Господин Свещаров Биология за всички

Човекът, който съобщаваше тези новини — радиотелеграфистът, — стоеше самичък със своите инструменти на върха на едно високо здание… От всички страни той беше заобиколен от бушуващ огън. Този човек, който стоеше на поста си, беше истински герой.

След двадесет и четири часа той съобщи, че вече не се появяват трансатлантическите самолети и че връзката с Англия е прекъсната. От Германия, от Берлин, дойде известие, че бактериологът проф. Хохмайер от Мечниковия институт е открил серум против чумата. Това беше последното съобщение за целия ден, получено в Америка от Европа. Твърде късно! Докато това откритие би ни станало известно, щеше да мине много време. Ние само си направихме заключението: и в Европа е станало това, което става у нас, и в най-добрия случай само няколко десетки хора на целия континент ще избягнат «алената чума».

… Сутринта при мен дойде брат ми. Събрах в една чанта ценни неща, които мислех да взема със себе си. Но като видях лицето му, разбрах, че той вече няма нужда да се крие от мен. Беше болен от чума. Той протегна ръка, но аз подскочих като ужилен.

— Погледни се в огледалото — казах аз.

Той погледна и като видя аленото си лице, безсилно падна на пода.

— Боже мой — промълви той. — Заразил съм се от нея. Не приближавай към мен, аз съм мъртъв човек!

… Това беше пътят на «алената смърт». Взех чантата си и избягах. Видът ми беше страшен… Бъркли беше обхванат от пожар, горяха също Окленд и Сан Франциско. Небето беше покрито с дим и обедните часове изглеждаха като мъглив разсвет. Сред вятъра слънцето светеше с мътни, безжизнени червени лъчи. Да, деца мои, това беше сякаш край — последни дни от края на света.“

[* Новелата може да прочетете в [[http://chitanka.info/text/12546-alenata-chuma|„Моята библиотека“]]. — бел.ел.кор]

Вероятно сюжетът на писаната от Джек Лондон преди повече от четиридесет години фантастична новела съвсем няма да може да задоволи съвременния читател и ще предизвика у него само снизходителна усмивка. Защото на всеки културен жител на нашата планета са известни днешните наистина големи постижения на съвременната микробиология, медицина и фармакология, които така успешно ликвидираха всяващите ужас и смърт епидемични болести по хората.

И все пак имал ли е някакви солидни основания авторът на „Алената чума“, за да напише толкова страшната за онези години новела?

Биха могли да се приведат много примери за най-различни епидемични и неепидемични болести, които са всявали ужас и вземали огромни жертви в миналото. Значи Джек Лондон наистина с право, макар и твърде преувеличено, описва такива страшни сцени на масово унищожение на хора от една епидемия. Днес обаче ние сме сигурни, че вероятността от избухване на каквато и да е епидемия е много малка или ако се появи някъде, лекарите разполагат със сигурни и мощни лекарствени и имунологични средства за нейното ограничаване и бързо ликвидиране. Подобрените санитарно-хигиенни условия за живот в градовете и селата също така възпрепятствуват разпространяването на епидемиите. Трябва да се има предвид и това, че Световната здравна организация отдавна е започнала кампания за окончателното ликвидиране на всички епидемични болести, особено в икономически слабо развитите страни на Африка и Азия, където все още има доста многобройни заболявания от вариола, енцефалит, жълта треска и др. Няма съмнение, че едно по-широко международно сътрудничество може да избави окончателно човечеството от постоянната заплаха на смъртоносните болести.

Сега на всички е известно, че редица тежки болести, като туберкулоза, бруцелоза, менингит, антракс и други, се причиняват от бактерии, а други, каквито са вариолата, жълтата треска, бясът, детският паралич, енцефалитът, пситакозата (т.нар. „папагалска болест“), грипът и много други, се предизвикват от вируси. Благодарение на епохалните открития, направени от Едуард Дженер, Луи Пастьор, Роберт Кох, Дмитрий Ивановски, Уендъл Стенли, Д’Ерел, Александър Флеминг и други, човечеството успя да се избави от много страшни болести. Засега единствен грипът все още не е победен окончателно, но няма съмнение, че в най-скоро време и той няма да представлява вече сериозна опасност.

Всичко казано в последните няколко изречения звучи като че ли твърде оптимистично. А нима положението ще бъде така „розово“ и в бъдещето на човечеството? Ами ако то само създаде възможности за избухване на изкуствено причинени от него епидемии? Съществува ли такава парадоксална опасност?

