Страница 52 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука - Философия на vuzlib.su
Тексты книг принадлежат их авторам и размещены для ознакомления Кол-во книг: 64

Разделы

Философия как наука
Философы и их философия
Сочинения и рассказы
Синергетика
Философия и социология
Философия права
Философия политики

  • Статьи

  • align=left style='text-align:left'>Клонирование как чтение ДНК и её чтение “по буквам”

    Итог предыдущего в том, что повторение предистории перехода по ступеням иерархии энт­ро­­пии-информации – это  есть процесс чтения генетической ин­фор­­ма­ции. Чтение генетической информации основано на двух парадоксах.

    Первый из них в том, что свойст­ва объектов и процессов про­яв­ля­ют­ся в условиях, когда ДНК забыла свою предисторию, но воспроиз­ве­с­ти эти объекты и процессы можно в том случае, если повторить ха­­рак­терные в предистории эта­пы синтеза информации в этой ДНК. Они свя­заны с переходами на следую­щие иерархические ступени.

    Онтогенез не может и не должен повторять всё в предистории – он пов­торяет решающие скачки синтеза новых адиабатических ин­ва­ри­антов – генетической информации – но не вообще, а в одной из конк­ретных форм их реализации в прошлом. В какой именно? – Зависит от многих подробностей. Важнейшие из них феноменологически иссле­до­ваны на­столь­ко, что осуществимы задачи типа по ДНК соматической клет­ки с помощью ус­ло­вий реальной яйцеклетки вырастить но­вый гене­ти­чески тож­­дественный организм (клонирование). Реальны задачи вы­рас­­тить по­добным образом отдельные органы этого организма (эти зада­чи рек­ла­ми­руются как разрешение проблемы банка иммунологически сов­ме­сти­мых органов для их хирургической пересадки).

    Тут вступает в действие второй парадокс. Генетическая информа­ция  задаёт положение плоскости  на оси адиабати­чес­ких инва­ри­ан­тов. Однако конечный результат (как биологический вид или конкретная особь) зависит от неизбежной “толщины” плоскости   (по­яс­нённой ранее) и от процессов самоорганизации на основе критериев вида рис. 1.2, которые могут давать самые разные наблюдае­мые результаты даже, если пренебречь “толщиной” генетически задан­ной плоскости . Подчеркну. Генетически заданы свойства эле­мен­тов живой системы как объектов в плоскости  Однако са­­моорганизация на основе этих элементов в виде процессов и сложных объектов (с помощью критериев син­теза информации рис. 1.2) в за­ви­си­мо­сти от условий может давать разные результаты. Такая самоор­га­ни­за­ция – это и есть процессы в самой плос­кости заданной генетической информации .

    Поясню примером. В случае газа просты “генетические” свойства эле­­мен­тов системы – “бильярдных шаров”. Однако критерии са­мо­ор­га­ни­зации даже для таких примитивных элементов сис­те­мы дают огром­ный диапазон несопоста­вимых, например, погодных, клима­ти­чес­ких, тех­нических процессов и объектов. Подчеркну – всё это много­об­ра­зие результатов основано на тождественных элементах систе­мы. Это же, но в более сложной форме характерно для жизни – генети­чес­кая тож­дест­венность ДНК не гаранти­ру­­ет тождественности объектов и процес­сов, основанных на элементах, со­дер­жащих эту ДНК.

    Кювье утверждал (и доказывал это результатами), что может по од­­­­ной кости восстановить внешнюю форму давно вымершего вида жиз­ни. Это возможно потому, что генетически заданная общность видов есть реальность. Но разным костям при этом отвечает и разная фор­ма ор­га­низмов. В этом существенная роль принадлежит возникающим за счёт самоорганизации крупным раз­ли­чиям как ответе на малые измене­ния ус­ло­вий и ДНК. Кювье понимал в наглядном выра­жении возможные комп­лексы ограничительных условий и их следствий, выбор из которых он мог сделать по единственной детали всего орга­низ­ма. У него не было ни по­ня­тия о ДНК, ни о синтезе информации в ней. Но резуль­тат получался правильный потому, что он про­из­­во­дил синтез ин­­формации (хотя и на основе воображе­ния). Это были ре­зуль­таты, полученные по прин­­ци­пам, аналогич­ным реальному генетическому чтению (см. главу X).

