ТАНОК МАЛЕНЬКИХ ХРОМОСОМ

На честь ДНК написано поеми й симфонії. Полі­тики охоче розводяться про генетичний код нації.

Та, прочитавши в масовій газеті, що ген — це білок, розумієш: для більшості речовина спадковості — ніби марксизм-ленінізм: у всіх на слуху, але що це таке, до пуття невідомо. Ні, ген — не білок. Ген кодує білкову структуру, визначаючи послідовність, у якій стають одна за одною її складники — амінокислоти, з’єднуючись у довжелезний ланцюг. Скільки їх? В таку арифметику краще не вдавати­ся. Як висловився один з наукових класиків, чи то світиться у траві світляк, чи то Гарибальді страждає через любов до батьківщини, чи то спортсмен піднімає гирі — усе це білкові перетворення, неви­черпна гра життя. Що її забезпечує?

Бельгійський драматург і філософ Моріс Метерлінк сказав, що таємниця ніколи не щезає — вона тільки змінює місце, відкриваючи іншу таєм­ницю, ще вабливішу, однак для людини дуже важливо, щоб така зміна відбулася. Відкриття й дослі­дження ДНК є чудовою ілюстрацією цієї думки.

У кібернетиці є таке поняття — «чорний ящик». Це коли відомо, що «на вході» й що «на виході», а що всередині, треба дізнатися. «На вході» маємо запліднену яйцеклітину істоти чи рослини. «На виході» — саму істоту чи то рослину. Як це виходить? Усі покоління містяться в статевих клітинах, вкладені одне в одного, ніби мотрійки, і, народившись на світ, виростають.

У XIX столітті троє людей майже водночас підійшли до таємниці розвитку життя — з різних боків. Один з них — уславлений Чарльз Дарвін, який визначив рушійний механізм утворення видів тварин і рослин: мінливість, спадковість, природний відбір. Його теорія еволюційного розвитку живого світу стала фундаментом біології й ледь не подібним до релігії абсолютом, хоч сам автор на таке не претендував. Ось як він завершив свою книжку «Походження видів шляхом природного добору»: «Цікаво стояти на густо порослому березі, вкритому численними різноманітними рослинами, з птахами, які співають у кущах, з комахами, що пурхають довкіл, з черв’яками, які повзають у сирій землі, й думати, що всі ці прекрасно збудовані форми було створено завдяки законам, які діють і тепер довкола... Є якась велич в уявленнях про те, що життя з його різними виявами Творець від самого початку вдихнув лише в кілька форм, або навіть в одну... З такого прекрасного початку розвивалася і розвивається нескінченна кількість найпрекрасні-ших і найдивовижніших форм». Вчення Дарвіна незавершене, але так має бути, бо в стані еволюційного розвитку не лише еволюційний процес, а й людська думка, яка його осмислює.

24 листопада 1959 року наклад книжки Дарвіна в 1250 примірників — нечувано великий як на ті часи — розійшовся за день... Зберігся один примірник цієї наукової праці з помітками, зробленими рукою абата монастиря Святого Томаша Грегора Менделя: на його думку, «тут чогось не вистачало...». Це «щось» він шу-кав уже не перший рік. Почав з дослідів на сірих і білих мишах. Однак монастирський прелат Напп, освічений чоловік, який навіть заборонені для церковників наукові книжки дозволяв передплачувати, наказав вигнати цих тварюк із святої обителі через їхню бридотність. 1868 року абат Грегор Мендель, селянський син, якого в монастир привела любов до науки, сам став прелатом. Товариський, по-се-лянськи дотепний, він любив показувати гостям виплекании власними руками садок.

— А тепер я вам представлю своїх дітей...

Натішившись миттєвим збентеженням новачків (як — у монаха є діти?), підводив їх до грядки, де цвів горох.

Того ж року точилася франко-прусська війна, і 22-річний швейцарець Фрідріх Мішер збирав у лазареті загноєні бинти. Замкнувшись, прав їх, а потім за власною методикою здобував клітинні ядра. Роздивляючись їх під мікроскопом, прагнув збагнути: що там, у «керівному центрі», звідки над-ходять накази, як живій клітині працювати?

