Андрей Шляхов
Сказочная генетика
© Бородатый Химик, 2025
© ООО «Издательство АСТ», 2025
1. Знакомство
«Генетика – это наука, кажущаяся волшебством».
Геныч
Здравствуйте, мои любознательные друзья!
Давайте знакомиться. Меня зовут Ген Генович Генов, для вас – просто Геныч. Я академик и работаю директором Всемирного Института Генетики. Работа у меня необычайно увлекательная, потому что генетика – очень интересная наука, и я очень люблю о ней рассказывать.
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, почему из пшеничного зерна вырастает колос пшеницы, а не что-то другое, к примеру, розовый куст, а если посадить в землю жёлудь, то из него вырастет дуб, но ни в коем случае не клён и не берёза? Почему у кошки рождаются котята, у собаки – щенки, а дети похожи на своих родителей? В холодном климате растения растут хуже, а в тёплом – лучше, но почему и в Архангельске, и в Краснодаре из клубней картофеля вырастет картофель, крупный или мелкий, но ни в коем случае не капуста и не морковка? Даже в космосе, где тоже пробовали выращивать растения, из семян вырастает только то, что положено, а не что-то другое.
Кто следит за всем этим мировым порядком и как он устроен? Может ли человек изменить этот порядок?
Пусть обилие вопросов вас не пугает. Просто у меня такая привычка – я сначала задаю вопросы, один за другим, а потом начинаю отвечать на них. Вопросы помогают мне сконцентрироваться на проблеме, а вам они подскажут, о чём сейчас пойдёт речь.
Поиск ответов на такие серьёзные вопросы не должен быть скучным. Поэтому каждую тему мы будем начинать с небольшой сказки, а потом уже разговор пойдёт о тайнах волшебной науки – генетики. Помните, как сказал Александр Сергеевич Пушкин: «Сказка ложь, да в ней намёк – добрым молодцам урок»? Читайте мои сказки внимательно, они здесь не просто так, а со смыслом.
Я не ради красного словца назвал генетику «волшебной наукой», в ней и в самом деле много чудес, но, как известно, любое волшебство содержит чёткое научное объяснение – как да почему. В сказках волшебникам помогают заклинания, а учёные вместо заклинаний используют научные законы. Знаете главное отличие законов от заклинаний? Заклинания нужно зубрить, а законы нужно понимать, и без этого ни один из них не работает. Давайте договоримся так: если вам будет что-то непонятно, то перечитайте непонятное ещё раз или попросите взрослых объяснить другими словами. Понимание – это самое главное в изучении всех наук.
Хотите, открою вам секрет, как стать академиком? Он довольно прост: чтобы стать академиком, необходимы понимание, внимание, желание и старание. Вот и весь секрет.
На этом, мои будущие коллеги, позвольте считать наше знакомство состоявшимся. Пора нам с вами двигаться вперёд – к тайнам науки генетики…
2. Почему дети похожи на родителей?
В тридевятом царстве, в тридесятом государстве, за синими морями, за высокими горами, а где именно – отсюда не видать, жил-был царь, который хотел быть самым-самым-самым: самым умным, самым сильным, самым быстрым и так далее.
Царь очень хотел быть самым-самым-самым, но у него ничего не получалось. Придворный мудрец обыгрывал его в шахматы, придворные скороходы обгоняли во время соревнований, а придворный силач одной левой укладывал царя на обе лопатки. Прохиндеи, выдававшие себя за мудрецов, варили для царя зелья, которые должны были добавить ему ума, силы, ловкости и всего прочего. Царь исправно пил эти зелья, но они не помогали.
– Дорогое моё величество! – сказала однажды царю царица. – Ну сколько можно заниматься ерундой? Взять хотя бы придворного силача, так у него и отец, и дед были силачами, а прадед так вообще трёхглавого змея играючи одолел. У придворного мудреца отец и дед были чемпионами царства по шахматам, а прадед, говорят, эту игру и придумал… А в твоём царском роду были силачи с мудрецами или скороходы? Нет? Ну то-то же!
Задумался царь – а ведь царица права. Дети похожи на родителей. А почему так происходит? Придворный мудрец на этот вопрос ответить не смог, но посоветовал отправить гонца во Всемирный Институт Генетики – вдруг там помогут…
* * *
Почему дети похожи на своих родителей? Почему из пшеничного зерна вырастает колос пшеницы? Почему у кошки рождаются котята, а у собаки – щенки?
Несложно догадаться, что в живых организмах, животных и растениях, содержится информация обо всех признаках, которая передаётся потомству: «Вот вам программа развития, смотрите, не отступайте от неё ни на шаг!» Но где хранится эта информация и кто является её хранителем?
Подобно тому, как дома строятся из кирпичиков, живые организмы «строятся» из маленьких клеток, у которых есть оболочка и внутренняя среда с клеточными органами, главное из которых – клеточное ядро.
Ядро назначили главным не просто так, а потому что именно в нём хранится сокровище – полная информация о клетке, которая может передаваться по наследству, от родителей к детям. Для нас с вами хранителями информации являются книги, а в ядре роль книг выполняют молекулы химического вещества с длинным названием дезоксирибонуклеи́новая кислота. Произносить такое название очень долго, поэтому его сократили до ДНК (дэ-эн-ка).