    ДНК как носитель генетической информации не имеет даже кос­вен­ного сходства с магнитофонной лентой. Прочесть генетическую ин­формацию – это   означает воспроизвести в индивидууме основные эта­пы филогенеза для вида, к которому он принадлежит. Но “маг­ни­то­фон­ной однозначности” в этом нет – “разные магнитофоны” будут “проиг­ры­­­вать” одни и те же тождественно куски генетической информации в виде, ко­то­рый может быть несопоставим по внешним наблюдаемым приз­накам. Это не “по­ме­хи и искажения звука” – это несопоставимо раз­ные “осмыс­лен­ные песни”, кото­рые читают разные “магнитофоны” с од­ной и той же “плёнки”.

    Единственно возможный “магнитофон” для однозначного чтения ге­нетической информации – это есть тот комплекс веществ и условий, ко­­торые созда­ли конкретные “тупики равновесия”, равновесно законсер­ви­ровавшиеся с помощью ДНК как молекулы. Эти молекулы есть эле­мен­ты системы. Процессы самоорганизации, заданные свойствами этих эле­ментов и конкретно реализованные на основе критериев рис. 1.2, а так­же кри­терия принципа максимума производства энтропии, приводят к прочтению генетической информации в виде нового инди­ви­дуума.

    Например, для ДНК млекопитающих комплекс веществ и ус­ло­вий, образующих “магнитофон”, содержится в женской яйцеклетке. Про­дол­жа­ет его – развитие яйцеклетки в матке так же в определённых усло­ви­ях. Заданность генетической информации в том, что в тождественных внеш­них условиях всю цепочку синтеза внутренних условий от яйце­клетки до рождения и далее роста взрослого организма обеспечивает гете­ро­ка­та­лиз на основе свойств ДНК. В этом смысл понятия о гене­ти­ческой ин­фор­ма­ции и её чтении.

    Генетическая информация объективно существует в любой клетке организма. Можно прочесть генетическую информацию, содержащуюся в про­­изволь­ной соматической клетке индивидуума, взятой от произволь­ного органа. Однако результат возможен и однозначно воспроизводим только в том случае, если в “магнитофоне” – яйцеклетке представителя этого же биоло­ги­ческого вида – заменить её ДНК на ДНК, информация в которой подлежит прочтению, и дать этой яйцеклетке нормально расти в матке. Факт завер­шён­ного роста нового ин­дивиду­ума из такой яйце­клет­ки и есть проч­тение генетической инфор­ма­ции. Сегодня такой способ чтения генети­чес­кой информации (клони­ро­­ва­ние) есть осуществленная реальность, а рождённая та­ким способом овца Долли и её потомство, несомненно, вой­дёт в число самых больших знаменитостей ХХ века.

    Однако надо подчеркнуть ещё раз, что тождественность ДНК при кло­нировании не гарантирует тождественности особей, полу­ченных пу­тём кло­нирования – должны ещё воспроизводиться тождественно усло­вия роста и превращений клонированной яйцеклетки.

    Например, тождественность ДНК может обеспечить одинаковую ин­тен­сивность ме­та­бо­лизма, в частности, высокую, препятствующую ожи­­­рению. Однако коли­чество исходных жировых клеток в организме за­­висит не только от ДНК, но и от калорийности питания в период об­ра­зования основ этих кле­ток или от гормональных патологических нару­ше­­ний во взрослом организме. Одинаковая ДНК не гарантирует оди­на­ко­­вые жировые отложения генетических тождественных организмов.

    Рост мозга зависит от продукции мужских половых гормонов (ан­­дрогенов) в период его формирования в утробе и в первые периоды рос­та детёнышей после рождения. Эти условия могут быть различными для родителя и клонированной из него особи. В результате одинаковая ДНК не гарантирует тож­дест­венность размеров и работы мозга особей. Кло­ни­рование не есть способ воспроиз­вод­ства “Нобелевских лауреатов”.

    Пока ещё количество кло­ни­ро­ван­ных особей мало. На первом мес­те стоят вопросы биотехнологии са­мо­го процесса клонирования. До ис­сле­дований отличий особей, индуцированных усло­ви­я­ми роста плода и детёныша (имеющих тождест­вен­ную ДНК), дело не дошло. Подобно то­му, как одна и та же книга разными людьми прочитывается и вос­при­нимается различно, тож­дественность ДНК есть только необходимое ус­ло­вие тождествен­но­сти особей. Но оно одно – не достаточно.