Викладач фізики й математики, патер Мендель давно завважив закономірність, з якою нащадки гібридів поверталися до своїх родоначальних форм. Ми сприймаємо рослину як єдине ціле — патер Мендель виділив у горошка окремі ознаки: пурпуровий чи білий колір пелюсток, гладенькі чи зморшкуваті зернята. Схрещуючи сорти між собою, з року в рік почав стежити за появою цих ознак. То була перша його знахідка, яка привела до успіху. Мендель тримав у полі зору сім ознак, але стежив за змінами якоїсь однієї. Довгі й нудні описи патер здогадався замінити абстрактним кодом, позначивши великими літерами ознаки, які одразу проявлялися в наступному поколінні, малими — ті, які пригнічувалися. Домінантні й рецесивні ознаки, як тепер кажуть генетики.

У першому поколінні домінантними були форми з червоними квітками й жовтими зернами; далі виходило, що барва пелюсток могла бути успадкована від «бабусі», форма зерна — від «дідуся», але в цій плутанині проступала чітка закономірність і осягти її належало з відстані часу. Знову й знову Мендель повторює досліди.

...Мендель був отцем каноніком, і йому належало служити меси. Та, скинувши церковне вбрання, він ставав ученим, якому й на думку не спадало щось пояснити «Божою волею». Хід його міркувань був чітким: у спадок передаються окремі ознаки; якщо вони щезають у першому поколінні, щоб з’явитися в другому, то мають матеріального носія.

8 лютого 1865 року на засіданні Брюннського товариства природознавців патер Мендель читає свою лекцію, потім друкує її в науковому журналі й розсилає примірники видатним ученим того часу. Тільки троє з них виявилися розрізаними... Надто вже не на часі був математичний підхід та лаконічність визначень в епоху докладної описовості й ввічливих реверансів на адресу попередників. Та й що це за поняття «зародкові задатки»? Чи не те саме, що «зародкові причини» святого Августина — патрона монастиря, до якого належав ченець Мендель? А закономірність, за якою нібито проявляються в поколіннях спадкові ознаки, три до одного, — чи не думає канонік науково обгрунтувати існування «святої Трійці»? Мендель намагається достукатися до умів своїх уславлених сучасників, але марно. «Єдиним законом спадковості є те, що жодного закону не  може бути», — проголошує ботанік фон Маріланум. А Карл Негелі, зірка першої величини в науковому світі, удостоїв Менделя листом, де пора-див йому повторити досліди на іншій рослині — найкраще на нечуй-вітрі, й обіцяє паралельно поставити контрольні експерименти.

Не поставив. Мендель ледь не осліп, рахуючи крихітні пильники цієї рослини, а жодні закономірності в розподілі спадкових ознак не проявлялися. Де було йому знати, що нечуй-вітру притаманне непорочне зачаття, що про нього так благоговійно співається на церковних святах? Насіння давали навіть кастровані квіти — якого ж різнорідного потомства можна було від них сподіватися? Та цього не міг не знати Негелі — людина вельми заздрісна до чужої слави... Чи щирою була його порада?

Славетний Чарльз Дарвін до кінця життя мучився запитанням, яке йому поставив англійський природодослідник Дженнер: якщо в природі гібридизація — звичайне явище, то чому ознаки організмів не розчиняються в поколіннях? Який механізм забезпечує сталість форм? Можливо, «жах Дженнера» розвіявся б, якби йому до рук потрапив Бюлетень товариства природничників зі статтею Грегора Менделя... Однак не потрапив.

«Мій час ще настане», — мовив Мендель. Це були його останні слова.

Фрідріх Мішер виїхав до рідного Базеля, де до кінця життя займався викладацькою роботою і дослідженням хімічного складу лососевих молок. Знову й знову перекону-вався у своїй правоті, але на визнання не розраховував.

Вічність звела цих трьох геніїв, які змусили відступити  одну з найбільших таємниць життя: без дарвінівської тріади — мінливість, спадковість, природний добір — наука не обійдеться; Грегор Мендель став батьком генетики, основний закон якої 1900 року повторно відкрили аж троє учених одразу; Фрідріх Мішер заснував хімію клітинного ядра. То що ж у «чорному ящику»?

Не могла природа піти таким енергетично недоцільним шляхом, щоб закласти в одну істоту всі наступні покоління. З практики господарського життя давно відомо, що невигідно вручну перебирати нитки, творячи візерунок на килимі: краще у верстаті застосувати стрічку з дірочками, крізь яку проходить нитка. Невигідно, друкуючи книжки, для кожного окремого примірника складати текст: краще, як це робили донедавна, відлити матрицю з металу, щоб потім, намастивши її фарбою, робити скільки завгодно відбитків на папері. Просто дивно, що вчені так довго не могли здогадатися, що й природа працює «за шаблоном»: вона заклала в кожну живу систему інформацію про те, як ця система збудована, й зберігає її від покоління до покоління. Самі ж системи в кожному поколінні «складаються» заново.

