к такой большой скорости генетических дегенеративных процессов, что

естественный отбор не смог бы им противодействовать. Но в условиях

искусственного разведения, когда селекция может быть более эффективной,

повышенная частота мутапчй в некоторых случаях допустима. Кроме того,

в искусственных условия можно выращивать организмы с большими

мутациями, до тех пор пока они не окажутся соответствующим образом

забуферены. При этом можно получить практические результаты, при­

меняя рентгеновы или ультрафиолетовые лучи,а также другие воздействия,

что наиболее ярко показал Густафссон для рентгеновых лучей.Это особенно

справедливо для видов, у которых и в природных условиях имеет место

интенсивный инбридинг, или ярко выраженная гаплоидная фаза, или

гаплоидна значительная часть генотипа, поскольку при таких условиях

многие спонтанные мутации, которые в противном случае могли бы

накопляться в популяции, а затем выявиться при инбридинге, отсеваются

до того, как их можно обнаружить. В результате этого естественная

частота мутаций оказывается ниже.

До сих пор мы в основном рассматривали связь между возникновением генных

мутаций и проблемой общего характера эволюции, в частности природой

наследственных изменений. Исторически это был основной путь, по которому

развивались подходы к искусственному получению мутаций. Однако с самого

начала было очевидно, что, как мы уже однажды говори­ли, индукция мутаций

может дать нам в руки чрезвычайно тонкие методы для последовательного анализа

физиологического, эмбриологического и биохимического строения и

функционирования живых существ. Работы с использованием спонтанных мутаций,

такие, как, например, Бонневи, Грюнберга, Скотт-Монкрифа, Эфрусси и Бидла,

уже сейчас показали, как много можно узнать о сложных процессах, посредством

которых гены приводят к образованию организма, если внимательно прослеживать

эффекты и взаимодействие эффектов всего одной или нескольких мутаций. Но

генов тысячи, и было бы желательно выбирать их для исследования в

определенном порядке, по мере того, как мы продвигаемся в нашем про­цессе

анализа. По этим причинам мы считали, что будет часто выгодно искусственно

получать мутации в больших количествах, чтобы затем иметь выбор и брать те

гены, которые лучше подходят для последовательных этапов нашего анализа.

Недавняя работа Бидла и сотрудников на нейроспоре и последовавшая затем

аналогичная работа Мелина и Фрайса ярко показала приложимость этого метода

для изучения путей биохимического синтеза аминокислот, витаминов, пуринов,

пиримидинов и пр. И все же в известном смысле вся эта область в целом пока

лишь слегка затронута и мы можем с уверенностью ожидать, что сочетание этого

метода с методом меченых атомов и со всеми другими методами биохимии,

физиологии и экспериментальной эмбриологии будет способствовать распутыванию

того чрезвычайно сложного клубка процессов, из которых состоит живое

существо. Однако у нас нет времени далее углубляться в этот предмет.

ХРОМОСОМНЫЙ АНАЛИЗ

Мы не можем избежать здесь краткого изложения другой стороны работы по

искусственным мутациям, которая особенно интересна генетикам, а именно

дальнейшего анализа свойств хромосом и их частей, проведен­ного

главным образом в исследованиях, где эти части удалялись, добав­лялись или

перегруппировывались. Мы уже мимоходом отмечали, что при исследовании

механизма таких структурных изменений сложилась сравнительно простая общая

схема механизма их образования: сначала возникают разрывы хромосомы, а затем

происходит соединение разорван­ных концов. Было с самого начала очевидно, что

с помощью таких перестроек хромосом можно получить дополнительные

доказательства физиче­ской реальности карт сцепления. Это и было проделано

(Меллер и Пайнтер). Далее оказалось возможным пролить некоторый свет на

проблему крос-синговера, показав, например (Меллер, Стон и Офферманн), что в

какое бы место хромосомы не была перенесена центромера, она оказывает

силь­ное подавляющее действие на кроссинговер, причем степень этого

подав­ления постепенно уменьшается с расстоянием от нее. Более того, это

оказалось справедливым для любой точки, в которой нарушается непре­рывность

спаривания хромосом за счет гетерозиготности по структурному изменению. Такие

исследования кроссинговера и сил конъюгации, влияю­щих на расщепление, могут

быть еще успешно расширены.