През 1967 г. беше направено едно от най-големите открития на нашия век — за пръв път в историята на човечеството по лабораторен път бе създадено „изкуствено“ живо същество, беше синтезиран първият „изкуствен“ вирус. Тази фантастично трудна синтеза успяха да осъществят сътрудниците на Станфордския университет, професорите Артър Корнбърг и Мехрам Гулиан. Сбъднаха се мечтите на учените да бъде синтезиран живот в „епруветка“. Това безспорно е едно от най-големите постижения на молекулната биология или по-скоро постижение на вечно будната и търсеща човешка любознателност и изобретателност. Перспективите, които открива осъщественият синтез, изглеждат необозрими. Кои са обаче положителните и кои отрицателите страни на това епохално откритие?

Учените биха могли (засега все още теоретично) да произведат едно от най-коварните от всички познати ни оръжия срещу човека — изкуствени причинители на болести, срещу които няма да помагат никакви имунизации или лекарствени препарати. С други думи, възниква една нова голяма опасност — човечеството в разцвета на своето благосъстояние и невиждан досега културен подем изведнъж да се подложи на най-варварско самоунищожение, което може да бъде като това, описано от Джек Лондон в новелата му „Алената чума“… Защото, каква е гаранцията, че новите вируси, която ще бъдат синтезирани тепърва в лабораториите, няма да се превърнат в страхотно оръжие за военни цели? Или пък, че те просто няма да бъдат „изпуснати на свобода“ в резултат на нещастен случай или престъпна небрежност?

Едва ли някой в 1905 г. би могъл да си представи, че формулата E=mc{sup}2{/sup} означава атомна бомба! Когато обаче през 1945 г. над японските градове Хирошима и Нагазаки израснаха зловещите гъби на първите американски атомни бомби, които донесоха невиждани дотогава опустошения и взеха хиляди жертви, светът беше поставен пред нов и извънредно опасен свършен факт: още едно гениално откритие на учените — колосалната мощ на атомните ядра — беше впрегнато за антихуманни цели. Днес, когато коментираме синтезирането на първата „изкуствена“ жива материя, ние имаме и трагичния опит на миналото: сега пък се създаде реална опасност да бъдат направени такива унищожителни биологични „бомби“, пред които да бледнее ужасът на ядрените експлозии. Човешката цивилизация навлезе в такава фаза на своето научно-техническо развитие, в която трябва да бъде изключена възможността подобни открития да стават заплаха за по-нататъшното съществуване на човешкия род въобще!

Днес ние имаме солидни основания да вярваме, че в най-скоро време учените ще са в състояние да дават заповеди на живата природа с нейния собствен шифър. Още преди около петнадесет години беше направена една от най-големите стъпки към разгадаване шифъра на живота, който природата е създавала в продължение на повече от три милиарда години и го е довела до изумително съвършенство и прецизност.

Установено бе, че в ядрата на всяка клетка се намират дълги верижни молекули, които са изградени като спираловидна стълба — това са молекулите на ДНК. В нея именно е „записан“ целият шифър на живота или както още го наричат, генетичен код. Целият генетичен код е съставен от четири основни нуклеотидни групи, които се обозначават с буквите А, Ц, Г и Т. Тези основни градивни групи се свързват помежду си така, както буквите образуват думи, а думите изречения. Вирусите, бактериите, растенията, животните и човека в зависимост от въпросната комбинация от „букви“ сякаш знаят по кой биологичен прототип (шаблон) да действуват във всяка своя клетка, за да съществуват те самите и да продължат своя род. Ако се изразят с печатен шрифт генетичните кодови „думи“, съдържащи се в ДНК на един вирус, би се получила една брошура от 60 до 70 страници. А „строителните“ планове за живота на човека, отбелязани във всяка една клетка на организма му, съдържат милиарди букви — цяла енциклопедия от 46 тома с по 20 000 страници всеки един (фиг. 12).

{img:biologija_za_vsichki_f12_dnk.png|#Фиг.12. Дезоксирибонуклеинова киселина: А — по структура молекулата на ДНК прилича на двуспирална стълба; Б — същият модел, в който схематично са изразени изграждащите молекулата на ДНК бази и връзките помежду им; В — цитозинът винаги се свързва с гуанина, а аденинът с тимина.}

След синтезирането пък на най-просто устроената жива материя пред биологията и медицината се откриват необятни хоризонти.

Така например вирусът на полиома предизвиква у някои животни една форма на раково заболяване. Неговата ДНК прилича твърде много на ДНК на вируса Фита-хикс-174, който послужи като матрица при синтезирането на „изкуствения“ вирус. Няма съмнение, че ще бъде възможно от тази ДНК в бъдеще да се синтезират изменени форми с цел да се определят онези гени (гените всъщност преставляват отделни участъци от ДНК), които с нарушената си биологична информация предизвикват рака. А учените отдавна се съмняват, че някои форми на рак при човека (а може би и всички) се предизвикват от вируси.

