной цели задачи, которые ей предстоит решить, сложны и труднообозримы. Мы переживаем сейчас период бурных успехов, которые восхищают нас в первую очередь тем, что многочисленные факты, добытые чрезвычайно обширной областью знания, факты, которые до сих пор казались бессвязными, теперь, на основе новых представлений складываются во все более и более ясную картину. Большие успехи были достигнуты благодаря тому, что я назвал бы искусством разумного экспериментального самоограничения современная биология имеет дело лишь с немногочисленными объектами, но зато они систематически изучаются всеми доступными науке методами. Поэтому современная биология включает в себя наряду с биофизикой биохимию, рентгеноструктурный анализ, генетику и в методическом смысле она — всеобщий должник, а собственное лицо приобретает лишь благодаря несвойственному традиционной биофизике или биохимии интерпретативному характеру постановки вопросов, цель которых — попытка установить связь между структурой и структурными превращениями молекул и их биологической функцией. [c.9] Открытия, которыми мы обязаны современной биологии, могут приобрести для человечества огромное практическое значение. Бесспорные достижения современной биологии в высшей степени способствуют укреплению чувства глубочайшего восхищения чудесами нашего мира. Поэтому можно надеяться, что человек наконец осознает ту ответственность, которую он несет в отношении всех живых созданий на Земле —в отношении растений, животных и самого себя. [c.10] Эта книга была написана с целью попытаться хоть немного заполнить пробел между традиционными биологическими представлениями и современной биологией. Не претендуя на слишком многое, она расскажет и даст наглядное представление хотя бы о некоторых успехах, достигнутых биологами за последние 30 лет. Быть может, она поможет нашим читателям составить самостоятельное представление о том, что сегодня происходит в биологии. [c.12] Возьмем, к примеру, генетику, или учение о наследственности. Загадка наследственности решена ДНК, несуш,ая в себе генетический код, является веществом наследственности , — все это, безусловно, малопонятно широкому читателю, даже если он знает, что ДНК — это общепринятое сокращение для дезоксирибонуклеиновой кислоты. Большинство людей склонны представлять себе наследственность наглядно всем известно, что дети похожи на родителей или по крайней мере хоть немного их напоминают. И если даже многие осведомлены о том, что во всем этом какую-то важную роль играют нуклеиновые кислоты, это им мало о чем говорит. [c.12] Даже вспомнив о законах Менделя, в соответствии с которыми, как известно, происходит наследование, не всякий сможет установить связь между ДНК и законами расщепления. Мало того, у некомпетентного читателя может создаться совершенно ложное впечатление, что новое учение о наследственности вообще не имеет ничего общего с тем, что ему известно под именем наследственности и что молекулярная генетика — это совершенно новая наука, которая с помощью новых методов, новых понятий и нового образа мыслей привела к революционно новым (и вдобавок непонятным) результатам. [c.12] Не подлежит сомнению, что законы Менделя не могут объяснить все явления наследственности. Менделевская генетика основана на анализе скрещиваний — скрещивают два организма, различающиеся по двум или более признакам, но принадлежащие к одному и тому же виду (например, львиный зев, дающий красные цветки, скрещивают с львиным зевом, дающим белые цветки). Затем исследуют, как выглядит потомство первого дочернего поколения и как окрашены цветки у потомства от скрещивания особей дочернего поколения друг с другом или с родителями (с растениями можно проделывать подобные вещи, не мучаясь угрызениями совести). [c.13] При этом часто не замечали, порой даже намеренно, что самое важное в наследственности — не механика предачи, а свойства и механизм действия подобных зачатков. Многие — в том числе и специалисты — довольствовались тем, что обозначали наследственный зачаток как ген или аллель . А когда возник вопрос о том, как действует ген, к примеру, когда понадобилось выяснить, каким образом ген обусловливает красную окраску лепестков, то