МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

Молекулярная биология, зародившаяся в середине нашего века как дисциплина, имеющая, казалось бы, чисто теоретическое значение — познание основ жизни, уже приносит практические результаты. Испокон веку селекция растений была той областью человеческой деятельности, в которой интуиция определяла успех больше, чем что-либо другое. Выведение нового сорта занимало годы или даже десятилетия, а талантливые селекционеры, или оригинаторы, как их нередко называли, по им одним ведомым признакам вели скрещивание сортов и отбор новых, лучших форм.

Несмотря на интуитивность своей работы, селекционеры прошлого создали шедевры, нередко непревзойденные и поныне. Крупнозерная перуанская кукуруза, лучшие сорта среднеазиатских дынь и русских яблонь (таких, как антоновка), гигантские японские редьки (весом до 15—17 кг), тыква и многие другие примеры характеризовали работу неведомых селекционеров прошлого. Проявляя настоящее искусство в комбинировании пар для скрещивания и отборе лучших форм, они довели селекцию до совершенства, и даже сегодня едва ли не большую часть сельскохозяйственной продукции человек получает от сортов либо оставшихся неизменными с давних пор, либо созданных на основе сортов древней селекции.

Селекционеры прошлого не могли строить свою работу ни на чем ином, как на доведенной до совершенства интуиции: ведь до того, как биологи поняли, что представляет собой наследственность, по каким законам передаются признаки от родителей потомкам, какие внутриклеточные структуры несут наследственную запись, селекционеру в принципе было не на что больше положиться.

Всего немногим более полувека назад в науке появились первые сведения о том, какие гены определяют внешние признаки органов растений, В двадцатые годы нашего столетия началась работа по составлению первых генетических карт растений. Стало ясно, что такие важнейшие характеристики сорта, как устойчивость к вирусным и грибным заболеваниям, могут быть закодированы в наследственности. В 1925— 1927 годах была открыта возможность искусственного вызывания мутаций, советские ученые генетик Л. Н. Делоне, селекционер А. А. Сапегин и американский исследователь Л. Стадлер провели первые опыты по вызыванию мутаций у растений излучением. Только в результате всех этих успехов в селекцию начали проникать первые методы экспериментальных наук.

Это позволило выдающемуся советскому ученому Николаю Ивановичу Вавилову еще в 1935 году провозгласить тезис, что селекция перестает быть искусством и становится наукой, базирующейся на достижениях генетики, цитологии, биохимии. Но, поскольку при создании новых сортов необходимо учитывать множество различных сторон, Вавилов подчеркивал, что «в отличие от основных наук, как химия, физиология, ботаника, зоология, селекция как научная дисциплина характеризуется высокой степенью комплексности». Вавилов пытался организовать новые научные центры по селекции растений, в которых бок о бок, в тесном единстве, работали бы селекционеры и фитопатологи, генетики и цитологи, статистики и биохимики. Однако понадобились десятилетия, прежде чем эти идеи были реализованы в действительно широких масштабах во многих странах мира.

В 1969 году на обеде по поводу шведско-советского симпозиума генетиков и селекционеров выдающийся шведский ученый Оке Густаффсон, возвращаясь к идее Вавилова о том, что в будущем селекция должна стать наукой, говорил с легким юмором: «Многие, особенно американцы, уверяют меня, что селекция растений— это «искусство», а не «наука». Лично я не имею ничего против того, чтобы называться артистом, но что касается селекции растений, то я предпочитаю использовать научный подход». Исследователи не ограничились единичными измерениями, а проследили общее содержание белка и различные белковые функции в созревающем зерне на протяжении всего времени развития зерновых растений — от момента цветения до полного созревания. При этом они обнаружили, что общее количество белковых молекул в тритикале напоминало более богатую белком пшеницу и могло сложиться мнение, что гибрид в основном синтезирует свои белки по типу пшеницы. Однако, когда Декстер и Дронзек изучили, из каких же типов белков состоит суммарный белок тритикале, они смогли точно установить, что по содержанию разных белков (альбуминов, глобулинов, глиадинов, глютен-нов, нерастворимых белковых веществ) гибрид занимает промежуточное место между обоими родителями. Эта промежуточность была отчетливо видна и на следующем — внутримолекулярном уровне.

Белки состоят из аминокислот, и исследователи решили проверить внутренний состав белков гибрида. Они убедились в том, что подобно тому, как это было найдено в отношении типов белков, их внутренний аминокислотный состав был также промежуточным по отношению к обоим родителям.

Повторяю, примеров таких исследований сейчас можно привести много. Молекуляр-но-биологический анализ все чаще и чаще используется для ускорения начальных этапов селекции, отбора лучших форм. Важно, что в понятие «лучшие формы» сейчас вкладывается принципиально иное содержание, чем десять или двадцать лет назад. Раньше селекционеров волновали главным образом внешние, морфологические признаки — длина колоса, количество зерен в нем, высота растений, число листьев и т. д, Сейчас на первое место выступают факторы внутреннего строения: белковость, содержание жиров, аминокислот, углеводов и их сбалансированность, то, что теперь принято называть качеством урожая.