След като стане възможно изолирането на отделни гени и се възпроизведат по изкуствен начин, ще бъде намерен метод те да се прикачват към напълно безопасни вируси, които ще ги внесат в клетките на болни хора. По такъв начин в ръцете на медиците ще се окаже мощно оръжие за лекуване на редица наследствени болести.

Какви бляскави перспективи се откриват пред човешкото здравеопазване! Какво по-голямо и по-хуманно откритие може да има от един сигурен метод за лекуване на все по-нарастващия бич за човечеството — рака? Или лечението на тежки наследствени болести, които така ненадейно и коварно се проявяват при малките деца и хвърлят в отчаяние хиляди семейства!

Биолозите имат вече ключа към разгадаване на една от най-съкровените тайни на живата материя. Най-интересното е, че те успяха да превърнат в свои незаменими помощници довчерашните коварни и все още непобедими врагове на хората — вирусите, тези ултрамикроскопични представители на невидимия свят, на съществата, намиращи се на границата между живата и мъртвата материя.

Сега е още доста трудно да се предвидят по-отдалечените перспективи на осъществената синтеза, но учените се надяват, че след като напълно се разшифрова генетичният код, ще може да се запрограмира и изкуствено да се създаде бактерия. В бъдеще ние ще се научим да моделираме по-сложни клетки. А по-нататък ще дойде ред и на нас — хората, когато сами ще можем да моделираме собствената си биологична съдба. Вероятно ще бъдат синтезирани вируси, които попадайки в клетките на организма на човека, ще предизвикват целенасочена промяна на биологичната информация, заложена в тях. Управляването на човешката наследственост ще даде възможност за създаване на такава солидна биологична основа на човешкото здраве, която ще доведе до значително увеличаване на продължителността на живота и запазване за по-дълго време младостта на човека. Впрочем тази е една от най-могъщите съблазни, към които човек винаги се е стремял. С времето ще бъдат отгледани вируси, чрез които ще може да се повлияе на интелекта на човека и на неговата емоционална нагласа.

По всяка вероятност контролът и управляването на наследствеността на човека ще доведат и до преодоляване на биологичната бариера на „несъвместимостта“ на тъканите, което ще позволи безпрепятствено присаждане на органи от един човек на друг.

Изказват се предположения, че в началото на двадесет и първия век ще бъдат създадени и „интелигентни“ животни, на които ще може да се възложи „нечистата“ и банална работа — маймуни на конвейера, шимпанзета като ваксаджии, делфини като земеделски работници при обработване на морските стопанства и за отглеждане на рибни стада и пр.

Готови ли сме обаче за това? Може би последните редове приличат на фантастична мечта, но нека не забравяме, че реалностите на далечното бъдеще могат да се окажат още по-удивителни!

И така, ако първата половина на двадесетия век беше времето, когато човекът прониква и овладява тайните на атомното ядро и неговата неизчерпаема енергия, то втората половина на двадесетия век се ознаменува с триумфалното разгадаване от биолозите на най-интимните тайни на живите клетки, от които е построен собственият им организъм. И ако човечеството тръгне най-после само по пътя на мира и взаимното международно сътрудничество, няма съмнение, че никакви епидемии няма повече да съществуват (или да бъдат създавани) на нашата планета и че бъдещите поколения ще бъдат здрави, красиви и разумни владетели на Вселената, достойни потомци на хилядите техни предшественици, които през дългите години на съзнателна еволюция на човешкото общество жертвуваха понякога и живота си в името на здравето и благоденствието на човешкия род.

Клетъчните „химери“ и борбата с рака

{img:biologija_za_vsichki_f13_himera.jpg|#Фиг.13. Така древните гърци са си представяли съществуването на химерата.}

Колкото и невероятно да звучи, някои биолози вече създадоха „химери“ макар и на равнището на клетката. Всичко започна с опитите на Харис, който успя да получи сливане на единични клетки от различни животински видове. За целта той използувал омаломощен с химикали или ултравиолетови лъчи вирус. Новополучените от него клетъчни хибриди са били не само от различни животински видове, но дори и от различни класове гръбначни животни. Клетъчни хибриди могат да се получат от човешки туморни клетки и клетки, взети от мишка.