    Поэтому претензии некоторых личностей клонировать самих себя должны содержать не только гарантии тождественности биологических условий роста клонированного потомка, но и тождественности воспита­ния, образования, экономического уровня после рожде­ния. Поскольку новые поколения всегда живут в новой бытовой, технической, социаль­ной, вос­пи­тательной, экономической среде, то вероятность того, что кло­ни­­ро­ван­ные генералы воспроизведут банду уголовников, а Нобелевские лауре­а­ты – нудных бухгалтеров или маниловых, близка к единице. Хотя гене­ти­ческие отличия, влияющие на рост мозга, у них сохранятся.

    Информация об организме это есть  одно­вре­мен­но. Кло­ни­ро­вание гарантирует тождествен­ное сохранение только ин­фор­мации  – генетическая информация об адиабатичнских ин­ва­риантах сохраняется при кло­ни­­ро­вании. В процессе формирования организма из яйцеклетки она оп­ре­­де­ля­ет свойства элементов живой сис­темы. Ор­ганизм и его свой­ст­ва возникают в процессах самоорганизации эле­мен­тов систе­мы. Информация о них есть . Эта информация будет раз­­личной в зависимости от условий, в которых действует инфор­ма­ция . Кло­ни­рование само по себе не гарантирует тождественности осо­би, из со­ма­тической клетки которых взята ДНК, и новой особи, выра­щен­ной на ос­но­ве этой ДНК. Особи-родители и особи-дети, имеющие тож­дест­вен­ные ДНК, не обязательно будут тождественны по внешним приз­накам. Дополнительно должны быть тож­дест­венны условия рос­та их ор­ганизмов от самых первых делений заро­ды­­шевой клетки.

    Кстати, “клонирование” и внешне несопоставимые особи как его ре­­зультат есть реальность существующих форм жизни. Пример – насе­ко­мые. У многих видов муравьев самка получает от самца запас семени на всю жизнь и на тысячи особей, которых она воспроизводит (состав­ля­ю­щих данный муравейник).  Поэтому сообщество муравейника состоит из генетически тождественных особей – “клонированных”. Однако за счёт регулировок разным питанием особей-личинок при тождественно одной и той же ге­нетической информации в муравейнике вырастают морфо­ло­гически несопо­ста­вимые особи: единичные самки, которые во взрослом виде не способ­ны самостоятельно питаться и передвигаться; самцы-оп­ло­дотворители, внешне отличающиеся от прочих муравьёв наличием крыльев; “воины”, охраняющие муравейни и отличные по внешнему виду от основной составляющей муравейника – “рабочих” особей.

    Морфологически разные особи реально (как важнейшая особен­ность многих видов), вырастают с участием отрезков тождественной ин­фор­­ма­­ции в ДНК. Они есть несопоставимо раз­ные результа­ты, полу­чен­ные с участием “клонирования”. Одна и та же самка, один и тот же са­мец, единственный за всю историю муравейника акт оплодотворения – ре­зультат есть осо­би, которые морфологически другие. В условиях огра­ни­чений объё­ма организма возможна диф­фе­ренцировка не органов внут­ри него, а осо­бей как выражения с помощью них раз­ных функций раз­ных органов. Муравейник или улей – это есть по гене­тическим прин­ципам еди­ный ор­га­низм. Дифференцировка орга­нов в организме для муравей­ника или улья дополняется следующей сту­пенью иерар­хии – диф­фе­рен­ци­ровкой особей как иерархического экви­валента “органов”.

    Кроме описанного выше способа чтения генетической информа­ции, который реализует природа, существует и её чте­ние человеком как исследователем на ос­нове принципов лингвистики.

    С участием физико-химических причин РНК и ДНК образованы все­го из пяти нуклеотидов. При этом в образовании ДНК растений и жи­вот­ных участвует толь­ко четыре из них. Это позволяет сопоставить ДНК алфавит, аналогичный классическому челове­чес­кому:  существуют од­но­з­начные свя­зи, главная из которых в том, что тройка нуклеотидов – ко­дон – управ­ляет синтезом одной амино­кис­лоты (универсально во всех видах жизни от вирусов до человека). Существуют хорошо изученные “сло­­вар­ные, орфографические и синтаксические” закономерности, на­при­мер, один ген кодирует один белок-фер­мент. Об этом известно много деталь­ных под­роб­ностей, связанных с ролью рибо­сом, информационных и транс­порт­ных РНК, многих других интересных и важных посредников и про­цес­сов. Такое чтение даёт последова­тель­но­с­ти букв в прямом смыс­ле. Слож­нейшие механизмы и результаты рабо­ты этих букв возни­кают на основе общих прин­ципов синтеза ин­фор­мации, которые были рас­смот­рены выше. Они дополнительные к про­цессу чтения. Как в дет­ском саду. Мало, чтобы ребёнок произнёс буквы и даже сложил их в слова – нужен опыт всей его последующей жизни, чтобы понимать их смысл.