Мы должны помнить, говоря о центромере и других явно выделенных участках

хромосомы, что до тех пор, пока не изучено влияние удаления или перемещения

этих участков, у нас нет никакого права считать их автономными локально

определенными структурами, зависящими только от тех генов, которые находятся

в области этих структур. Поэтому для того, чтобы сделать вывод, что

центромера в большинстве случаев являет­ся такой автономной органеллой,

зависящей только от гена или генов, находящихся в непосредственной близости

от нее (но не во всех случаях в непосредственной близости, как недавно

показал Роде для определенной линии кукурузы), понадобились исследования

индуцированных инверсий, делеций и транслокаций хромосом. Аналогично удалось

показать (несмот­ря на ряд утверждений противоположного характера,

справедливость которых мы не можем здесь обсуждать), что свободный конец

хромосомы или теломера образует у многих объектов локально детерминированную

специ­фическую структуру.

При сочетании генетического и цитологического анализа различных разрывов и

перестроек было обнаружено, что в хромосоме имеются четкие локально

детерминированные области, обычно наиболее развитые около центромеры.

Первоначально их называли «инертными», а сейчас обычно называют

«гетерохроматиновыми» областями. Эти области были также независимо обнаружены

в чисто цитологических исследованиях Хейтса. Было бы очень заманчиво обсудить

здесь те замечательные особенности, которые выявились при цитогенетическом

изучении этих областей (данные о повторении более или менее одинаковых

частей, о стремлении участков, расположенных в разных местах, конъюгировать

друг с другом, о четких цитологических различиях, в случае наличия или

отсутствия такой конъюгации, о чрезвычайно высокой тенденции к структурным

измене­ниям, о сильном влиянии некоторых генов, находящихся в этих областях,

на расщепление и так далее), а затем перейти к обсуждению гипотез об

эволюционном происхождении и функциях гетерохроматина. К сожале­нию, это

увело бы нас слишком в сторону от темы. Однако мы должны указать на одно

обстоятельство, пока еще не осознанное большинством исследователей.

Существуют очень веские данные, что участки хромосом, известные под названием

«гетерохроматина», в том виде, как они выявля­ются на стадии митоза у

дрозофилы, являются просто большими непосто­янными образованиями, состоящими

из вспомогательного негенетического нуклеопротеида, образованного под

влиянием одного или двух опреде­ленных генов из той дюжины или несколько

большего числа генов, состав­ляющих всю гетерохроматиновую область. Это

доказывается генетиче­ским анализом и видом хромосом в стадии покоя

(например, в слюнных железах).И не эти бросающиеся в глаза негенетические

блоки ответствен­ны за остальные известные особенности гетерохроматина;

функции же этих блоков пока не известны. Иными словами, так называемый

«гетерохроматин», с которым имеют дело цитологи при изучении митотических

хромосом, является совсем не тем, хотя и находится рядом с тем истин­ным

гетерохроматином, который обладает вышеперечисленным набором свойств. Более

того, удалось показать (Сеттон-Герш в сотрудничестве с автором, не

опубликовано), что четко выраженные ядрышки, часто связанные с

гетерохроматином, образуются под влиянием других автоном­ных генов,

расположенных в нем, но не тех, которые ответственны за блоки, видимые в

митозе.

Одним из самых интересны; открытий, сделанных при изучении хромосом дрозофилы,

осуществивших перестройку в результате облуче­ния, было выяснение

универсальности явления, известного как «эффект положения». Этот эффект был

впервые обнаружен Стертевантом для случая спонтанного мутанта, известного под

названием полосковидные глаза (Ваг), однако до тех пор, пока нельзя

было изучить большое количест­во перестроек, оставалось неясным, насколько

общим является этот фенмен. Термин «эффект положения» подразумевает, что работа

гена в определен­ной степени зависит от других генов, лежащих по соседству с

ним. Теперь имеются достоверные данные, что эффект положения представляет собой

общее явление, распространяющееся на очень многие, если не все гены дрозофилы,

и что их работу можно как качественно, так и количествен­но контролировать

характером соседних генов. Некоторые гены при этом дают гораздо больший эффект,

чем другие, и разные гены действуют в разных направлениях и в разной степени.

