В ядре всякой клетки любой зиготы – человека или дрозофилы, горошины или скаковой лошади, не важно, – есть группа нитевидных тел, именуемых хромосомами. Вдоль этих нитей расположено нечто уже совсем крохотное – оно всего-навсего раз в десять больше крупных белковых молекул. Это гены, каждый из которых управляет каким-либо элементом структуры всего организма человека или животного, в котором эта клетка находится. И каждая клетка содержит в себе схему всего организма.
Клетки человеческого тела содержат сорок восемь хромосом – двадцать четыре пары. Половину он получает от матери, вторую – от отца. В каждой паре хромосом находятся гены – тысячи генов, идентичных тем, что присутствуют в родительских хромосомах. Таким образом, каждый из родителей обладает «правом голоса» по любой характеристике отпрыска. Однако некоторые из «голосов» весомее других. Они называются доминантными, тогда как менее слышимые – рецессивными. Если один из родителей, например, поставляет ген, отвечающий за карий цвет глаз, а другой – за голубой, то ребенок окажется кареглазым; ген карих глаз доминантен. Если оба родителя передают отпрыску гены карих глаз, то голосование единодушно и приводит к тому же результату в этом поколении. А вот чтобы получить голубые глаза, всегда требуется «единогласие».
Тем не менее гены голубых глаз способны переходить из поколения в поколение – незамеченными, но неизменными. Потенциальные возможности вида родители всегда передают детям неизменными – если оставить в стороне мутации, разумеется. Они могут быть перетасованы, сданы и снова перетасованы, производя невообразимое количество уникальных индивидуальностей, но сами гены остаются неизменными.
Так шахматные фигуры могут быть расставлены на доске в различных комбинациях, хотя сами фигуры при этом не меняются. Пятьдесят две игральные карты могут дать невообразимое число раскладов, но карты при этом остаются теми же самыми. В одной сдаче могут оказаться все козыри, а в другой – одни фоски, все решает случай.
Но предположим, что вам разрешено составить любую комбинацию из пяти карт, используя первые десять сданных. Шансы получить самую лучшую комбинацию возрастают у вас в двести пятьдесят два раза (проверьте)!
Именно таков метод улучшения расы посредством генетического отбора.
Клетка, производящая жизнь, готова разделиться в гонадах самца, чтобы образовать гаметы. Сорок восемь хромосом неистово переплетаются – каждая со своей напарницей. Это соединение столь тесно, что гены или группы генов могут даже меняться местами с противоположными им генами других хромосом. Через некоторое время танец прекращается, и партнеры-хромосомы разбегаются подальше друг от друга, пока в разных концах клетки не образуется скопления из двадцати четырех хромосом. Затем клетка делится, образуя две новые, в которых всего по двадцать четыре хромосомы; и каждая содержит ровно половину характеристик родительской клетки и родительской зиготы.
Одна из получившихся в результате этого деления клеток содержит так называемую Х-хромосому; любая образованная с ее помощью зигота будет женской.
Две клетки делятся вновь. Однако теперь уже разделяются сами хромосомы – вдоль, сохраняя таким образом каждый ген и каждую из двадцати четырех хромосом. Конечным результатом являются четыре живчика – мужские гаметы, сперматозоиды, половина из которых может производить женщин, половина – мужчин. Производящие мужчин идентичны в своем наборе генов и представляют собой точное дополнение к тем, что производят женщин. Это ключевой момент в технике генетического отбора.
Головки сперматозоидов, производящие мужчин, достигают в длину примерно четырех микрон, производящие женщин – приблизительно пяти микрон. Это – второй ключевой момент.
В женских гонадах происходит такая же эволюция гаметы или яйцеклетки – за двумя исключениями. После деления, при котором число хромосом в клетках сокращается с сорока восьми до двадцати четырех, появляются не две гаметы, а яйцеклетка и «полярное тело». Это «полярное тело» представляет собою псевдояйцеклетку. Оно содержит хромосомную структуру, дополняющую структуру настоящей яйцеклетки, однако оно стерильно. Это «никто», которое никогда не станет кем-то.
Яйцеклетка делится вновь, отбрасывая другое «полярное тело», повторяющее ее хромосомную структуру. Первичное «полярное тело» тоже делится, производя еще два «полярных тела» с дополняющими друг друга структурами. Таким образом, «полярные тела» с дополнительными по отношению к яйцеклетке структурами количественно всегда превосходят те, что имеют структуры, идентичные яйцеклетке. Это ключевой факт.
Все яйцеклетки могут развиться в мужские или женские – пол ребенка определяется отцовской гаметой, мать в этом не участвует.
Вышеприведенная картина очень приблизительна. По необходимости пришлось сократить, преувеличить, опустить детали, воспользоваться упрощенными аналогиями. Так, например, термины «доминантный» и «рецессивный» весьма относительны, а характеристики организма крайне редко управляются единственным геном. Кроме того, мутации – случайные изменения в самих генах – встречаются чаще, чем явствует из этого описания. Однако в общих чертах картина достаточно верна.
Но как использовать все эти факты, чтобы произвести на свет именно таких мужчину и женщину, каких хотелось бы? На первый взгляд ответ кажется простым и очевидным. Взрослый мужчина производит сотни миллиардов гамет. Яйцеклеток производится не так много, но тоже вполне достаточно. Казалось бы, чего проще: надо лишь определить, какую комбинацию вы хотите получить, а затем дождаться, пока она образуется… Или, в крайнем случае, дождаться комбинации настолько близкой к идеалу, чтобы ее можно было признать удовлетворительной.
Но нужную комбинацию необходимо еще распознать – а это возможно лишь после исследования структуры генов в хромосоме.
Ну так что же? Гаметы мы можем сохранять живыми вне тела, а гены, хоть они и бесконечно малы, все же достигают достаточных размеров, чтобы рассматривать их при помощи современных ультрамикроскопов. Пошли дальше. Смотрим: та ли это гамета, которая нам нужна, или всего лишь один из ее младших братцев? Если последний – отбросим его и продолжим поиск.
Но подождите минутку! Гены столь малы, что сам процесс исследования нарушает их структуру. Излучения, с помощью которых детально исследуют гамету – а ведь о ее хромосомах надо получить исчерпывающее представление! – породят целый шквал мутаций. Простите… но того, что вы искали, больше нет. Вы его изменили – или, скорее всего, убили.
Значит, приходится вернуться к наиболее тонкому и вместе с тем самому мощному инструменту исследователя – к осмыслению имеющихся данных. Вы помните, что единственная клетка производит в мужских гонадах две группы гамет, хромосомные структуры которых дополняют друг друга. Женские производители крупнее, мужские – подвижнее. По этому признаку их можно разделить.
Если в небольшой группе мужских гамет исследовано достаточное количество, чтобы определить, что все они восходят к одной родительской клетке, мы можем детально исследовать ту группу, которая производит ненужный нам пол потомка. По хромосомно-генной структуре этой группы можно достаточно обоснованно судить о структуре дополняющей группы, освобождая ее тем самым от опасностей исследования.