    В Австралии есть племя аборигенов, в котором принят ритуал. Вождь племени берёт в руки специальную палочку с зарубками. Он кла­дёт палец на одну из них и долго рассказывает одну легенду. На другую – иное. Он читает по зарубкам на палочке, но в самих зарубках нет и не может быть ни в какой форме того, что он читает.

    Рис. 4.6.

     
    Эта аналогия почти точно воспроизведена в методе чтения ДНК в терминах специфических букв и слов. Упрощенно напомню его су­ще­ст­во. ДНК обрабатывают ферментами – рест­рик­та­­за­ми, которые специфическим обра­зом расще­п­­ляют её на фрагменты. С помощью элек­тро­фо­ре­за их сортируют по размерам. Получа­ют­ся пространственно раз­делённые полоски. Для то­го, чтобы их ви­зуализировать методом ав­то­ра­ди­­ографии, применяют инкубацию с ве­ще­ства­ми, ко­то­рые метят ра­дио­активным изото­пом фос­фора 32Р. В ре­зуль­тате на фотоплёнке ос­таются тём­ные полоски, схематизированно по­казанные на рис. 4.6. Три столбика слева та­кое прочтение части ДНК для трёх разных лю­дей. Два стол­би­ка справа – ДНК одного и того же ин­дивидуума, но из разных его органов.

    Видно, что картина полосок от­ра­жает ин­ди­видуальность особи, но не зависит от про­ис­хождения ана­ли­зи­руемой ДНК в одном и том же ор­га­низме. Естес­т­вен­но, что одним из первых при­менений этого метода ста­ла иденти­фи­кация личностей и уста­нов­ление родства, так как сов­па­дают по­ложения части полосок для близких родственников.

    Как и в случае риту­аль­ной палочки аборигенов, в самих этих по­лос­­ках гене­ти­ческой инфор­мации нет. Её восстанавливает исследо­ва­тель, “положив палец” на со­от­вет­ствующую по­лос­ку. Поэтому расшиф­ровка геномов таким спо­собом есть “каталож­ные ад­ре­са”, пояснения к которым должны быть получены иными методами. 

    Это направление дало огромные резуль­та­ты. В них сразу вышла на первый план не­од­но­значность ДНК как носителя информации. Ока­за­лось, что в одном участке ДНК могут сущест­вовать два разных гена. До этого считалось не­зыб­лемым, что гены расположены после­до­ва­тель­ной цепочкой друг за другом в порядке их работы. В переносе информации с помощью РНК обнаружились расхождения с принятыми по­сле­до­вательностями их взаимодействий с ДНК.  Расшифрован геном бактерии E. coli. Подробно исследован за 15 лет геном не­ма­­тоды Сeanorhabiditis elegans, который сос­тоит из 97 мил­лионов “букв”. Начата программа исследования генома человека. Одна­ко неизбежно воз­ник­но­ве­ние тех же проблем, что и при компью­тер­ном переводе че­ло­ве­ческих текстов с од­ного языка на дру­гой.

    “Полоски” типа рис. 4.6 говорят, что в природе нет гене­тического ко­да как “магнитофонной ленты”. Картину рис. 4.6 создают крупные “об­­лом­ки” ДНК. Результат – практически нет двух людей на всей Земле, у которых ДНК одинаковы даже на столь грубом уровне (есте­ст­венно, кроме одно­яй­це­вых близнецов). Ин­дивидуальность, неповторимость лю­дей сущест­ву­ет. Но она сочетается с “тож­дествен­но­стью всех” (словами И. Эренбурга), которая в отдельных груп­пах людей вы­сока. Только случай­ности могут обеспечить такое пара­док­саль­ное со­че­тание.





     
    polkaknig@narod.ru ICQ 474-849-132 © 2005-2009 Материалы этого сайта могут быть использованы только со ссылкой на данный сайт.