Вероятность того, что два человека, за исключением однояйцевых близнецов, имеют одинаковое число микроспутников, ничтожна. Поскольку подвижность молекул в теле под влиянием электрического поля зависит от их размера, то с помощью электрофореза и применения специальных нуклеотидных «зондов» можно получить своеобразные фотографии ДНК каждого человека. На этих фотографиях вместо глаз, носа и рта видны тонкие, средние и широкие полоски.
Если следователем на месте совершения преступления обнаружены волосы, следы крови или других выделений, даже следы слюны на окурке, то он по спектру полос от молекул ДНК биологического объекта может составить точный генетический портрет преступника.
В жизни нередко возникает ситуация, когда по каким-либо причинам экспертам нужно доказать или отвергнуть утверждение, что данный ребенок — сын или дочь того или иного лица. Идентификация группы крови, дактилоскопическая экспертиза не являются исчерпывающими. Но достаточно биологу взять по одной клетке у ребенка и родителя, выделить из них ДНК и сравнить их молекулярные портреты, как сомнений не остается. В спектре полос ребенка и спектре полос отца или матери обязательно имеется общий участок «генетических отпечатков».
Несложный математический подсчет показывает, что комбинация из десяти генов, имеющих всего четыре аллельных варианта, может дать количество ожидаемых вариантов, исчисляемое пятизначной цифрой. А что же говорить о живых конструкциях, состоящих из сотен, тысяч, миллионов генов? Темп развития в живой природе сложноорганизованных форм, многоаллельности, частоты мутаций и генетических рекомбинаций, как мы видели, неотвратимо возрастал. Это наводит на мысль, что природа на всем протяжении живой жизни реализовывала заложенное в ней исходно стремление к разнообразию, отличиям.
Что движет разнообразием
Ученые развили представления о прогрессивном развитии живого мира. Они подчеркивали, что носителями этого прогресса могут быть как высоко -, так и низкоорганизованные формы. В общей форме успех организмов в борьбе за существование может достигаться различными путями. Одним из них, как полагали некоторые биологи, может служить приспособление организмов к меняющимся условиям внешней среды путем увеличения численности вида, расширения площади его расселения. В усложняющейся биосфере Земли на определенных этапах живое могло сохраниться только за счет увеличения форм растительного и животного царства.
Мейен считал, что в эволюции феномен разнообразия играет столь же важную самостоятельную роль, как прогресс и приспособление. Более того, стимул к развитию разнообразия генетически наследуется. Если какой-либо разнообразный ряд организмов порождает мутанта, то и этот мутант, выжив, обеспечивает аналогичный ряд полиморфных организмов с такими свойствами, которыми обладали особи родительского отряда, но не он сам.
При анализе явлений разнообразия как одной из движущих сил прогрессивного развития необходимо учитывать биологический уровень этого разнообразия: видовой, групповой, организменный, клеточный, молекулярный. Уже давно стало очевидным, что критерием биологического прогресса вида служит не количественное представительство его особей, которое неизбежно должно иметь какую-то конечную величину, а разнообразие групп внутри вида или видов в более крупных сообществах. Появлению этих групп способствовало приобретение каких-либо полезных приспособительных признаков или реакций.
Среди двух сообществ, наиболее успешно завоевавших сушу,— насекомых и млекопитающих — также наметилось выраженное разнообразие видов. В одном случае оно было движимо такими биологически признаками, как хитиновый покров, трахейное дыхание, быстрота завершения эмбрионального развития. В случае млекопитающих приспособительными стимулами явились теплокровность, живорождение, центральная нервная система, иммунитет, сознание.
Гетерогенность — это общебиологическое явление, расширяющее норму реакций, увеличивающее приспособительные, адаптивные способности организма, обеспечивающее, в конечном счете, разнообразие особей. Сужение границ реактивности на любом уровне (молекулярном, клеточном, организменном) ведет к уменьшению для популяции шансов уцелеть при любых экологических катастрофах или опустошительных инфекциях.
Итак, с одной стороны, жесткие границы индивидуальности, с другой — неограниченный простор для ваяния различий.
