«Традиции» и «новаторство» клетки

Интернет-проект
«Учительской газеты»
№7 от 24 августа 2010 года
1
«Традиции» и «новаторство» клетки
Наталия
ЧЕРНОВА,
учитель
биологии
школы
поселка
городского
Республики
№3
типа
Жешарт
Коми,
лауреат
Всероссийского
конкурса
«Учитель года России – 2009»
Если мы хотим идти вперед, то одна нога
должна оставаться на месте, в то время как другая
делает следующий шаг. Это - первый закон всякого
прогресса.
И. Этвеш
Понятие «традиция» генетически восходит к лат. traditio, к глаголу tradere,
означающему
«передавать».
Традиции
передают,
закрепляют
и
поддерживают
разнообразный социальный опыт и тем самым осуществляется духовная связь поколений.
Известно, что у всякого диалектически развивающегося процесса, имеются не только
устойчивая, но и развивающаяся (новаторская) стороны, без сочетания которых прогресс
был бы не возможен.
Новаторство (от лат. novator — строящий заново, обновитель, изобретатель)
является, на первый взгляд, некоей противоположностью традиций, которые порой
«подрезают» инициативу. Неоспоримый позитив новаторства – в ориентации на будущее,
в стремлении к обновлению, в отказе от устаревших норм, обычаев, правил, тормозящих
развитие науки, техники, личности и общества. В науке и технике это воплощается в
научно-технических революциях, в необычных идеях, во вдохновенных поисках, в актах
озарения, в освобождении от догм, в смелости суждений и поступков, в оригинальности.
Однако, многие научно-технические новации могут принести обществу больше
вреда, чем пользы, особенно без надлежащего контроля. Достаточно вспомнить
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№7 от 24 августа 2010 года
2
последствия интродукции видов, например, таких как борщевик, в разные области нашей
страны. Отсюда следует, что «здоровые» консерваторы тоже полезны и нужны обществу
не меньше, чем ответственные новаторы. Без здорового консерватизма научнотехнический прогресс рискует выйти из-под общественного контроля и стать опасным.
Кроме того, любые новации не возникают на пустом месте. Они появляются на основе
существующих традиций. И если такие новации полезны обществу и закрепляются в нем,
то сами неизменно превращаются в традиции. И уже на их основе «прорастают» новые
идеи. «В основе прогресса лежат не столько перемены, сколько традиции», – говорит Д.
Сантаяна.
Но давайте перейдем от социально-психологических понятий традиции и
новаторства
к
родственным
понятиям
наследственности
и
изменчивости,
общепринятым в биологии и генетике. Начнем по порядку.
Наследственность — это свойство одного поколения передавать другому признаки
строения, физиологические свойства и специфический характер индивидуального
развития. Присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые
признаки и особенности развития обусловлено передачей в процессе размножения от
одного поколения к другому материальных структур клетки, содержащих программы
развития из них новых особей.
Таким материальным носителем является ДНК. Молекула ДНК состоит из двух
полинуклеотидных цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль. Цепи построены из
большого числа мономеров 4 типов — нуклеотидов, специфичность которых
определяется одним из 4 азотистых оснований. Сочетание трех рядом стоящих
нуклеотидов
генетический
в
цепи
код.
ДНК
ДНК
составляют
точно
воспроизводится при делении клеток, что
обеспечивает в ряду поколений клеток и
организмов
передачу
наследственных
признаков и специфических форм обмена
веществ.
Ген представляет собой группу рядом
лежащих нуклеотидов, которыми закодирован один белок, определяющий один признак.
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№7 от 24 августа 2010 года
3
Число генов очень велико: у человека их десятки тысяч. Один и тот же ген может
оказывать влияние на развитие ряда признаков, так же, как и на формирование одного
признака могут оказывать влияние несколько генов. За воспроизведение в поколениях
растений, животных и человека наследственных свойств ответственны 3 эволюционно
закрепленных универсальных процесса:
- размножение обычных (соматических) клеток —
митоз — простое деление, перед которым количество
хромосом
в
клетке
удваивается
путем
самовоспроизведения (в итоге из одной клетки образуются
2 клетки, идентичные материнской);
- размножение половых клеток — мейоз (набор ДНК
в клетке уменьшается вдвое);
- оплодотворение (в результате восстанавливается
диплоидный набор).
Гены управляют развитием и обменом веществ
организма.
Наследственная
передача
признаков
от
родителей потомству — консервативный процесс, но эта консервативность не является
абсолютной, так как иначе была бы невозможна эволюция. Информация, закодированная
в нуклеотидной последовательности ДНК, обычно в точности воспроизводится в процессе
репликации. При этом индивидуальные признаки вида сохраняются. Так складывается
«традиционная» жизнь клетки.
Однако, эволюция была бы невозможной, если бы генетические программы
воспроизводились абсолютно точно. Как известно, копирование генетических программ –
редупликация ДНК – происходит с высочайшей, но не абсолютной точностью. Изредка
возникают «ошибки» – мутации.
Чаще всего, мутации возникают при изменении
нуклеотидного состава гена (генные, или точечные, мутации). Замена одного нуклеотида в
гене не всегда меняет смысл кодона, поскольку одна аминокислота может быть
кодирована несколькими кодонами. Такие мутации называются синонимическими.