Возможно, что эффект положения обусловлен, как предположил Стертевант,

взаимодействием генных продуктов в непосредственной близости от генов, их

образующих. Для этого надо допустить, что эти продукты находятся там в

большей концентрации и в таких условиях сильнее взаимодействуют друг с

другом, чем в разведенном состоянии. Однако мы предпочитаем другое

объяснение, по которому действие гена зависит от его формы и она в свою

очередь изменяется от силы и природы сил синапсиса, действующих на область

хромосомы, в которой находится этот ген. Эти силы могут слагаться из сил,

действующих на ген со стороны других как аллельных, так и не аллельных генов

(Меллер). Эти силы могут зависеть от уровня спирализации участка хромосомы и

от других причин, которые в свою очередь частично зависят от сил синапсиса

(Эфрусси и Сеттон). Эта гипотеза в любом варианте может объяснить, почему

эффект положения гораздо больше распространен у дрозофилы, относи­тельно

которой известно, что сила

синапсиса в значительной мере про­является и в митотических клетках, по

сравнению с другими изученными организмами, у которых эти силы либо гораздо

слабее, либо вовсе отсут­ствуют в соматических клетках. Это объяснение также

согласуется с тем, что, как обнаружил автор, в гетерохроматиновых областях

имеется тенденция к образованию особенно сильного и выраженного эффекта

положения, причем эффект изменяется в зависимости от полного коли­чества

гетерохроматина, присутствующего в клетке, а также от колебания ряда факторов,

действующих в эмбриогенезе. Эти генетические наблюдения согласуются с

цитологическим проявлением обнаруженного впервые Прокофьевой влияния

гетерохроматина на растяжение, поведение при синапсисе и другие свойства

находящегося по соседству эухроматина. Прокофьева показала, что эти эффекты

подвержены сходным колебаниям, которые коррелируют с вариациями в фенотипически

наблюдаемом эффек­те положения. Недавние наблюдения Эфрусси и Сеттона,

сделанные вслед за предположениями автора и Штерна, также, по-видимому,

указывают на то же, поскольку они позволили обнаружить зависимость прояв­ления

эффекта положения в определенном участке хромосомы от расположения участков в

гомологичной хромосоме. Если это объяснение, основанное на роли формы гена,

окажется правильным, откроется воз­можность по-новому подойти к выяснению

структуры и характера дей­ствия генов, при этом возможно удастся показать

тесную связь этих свойств с нуклеопротеидным составом и свойствами гена.

Другое применение процесса разрывов и перестроек хромосом, выз­ванных

радиацией, заключалось в изучении влияния добавления или утери небольших

участков хромосом для выяснения связи между дозой гена и его выражением. Та

:им способом было обнаружено, что, во-первых, большинство обычных генов даже

в единичной дозе почти полностью выражены, и, во-вторых, большинство

мутантных генов дают, в конце концов, эффект, качественно сходный, но

количественно менее выражен­ный, чем эффект их нормального аллеля.

Доминирование нормального гена над своими мутантными аллелями при этом

оказывается, как правило, частным случаем принципа, по которому одна доза

нормального гена обычно дает почти такой же, хотя и несколько меньший эффект,

что и две дозы. Это, в свою очередь, лучше всего объясняется допущением, что

такие свойства возникли в результате длительного процесса отбора нормального

гена и генов, влияющих на него, в сторону обеспечения стабильности выражения

при действии факторов внешней среды и генетического окру­жения. Эти факторы

могут количественно повлиять на действие гена, т. е. их действие аналогично

изменению дозы. Это, однако, не значит, что отбор действовал исключительно в

сторону создания доминантности нормального гена над своими аллелями, во-

первых, потому, что не все мутантные гены ведут себя просто как ослабленные

нормальные гены, и, во-вторых, потому, что те аллели, для которых проверка

Страницы: 1, 2, 3, 4