Паразитизм и защита
У организма человека много врагов. Врагов внешних и внутренних. К неблагоприятным воздействиям, которые объединены понятием факторов окружающей среды, за многие миллионы лет организм приспособился достаточно хорошо. Понижается температура тела — суживаются кровеносные сосуды, замедляются сокращения сердечной мышцы, становится реже дыхание, приостанавливается потоотделение, усиливается энергетический обмен. Возникает тревожная ситуация: усиливается секреция гормонов надпочечниками и гипофизом, с увеличенной нагрузкой работает щитовидная железа, учащается пульс, активизируется перистальтика кишечника, мобилизуются все органы чувств, «проясняется» сознание. Все эти бессознательные реакции, отработанные эволюцией и основанные, как мы говорим, на безусловных рефлексах, требуют кооперации миллионов клеток, включения миллиардов клеточных рецепторов, фундаментом которых служат белки ТС.
В понятие внешней среды входит и окружающий нас микромир. Мы — его часть, мало чем отличающаяся по исходному биохимическому материалу. Белки микроорганизмов, растений и животных состоят из 20 одинаковых аминокислот. Образование молочной кислоты в бактериях, мышцах животных и человека требует участия одних и тех же ферментов. Генетический код всего живого универсален. Жизнь едина и потому, что существует поразительное сходство между метаболическими процессами у низших и высших организмов. В какой-то мере общими являются и методы приспособления даже далеких видов к наилучшему выживанию.
Выживание биологического вида определяют многие факторы. К ним относятся соотношение полов и репродуктивный потенциал вида, т. е. число жизнеспособных потомков, приходящихся на одного родителя в единицу времени. Сюда же относят сумму факторов, от которых зависят добывание пищи и скорость разрушения индивидуума. Важнейшим фактором выживания является система самозащиты организмов от врагов внешних— патогенных микроорганизмов и внутренних клеток, выходящих из-под организменного контроля.
Для успешной конкуренции паразиту необходимо, чтобы процесс его роста был быстрым и эффективным, поэтому конечная цель его деятельности — новая клетка.
Большинство изученных микробов размножается очень быстро, время удвоения их биомассы составляет 20 мин — 2ч.
Но даже самые злые из них ищут и убивают неполноценные клетки хозяина, а организм в целом их не интересует. При накоплении микробов или их токсинов хозяин оказывается убитым «как бы заодно».
В ходе эволюции скорость мутации атакующего и атакуемого видов возрастала. Паразит мутировал в сторону лучшей адаптации к индивидуальным белкам хозяина и защиты от его иммунитета. Мутации хозяина сообщали ему устойчивость к паразиту, в результате множился полиморфизм представителей данного вида. В ходе такого «соревнования» каждый вид избежал губительного контакта с какими-то опасными возбудителями болезней. Косвенным указанием на это служит естественная устойчивость человека к ряду заболеваний животных (чуме собак, сибирской язве или оспе рогатого скота), а те, в свою очередь, оказались невосприимчивыми к ряду людских болезней.
Человек живет в непосредственном контакте с самыми разными паразитами — микробами, вирусами, грибками, заполняющими воздух, воду, почву и пищу. Каждый из нас находится в постоянной осаде со стороны этих агрессоров, но, к счастью, незаметно для себя он отражает штурм за штурмом. Захватчиков устраняют кожный барьер, естественные пестициды пота, слюны, слез, желудочного и кишечного соков. Их поглощает слизь носоглотки, чтобы отторгнуть при чихании или кашле, когда внешняя защита не сработала. Но если все же патогенные микроорганизмы свяжутся с тканями, то пугающая быстрота разрушения клеток организма заставляет вступить в сражение всю армию иммунитета.
Можно лишь поражаться гибкости иммунной системы. Количество возможных рецепторов, распознающих «свое» и «чужое» на Т- и Б-лимфоцитах, необозримо, Все это разнообразие обеспечивается с помощью компактного набора из 100 тыс. генов.
Примеров неодинаковой чувствительности людей к тем или другим заболеваниям можно приводить много. Известно, что при любой эпидемии гриппа некоторые люди не болеют вообще, а другие болеют по несколько раз в сезон.
Примеры достоверной связи некоторых заболеваний с группами крови были получены при математическом анализе и сравнении представительных групп здоровых и больных. Оказалось, что лица с 0 группой крови чаще болеют гриппом, но реже ангинами и ревмокардитом, вызываемым гемолитическим стрептококком. Эпидемии давали материал, свидетельствующий, что при прочих равных условиях люди с группой крови 0 чаще заражаются чумой, а с группой А — чаще болеют оспой. У носителей группы А чаще встречается рак желудка, при группе крови 0 преобладает язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки. Кровеносные сосуды людей с группой крови А более подвержены закупорке сгустками крови, а при группе крови 0, напротив, отмечается склонность к кровотечениям.