«Гроздья» генов

Методы генетического анализа бактерий и фагов как нельзя лучше пригодились в дальнейшей работе генетиков. Расправившись с проблемой строения их хромосом, ученые начали определять порядок генов внутри хромосом.

В хромосомах высших растений и животных до сих пор никакого общего правила расположения генов отмечено не было. В хромосоме дрозофилы рядом с геном окраски тела находился ген щетинок, на хромосомной карте томатов гены формы цветка соседствовали с генами строения листьев, и т. д. Поэтому, начав генетическое картирование микробов, ученые не преследовали иных целей, как наиболее полно изучить наследственные факторы этих организмов.

Тем приятней оказалась неожиданная находка. Пока на картах генов были нанесены отдельные точки, все было так, как и у высших, — беспорядочность в чередовании генов. Но постепенно «белые пятна» на картах бактерий стали исчезать. Отдельные локусы все тесней вставали в ряд изученных и картированных. Тогда-то и выяснилась любопытная картина — гены, сходные по роду своей деятельности, группировались на хромосоме вместе. Чем больше точек наносили ученые на карты, тем явственнее проступала эта зависимость.

В 1964 году известный американский генетик М. Демерец мог уже с уверенностью сообщить: «Гены, контролирующие родственные функции, часто группируются вместе, и по-видимому, их расположение внутри группы соответствует последовательности биохимических реакций, контролируемых ими». Изучив более пяти с половиной тысяч разных линий сальмонеллы, Демерец и его ученики доказали, что из 87 генов этого микроба 63 подчиняются правилу группировки по функциям и лишь 24 рассеяны случайно. Эти группы функционально родственных генов Демерец назвал «гроздьями» генов.

Ученый заметил и другую интересную особенность в устройстве хромосом бактерий. Когда он сравнил между собой кольцевые хромосомы двух близких бактерий — сальмонеллы и кишечной палочки,— оказалось, что их карты в большинстве точек совпадают. Это как нельзя лучше демонстрировало эволюционное родство двух представителей живого мира.

* * *

История генетики микробов пишется на наших глазах. Еще совсем недавно отсутствие разделения на два пола у бактерий считалось твердо установленным фактом. Теперь с этим заблуждением покончено. Однако было бы наивно думать, что здание генетики микробов уже построено. Пока вырисовываются лишь очертания его, но строители спешат.

И понятен тот интерес, с которым специалисты следят за работами в этой области. Особенно за трудами «главных архитекторов» проекта — Хейса, Вольмана, Жакоба. Все трое приезжали в Советский Союз, выступали с лекциями, попасть на которые было совсем не просто: желающих послушать творцов генетики бактерий оказалось немало. Я помню, как на лекции Ильи Вольмана по рядам передавали одну за другой записки, которые быстро увеличивали гору бумажек на столе председателя — академика В. Д. Тимакова. И председателю, оберегая здоровье лектора, пришлось умерять пыл любознательных слушателей.

Интерес к новой науке щедро вознаграждается ее находками. Генетика бактерий «вся в движении». Хейс во время своего доклада на Московском симпозиуме по генетике микроорганизмов летом 1965 года рассказал о новейших открытиях в изучении процесса коньюгации. До этого не было известно, в любой ли точке поверхности бактерий может возникнуть цитоплазматический мостик, соединяющий мужскую и женскую бактерии. Наблюдения показали, что на поверхности мужских бактерий имеются особые выросты или ворсинки, играющие роль в половом процессе у бактерий. Когда в клетки, не содержащие половой фактор, вводили F-фактор, на их поверхности появлялись эти ворсинки, и только такие клетки могли соединяться с женскими бактериями. Ворсинки внутри оказались полыми, толщина осевого отверстия позволяла проникать двойной спирали ДНК.