Първото нещо, което бе установено е, че в хибридните клетки (получени например при сливането на човешки клетки с клетки от тумори на мишки), ядрата както от човешките, така и от мишите клетки продължават нормално да образуват нуклеинови киселини — ДНК и РНК. Поставил се обаче въпросът: могат ли получените хибридни клетки да се делят и какви ще бъдат клетките, получени в резултат на това делене?

Оказало се, че след кръстосването на клетките съжителството на хромозомите от различните видове привидно върви добре. Хибридните клетки се делят нормално, но след няколко поколения в новосъздадения съюз между двете наследствености, като че ли започва да се разиграва драма заради вечния въпрос: „Кой е по-важният“? Постепенно едната наследственост взема връх над другата и от „по-маловажната“ в генома на хибрида остават само няколко хромозома. Най-интересното е това, че човешката наследственост невинаги може да се справи с „по-агресивните“ хромозоми от клетки на мишки, плъхове или хамстери (вид лабораторни животни, които приличат на безопашати плъхове) и след няколко поколения в клетъчната линия от нея остават 5–6 хромозома. Явно другите клетки съвсем не се съобразяват с факта, че човешките им „брачни“ партньори може да са взети от някой виден учен или от човек с високо обществено положение (фиг. 14)!

{img:biologija_za_vsichki_f14_hibridni_kletki.jpg|#Фиг.14. Електронномикроскопска снимка на хибридни клетки, получени от сливането на човешки хепатомни (ракови) клетки с епителни клетки от плъх.}

Отпадането на хромозомите на по-слабата наследственост става постепенно — от поколение в поколение. Този факт позволи да се определи кои клетъчни функции от кои хромозоми се управляват. Ако например желаем да определим къде точно се намира т.нар. „лактозен оперон“, който, контролира превръщането на лактозата (млечната захар) в живата клетка, достатъчно е в едно от поколенията на хибридните клетки да се установи липса на ензимите, контролиращи разпадането на лактозата, за да може да се каже в коя точно хромозома са локализирани интересуващите ни гени.

Друго важно заключение, направено въз основа на изследванията върху хибридните клетки, е това, че за разлика от тъканите на различните организми, за които е характерно наличието на тъканна несъвместимост, такава не съществува между клетките на същите организми. Изглежда, вътре в самата клетка няма механизъм, способен да разпознае и изхвърли цитоплазмата или ядрото, принадлежащи към друга, съвършено различна клетка. Нещо повече, тези съединени клетки, представляващи една нова клетъчна единица, могат да проявяват идеално обединени функции. Този факт има дълбок биологичен смисъл.

Професор Хенри Харис се заинтересувал и от друг въпрос: дали съществува доминиращ „родител“ при обединяването на нормалните човешки клетки с раково изродени. Оказало се, че в повечето случаи потомството също било злокачествено изродено. Обаче при последователното обединяване на три вида ракови клетки с една група нормални клетки от типа A-9 се оказало, че и в трите случая потомството било съвсем здраво. Следователно в клетките от споменатия тип има някакъв фактор, който е в състояние да подтисне механизмите, които водят до злокачественото израждане на клетките. Ето че беше „напипана“ една интересна следа! Кой е този фактор, който подтиска молекулните механизми, водещи до раковото израждане на клетките, и дали съществува той във всички клетки? И докато едни учени продължаваха да правят серии от опити в това направление, в главите на други се роди още по-остроумно хрумване: дали хибридните клетки няма да спомогнат за намиране на средства за предпазване от раково заболяване или, по-точно, за създаването на ваксина срещу рака?

И ето че успешно били кръстосани ракови клетки от мишка с клетки от хамстер. Получените хибридни клетки проявили неочаквано интересни отнасяния. Когато ги вкарали в тялото на мишка, организмът й ги възприел вече не като свои, миши клетки, а като типични чужди натрапници. В резултат на това организмът на мишката започнал веднага да изработва антитела срещу тях. Парадоксалното в случая е това, че кръстоските от клетки мишка–хамстер са съдържали в себе си цялостна характеристика на мишата клетка, от която са произлезли. Независимо от това срещу тях са били изработвани антитела. И когато след известно време експериментаторите вкарали в организма на предварително обработени мишки ракови клетки, които обикновено водят до неминуемо раково заболяване, страшните ракови клетки били отхвърлени от мишия организъм — той вече притежавал имунитет срещу тях!

Описаните дотук изследвания представляват само едно многообещаващо начало. Би било погрешно да смятаме, че до ликвидирането на голямото многообразие от злокачествено изродени клетки ни делят само още няколко крачки. Засега е важен фактът, че е направено откритие с огромна важност и нека се надяваме, че медиците в тесен съюз с биолози, биохимици и генетици ще извлекат максимална полза от него.