Знаете ли вы, что такое молекула? Это мельчайшая частица вещества, обладающая свойствами этого вещества. Например, молекула соли – солёная, молекула сахара – сладкая, а молекула воды никакого вкуса не имеет.
ДНК – это условная книга, участки которой можно сравнить со страницами. На каждой «странице» рассказывается о каком-то одном признаке живого организма. Участок молекулы ДНК, содержащий информацию об одном признаке, называется ге́ном. Молекулы ДНК огромны, других таких гигантов в мире молекул не существует. Если взять молекулы воды или поваренной соли, то молекула ДНК окажется примерно в миллион раз крупнее их.
Ген – хранитель информации о признаке. Воображение сразу же рисует нам маленького важного человечка, у которого в сундуке, запертом на много замков, хранятся важные сведения. На самом деле ген, будучи участком молекулы, больше похож на отрезок длинной ленты, но при изучении некоторых тем нам будет удобнее представлять его в виде человечка.
Что определяет признаки организма? Например, почему у Алёши глаза карие, а у Маши голубые?
Основным строительным материалом для всего живого на нашей планете являются химические вещества, называемые белкбми (примером может служить хотя бы яичный белок). А раз живой организм состоит из молекул белков, то легко догадаться, что именно они и определяют его признаки. Таким образом, информация о каком-либо признаке – это информация о строении конкретной молекулы белка. В глазах Алёши присутствует белок коричневой окраски, и потому у него глаза карие, а белок в глазах Маши голубого цвета, и потому у неё голубые глаза.
Дети похожи на родителей, потому что они получают «в наследство» родительские гены. Но знайте, что в жизни всё не так просто, как в сказке о короле. Во-первых, человек может развивать свои способности, а во-вторых, наследование признаков представляет собой очень сложный процесс, зависящий от множества обстоятельств. Дети похожи на своих родителей только частично, а не полностью.
3. Почему дети отличаются от своих родителей?
В некотором королевстве, за семью морями, за семью долами, а где именно – отсюда не видать, жил-был король, который побывал в Китае, а по возвращении домой решил перестроить свой дворец.
Ему захотелось, чтобы во дворце наряду с привычным-обычным было бы что-то китайское. Мастера переделали крыши на манер пагод – загнули края кверху, заменили деревянные ставни и двери на бамбуковые… Не всем подданным короля понравились эти новшества: «Вроде бы и красиво, да как-то непривычно», – говорили люди. Но знаток генетики, увидев перестроенный дворец, воскликнул бы: «Всё как в жизни! Что-то от одного родителя, а что-то от другого», – и был бы тысячу раз прав. А почему – вы сейчас узнаете.
* * *
Почему дети отличаются от своих родителей? Вроде бы и похожи, да не совсем, не полностью; и даже близнецы не являются полными копиями своих братьев или сестёр.
Дело в том, что одни признаки наследуются от отца, а другие от матери, и в каждом случае комбинация признаков складывается произвольно. Для лучшего представления можно вспомнить, как из букв составляются слова. Букв не так уж и много – тридцать с небольшим, но в словарях записано великое множество слов. Подобно этому комбинации признаков образуют великое множество сочетаний. К тому же счёт признакам (в отличие от букв) идет на тысячи!
Возьмём простейший пример, в котором будут сочетаться всего три признака (мы помним, в реальности их несоизмеримо больше). Допустим, что у матери голубые глаза, прямой нос и светлые волосы, а у отца карие глаза, курносый нос и тёмные волосы. В комбинациях генов существуют определённые закономерности, но сейчас мы не будем принимать их во внимание, поскольку нас интересует только количество вариантов, которое может дать сочетание всего трёх разных признаков.
Пусть голубые глаза будут обозначены буквами ГГ, карие глаза – КГ, прямой нос – ПН, курносый нос – КН, светлые волосы – СВ, а тёмные волосы – ТВ. Сочетание трёх признаков, каждый из которых существует в двух вариантах, даст нам восемь комбинаций:
ГГ ПН СВ
КГ ПН СВ
ГГ ПН ТВ
КГ ПН ТВ
ГГ КН СВ
КГ КН СВ
ГГ КН ТВ
КГ КН ТВ
Три признака, два варианта, восемь комбинаций. Напоминаю, что на самом деле счёт признакам идёт на тысячи, а вариантов часто бывает не два, а больше (мы об этом ещё поговорим). Что-то общее с родителями дети непременно будут иметь, но на полное сходство рассчитывать не приходится.
Всё живое в процессе своего естественного развития старается как можно лучше приспосабливаться к условиям окружающей среды. Чем шире разнообразие признаков, тем больше шансов на то, что среди них окажутся самые полезные, способные помочь обладателю наилучшим образом приспособиться к условиям жизни. Разнообразие – полезный фактор.
Мы с вами, мои любознательные друзья, серьёзно продвинулись по дороге познания. Вы уже знаете, что такое ген, почему дети похожи на своих родителей и почему это сходство не является полным. Хвастаться пока рановато, но вы можете считать себя продвинутыми генетиками и гордиться этим достижением.