генетики заявили, что этим должна заниматься смежная дисциплина — физиология растений. Из-за подобной уклончивости ослабевал интерес к важнейшей проблеме наследственности и контакт с генетикой прерывался в самом начале. [c.13] Что такое ген и каким образом он формирует готовый признак — вот те два вопроса, которые должна разрешить современная молекулярная генетика и на которые она в принципе уже сегодня может дать правильный ответ. Путь молекулярной генетики был далеко не всегда прямолинеен и к тому же он еш,е не закончен. Однако цель путешествия стала сейчас совершенно ясной. [c.14] Путешественниками были физики, химики, математики и генетики. Они не сумели бы продвинуться так далеко (или так быстро), если бы не заручились содействием инженеров, в первую очередь специалистов по теории связи. Для непредубежденных исследователей — а молекулярные генетики именно таковы — в этом не было ничего неожиданного. [c.14] Информация представляет собой не что иное, как элементы упорядоченности или сигналы, которые выделяются над уровнем шума неупорядоченной окружающей среды, подобно тому как выделяются, скажем, синие сигнальные фары и рожок полицейской машины. Эта информация не витает свободно во внутриклеточном пространстве, она, безусловно, на чем-нибудь записана . Подобная запись может быть сделана, как в газете, при помощи составленных из букв слов и далее — фраз. Это можно сделать и при помощи точек и тире, как в азбуке Морзе. И это же можно сделать при помощи перфокарты — системы отверстий, располагающихся по определенной схеме ( код ), соответствующей той или иной информации. Вычислительная машина может расшифровать код, заключенный в перфокарте, и выдать его в читаемых знаках, т. е. в буквах. [c.14] Здесь мне хотелось бы сделать следующее замечание. На первый взгляд может показаться, что благодаря введению чисто технических понятий в генетику проникло нечто чуждое, небиологичное, и что к добру это не приведет. В сущности же все обстоит как раз наоборот теория управления, кибернетика и теория информации лишь теперь нашли и используют то, что живые организмы применяют с большим успехом уже в течение миллионов лет. [c.15] В самом деле, все живые клетки несут в себе всю необходимую информацию, зашифрованную с помощью своего рода перфокарт. Это не следует понимать буквально, однако принцип кодирования в обоих случаях весьма сходен, и ген можно смело уподобить перфокарте. [c.15] Код жизни отличается притом поразительной простотой всего лишь посредством четырех различных знаков , представляющих собой молекулы четырех весьма сходных органических соединений, записана вся информация о том, каким образом, скажем, из яйцеклетки мака должно сформироваться целое растение мака — с двумя зелеными чашелистиками, четырьмя красными лепестками, многочисленными черными тычинками и плодом-коробочкой, заполненной множеством голубоватых семян. [c.15] в клетке содержится полное руководство к действию , записанное всего четырьмя буквами . Клетка считывает его и после этого уже знает , что и когда она должна делать. [c.15] Неудивительно, что по сравнению с таким гениально простым кодом способ расшифровки и реализации содержащихся в этом руководстве инструкций покажется более сложным. Однако он не настолько сложен, чтобы нельзя было попытаться дать здесь доступное — и по возможности наглядное — описание биологического кодирования и переноса информации. При этом мы возобновим утраченный было контакт с исследованиями в области наследственности. Однако подобно тому, как процессы, связанные с передачей наследственности, не могут протекать изолированно от прочих жизненных явлений, так и генетика не может рассматриваться только сама по себе. Мы будем вынуждены затронуть здесь такие проблемы, как проблема обмена веществ, или метаболизма, и его регуляции, потому что именно в процессе метаболизма организм получает необходимые ему вещества. Кроме того, придется также рассмотреть и более далекие на первый взгляд области, например иммунобиологию и проблемы памяти, так как и иммунологические процессы и память управляются или по меньшей мере контролируются при помощи перфокарт жизни . [c.15] Вернуться к основной статье