Суть розвитку організму полягає в здійсненні двох програм: побудови його тіла (фенотип) і копіюванні програми, яка має передати ознаки та властивості наступному поколінню разом зі здатністю самоорганізовуватися, досягти гармонії з довкіллям. Існування фенотипу в часі обмежене через ускладненість будови, яка є платою за неповну, але дуже велику гарантію від випадкової смерті.

Коли відкрили гробницю фараона Тутанхамона, то  присутніх  найбільше схвилювали не коштовності, а китичка різних польових квітів, які поклала на груди небіжчика чиясь любляча рука. Зберігаючи сталість форм та ознак, жодна жива система не повторює свою попередницю: отак досконало поєднала природа смерть і безсмертя, спадковість і мінливість.

Коли майже через століття після відкриття патера Менделя настав час його визнання, в мікроскоп уже можна було роздивитися довгі звивисті нитки, що містяться в клітинному ядрі, — хромосоми. «Найбільшу естетичну насолоду мені приносять два явища: танок маленьких лебедів з балету Чайковського й танок маленьких хромосом під час поділу клітини», — писав генетик Григорій Франк.

Цей танок у клітинах триває протягом цілого життя організму, й під час нього відбувається «поділ спадкового майна». За такого стану речей кількість хромосом мала б від покоління до покоління зростати в геометричній прогресії, але природа подбала про те, щоб цього не сталося. Щоразу під час злиття статевих клітин усе «добро» складається в одну купу, й організм, який має розвинутися, дістає належний йому вже подвійний набір хромосом. Тому з живця смородини, з відчахнутої вербової гілки, з картопляної бульби можна відновити цілу рослину. Застосувавши розроблені останнім часом технології, в такий спосіб можна «благословити на світ» і людину. Це завдяки механізму, який з високою точністю повторює генетичну структуру вихідного ядра; майже кожна, а в деяких організмів і кожна, клітина генетично повноцінна. Немає жодних теоретичних протипоказань стосовно того, що з ДНК, видобутої з мумії маленького фараонового сина, не можна буде виростити людину. Ось тільки чи зможе вона жити в нашому часі, чи не доведеться в прямому розумінні «брати її під ковпак»...

Хромосоми комбінуються дуже довільно. Так, до одного полюса можуть відійти одна материнська й дві батьківські або одна материнська і одна батьківська. Якщо в людині 23 пари хромосом, які несуть ознаки (тобто — від яких залежить, яким буде наш зовнішній вигляд чи поведінка), то скільки комбінацій може утворитися? Пропонуємо любителям математики зробити підрахунки. Стомляться! Це що! Ось коли дістанемося до генів, то й взагалі здивуємося, як дітям хоч інколи вдається бути схожими до своїх батьків. Спадкові ознаки сталі.

У різних тварин та рослин різна кількість хромосом та їхній вигляд. Наприклад, у мавпи 24 пари. Й генетики підсміюються, що людина — це деградований шимпанзе. Справді жарт, бо в коня 32 пари, у віслюка — 31. Тобто кількість носіїв креслень та інструкцій в клітинному ядрі жодного стосунку до стану живої системи в еволюційній ієрархії немає. Коли доберемося до генів, то пересвідчимося: деякі істоти схожі на «шухляди», в які поскидали інформаційні «запчастини».

Одна пара хромосом визначає стать: у жінок вона має однакові складники (XX), у чоловіків — різні (XV).

Шановне чоловіцтво! Ви зрозуміли, що виставляти претензії до своєї половини за те, що вона подарувала доньку, а не сподіваного сина, несправедливо? Самі винні! Де жінці взяти те, що їй не дала природа? Краще побурчіть на неї за те, що народила дурня, бо інтелектуальні здібності передаються насамперед через жінку. Авжеж! Отож ви й співаєте серенади, пишете вірші, здійснюєте задля прекрасної дами подвиги, складаєте до її ніг видатні відкриття й вишукані подарунки, щоб продемонструвати перед рушійними силами природи свою перспективність. Закоху-ючись, не ви робите вибір — це вас обирають ваші ще не народжені діти.

Стоп! Бо, здається, ми не зчулися, як підійшли до таємниці чергового «чорного» ящика: «на вході» — дві ниточки хромосом, «на виході» — наприклад, математичні здібності. Як воно так виходить?

Доведеться продовжити розмову.