Встречаются и несинонимические мутации, при которых замена, выпадение,
встраивание в ДНК даже одного нуклеотида полностью меняет смысл кодируемого белка,
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№7 от 24 августа 2010 года
4
в результате появляется новый признак. Данное «новаторство» клетки может быть как
полезным, так и нейтральным, и даже патологичным. Однако, следует учитывать, что
подобная классификация по фенотипическому эффекту довольно условна. Мутация
нейтральная или даже вредная для данного организма в данных условиях, может оказаться
полезной для другого организма и в других условиях, и наоборот.
Например, бабочки белой пяденицы не могли знать, что люди начнут разработки
шахт в некоторых регионах, из-за чего стволы
берез,
на
которых
маскируются
бабочки,
потемнеют. И естественно не могли заранее
подготовить мутации темной окраски. Тем не
менее, эти мутации возникали и возникают даже в
экологически
чистых
районах.
Здесь
они
являются даже опасными, поскольку темный цвет
бабочек на белом стволе привлекает внимание
птиц. Но как только люди стали добывать уголь –
эти мутации стали не просто полезными, они
стали необходимыми для выживания. Те особи,
которым по наследству досталась такая мутация, вовсе не нужная их родителям,
приобрели преимущество перед теми, кто такой мутации не имел. Таким образом, в
угольных районах мутантный ген темной окраски получил преимущество перед
«нормальным» геном белой окраски.
Естественный отбор «оценивает» вредность и полезность мутаций по их эффектам
на выживание и размножение мутантных организмов в конкретных экологических
условиях. При этом вредность мутации, как правило, обнаруживается немедленно, а ее
полезность часто определяется задним числом: мы называем полезными те мутации,
которые позволяют популяциям адаптироваться к изменяющимся условиям среды.
Кроме генных мутаций, особую роль в эволюции играют такие геномные и
хромосомные мутации, как полиплоидия (кратное увеличение количества хромосом) и
дупликации (удвоения определенных участков хромосом). Это связано с тем, что они
увеличивают количество генетического материала и тем самым открывают возможность
возникновения новых генов с новыми свойствами.
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№7 от 24 августа 2010 года
5
Судьба этих лишних копий различна. Некоторые копии оказались полезными, и
естественный отбор закрепил их в популяциях. Но «больше - не всегда лучше», и
некоторые копии оказались вредны. В этом случае отбор приводил к гибели носителей
таких копий или способствовал размножению таких особой, у которых излишние копии
генов терялись в результате других хромосомных мутаций – делеций (утрата части генов в
хромосомах). Конечно, были и нейтральные копии, которые никак не сказывались на
приспособленности их носителей.
В ходе эволюции происходили и закреплялись и другие хромосомные мутации,
такие как транслокации и инверсии, в результате которых меняется взаимное
расположение генов и, следовательно, характер их взаимодействия. При этом меняется
активность гена, что может усилить проявление некоторых признаков, изменить время и
место его проявления и т.д. Понятно, что такие хромосомные перестройки не могли бы
закрепиться, если бы они резко нарушали жизнеспособность или плодовитость их
носителей. Например, кариотип
человека отличается от кариотипа
шимпанзе и других антропоидов
одной
транслокацией
и
несколькими инверсиями.
В генотипе клетки были обнаружены и так называемые мобильные, «прыгающие»
гены, которые при перемещении могут захватывать и переносить с места на место
«соседние» участки ДНК, что также меняет функции генов. Это приводят к тому, что
возникает множество новых «коалиций» генов, а приспособительная ценность этих
«коалиций» опять же оценивается естественным отбором.
Следует отметить, что ген эукариот
содержит избыточную информацию. В его
структуре
выделяют
экзоны
(участки,
кодирующие синтезируемый белок) и интроны
(участки, которые в результате трансляции
«вырезаются»). По мнению биологов, такая
«избыточность»
ДНК,
во-первых,
является
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№7 от 24 августа 2010 года
6
перспективой появления новых мутаций, и, как следствие, новых форм организмов, а, вовторых, открывает возможность усложнения организмов. Все это обеспечивает
эволюционный процесс.
Появившись, новые организмы передают свои признаки, основываясь на
принципах кодирования, реализации и передачи генетической информации ДНК, новым
поколениям. Мутантные гены в этом случае переходят в разряд «нормальных». Выходит,
что ДНК – это не чертеж, а рецепт создания организма.
В заключение напомню слова Альфреда Уайтхеда: «Искусство двигать прогресс
состоит в том, чтобы сохранять порядок, осуществляя перемены, и осуществлять
перемены, сохраняя порядок».
Список литературы:
1. Ф. Айала, Дж.Кайгер. Современная генетика. В 3-х томах. – М.: Мир, 1988.
2. Биология. Современный курс./ по ред. А.Ф. Никитина. СПб: СпецЛит, 2006.
3. http://www.ref.by/refs/10/35737/1.html
4. http://bse.sci-lib.com/article080266.html
5. http://revolution.allbest.ru/biology/00015985_0.html