Клонинг
Спомняте ли си научно-фантастичния разказ на Ле Гуин „Девет живота“? На мъртвата, но извънредно богата с полезни изкопаеми планета Либра като първи колонизатори са пристигнали Оуен Пю и Алваро Мартин. Като помощници за разработването на богатите рудни жили от Земята изпращат 5 младежа и 5 девойки, които изумително си приличат. Това са „изкуствени близнаци“, или „клон“ от фамилията Джон Чоу. Както обяснява на Пю и Мартин една от девойките — Зайин, те са еднакво подготвени и мислите им са твърде сходни.

„У нас няма избухване на озарение както при отделните хора, каза Зайин — ние като екип не извличаме полза при обмяната на идеи. Но този ни недостатък се компенсира с друго: клоновете се създават от най-добрия човешки материал, от индивиди с максимален коефициент на интелектуалност, стабилна генетична структура и т.н. Ние разполагаме с по-големи умствени ресурси, отколкото обикновените индивиди.“

„— И всичко, това трябва да се умножи по десет? А кой по-точно е бил този Джон Чоу? — запита Мартин.

— Навярно гений — вежливо каза Пю. Клоновете него явно го интересуваха по-малко, отколкото Мартин.

— Той беше многостранен като Леонардо — каза Йод. — Биоматематик, а също виолончелист и подводен ловец, той се интересуваше от структурните проблеми и т.н. Той умря, без да успее да разработи своите основни теории.

— И сега всеки от вас представлява някой от аспектите на неговия разум, на таланта му?

— Не, отговори Зайин, поклащайки глава едновременно с няколко от братята и сестрите си. На всички нас са сходни мислите и стремежите, всички ние сме инженери от Службата за планетни изследвания. Друг клон може да бъде подготвен така, че да усвои други аспекти от личността на Чоу. Всичко зависи от обучението — генетичният материал е идентичен. Всички ние сме Джон Чоу. Но всеки от нас обучават различно.

Мартин беше потресен.“*

[* Разказът може да прочетете в [[http://chitanka.info/text/27564-devet-zhivota|„Моята библиотека“]]. — бел.ел.кор]

Предполагам, че мнозина читатели, които са прочели целия разказ, с основание са възкликнали:

— Нима някога ще стане възможно произвеждането на изкуствени близнаци като конвейер? Дали писателите-фантасти имат предвид някое научно постижение в тази област или всичко това може да се сметне за чиста измислица?

Трябва веднага да кажем, че идеята за безполово (вегетативно) размножаване при висшите животински организми датира от доста време. В началото на XX в. австрийският ботаник Хаберланд изказа убеждението си, че ще дойде време, когато ще стане възможно да се отглежда цяло растение от една единствена телесна клетка. Известният английски биолог Джон Б. Холдейн предсказа, че създаването на хора по безполов начин също е възможно и дори описа какви преимущества ще има обществото от такива хора. За да може читателят да разбере по-добре това, което ще прочете в следващите редове, ще припомним някои основни неща от науката за наследствеността на организмите — генетиката.

Наследствеността е процес, чрез който всички живи същества — вируси, бактерии, растения, животни и човек — възпроизвеждат сами себе си или в крайна сметка създават такива същества, които без колебание могат да се отнесат към същия биологичен вид.

В древността Лукреций твърде оригинално е сравнил наследствеността с щафетно предаване на факел — така и „факелът на живота“ се предава от поколение на поколение.

В наши дни не предизвиква вече никакво съмнение фактът, че специфичните особености в устройството и функциите на клетките, изграждащи различните тъкани и органи, както и техните характерни белези и дейност се дължат на ядрата. С клетъчните ядра именно е свързано най-интересното и загадъчно свойство на организмите — да предават своите белези на потомството си. Затова са прави тези, които казват, че наследствеността е едно от най-великите явления на земната жива материя. Благодарение на нея не съществува никаква опасност слонът да започне да ражда мишки и пак благодарение на нея човекът винаги ще ражда човеци.

Всяко клетъчно ядро е изградено от характерните нишковидни структури на ДНК, които образуват хромозомите. Те от своя страна се състоят от по-малки части — гени, всеки от които отговаря за предаването по наследство на един от белезите на организма. На едни гени се дължи цветът на очите, на друг — цветът на косите, на трети — формата и големината на носа, на четвърти — броят на мозъчните клетки, на пети — строгото индивидуално разположение на линиите по пръстите на хората и т.н. В генната картотека на хромозомите се съхраняват строителните планове на всяка клетка и на най-различните белтъчни молекули, които се произвеждат в нея. С други думи, в 46 хромозома на хората се съдържа запис на всички техни белези.