Господин Свещаров Биология за всички

При развитието на зародиша в зависимост от деленето на клетките пълен комплект хромозоми (и следователно гени) се намират във всички клетки на организма — в клетките на очите, кожата, мозъка, храносмилателната система и пр. Но очевидно в клетките на очите работят само тези гени, които са отговорни за функционирането на тези органи, а не работят гените, които отговарят за дейността на черния дроб например. А клетките на далака, независимо че притежават също пълна генетична информация, синтезират само свои специфични белтъци, а не тези на черния дроб. Оказа се, че има гени, които като че ли са подтиснати или просто се спотайват. Дали в процеса на индивидуалното развитие и обособяване на органите те са се повредили или са изключени (фиг. 15)?

{img:biologija_za_vsichki_f15_gen.jpg|#Фиг.15. Електронномикроскопска снимка на ген (участък от ДНК).}

Подобни въпроси дълго време не даваха спокойствие на специалистите по клетъчна и молекулна биология. Затова учените с голям интерес посрещнаха съобщението, направено през средата на 50-те години на нашия век от Бригс и Кинг. Те отстранили ядрото на неоплодена яйцеклетка (хайверено зърно) от жаба и присадили в тази безядрена вече клетка ядро от друга клетка на развиващ се жабешки зародиш. За тяхно най-голямо учудване се развила най-нормална жаба! Същият резултат се получил, когато в безядрено жабешко хайверено зрънце присадили ядро от чревна клетка. Тези зашеметяващи резултати говорят само за едно — че под въздействието на цитоплазмата на яйцеклетката присаденото ядро „забравя“ своята специализация и започва да си „спомня“ такава генетична информация, която му позволява да възпроизведе целия организъм.

Тези опити показват, че информацията, заложена в двойната спирала на ДНК, се използува много рационално. Също като в гигантска автоматична телефонна централа, чрез която винаги можем да се свържем с определен абонат, действуващите в ядрата специализирани ензими разгръщат точно онази страница от програмата на ДНК, от чиято информация е заинтересована в момента дадена клетка. От друга страна, размножена в милиарди екземпляри, „формулата на живота“ се спотайва в най-забутаните части на организма и е готова всеки момент да даде заповедите си за израстването на нов организъм така, както е сторила вече това при сливането на половите клетки. Затова се смята, че опитите на Бригс и Кинг дадоха възможност на специалистите да получават изкуствени „близнаци“, притежаващи напълно еднакви хромозомни комплекси. Този метод получи по-късно наименованието клонинг.

Интересно е да се знае, че биолозите доста отдавна успяха да получат размножаване на клетки извън организма. За целта те поставяли единични клетки от растителен или животински произход в подходящо подбрани хранителни разтвори. Клетките се размножавали неколкократно, докато се получи една солидна безформена маса, която, разбира се, няма нищо общо със стройната организация на родителския организъм. Французинът Готре дълго време е поддържал по този начин живи клетки, взети от корена на морков, като непрекъснато им подменял хранителната среда. Но веднъж професорът от Корнуелския университет Ф. К. Стюърд, който също като Готре отглеждал клетки от морков, решил да промени хранителната им среда. Той сипал в стъклениците кокосово мляко и след известно време с най-голямо учудване забелязал, че някои клетки са дали началото на цяло растение. Израсналият от една клетка морков впоследствие се размножавал напълно нормално по характерния за него начин. Този интересен факт заинтригувал биолозите и по-късно по описания начин били получени растения от ябълки, тютюн, трепетлика и жен-шен. Тези опити дадоха тласък за зараждането на извънредно привлекателната идея по някакъв начин да се включи наследственият механизъм на която и да е телесна клетка, че да може тя да предаде цялостната си наследствена информация, да започне да се дели и да създаде идентично копие на организма, от който е била взета. По такъв начин за създаването на нов организъм не е необходим полов съюз, тъй като „бащината“ клетка притежава всичките 46 хромозома в ядрото си.

Първите изводи, които направиха учените, след като обстойно проучиха резултатите от опитите на Бригс и Кинг, бяха, че цитоплазмата на „клонингираната“ яйцеклетка, след като „отключи“ за присаденото в нея ядро информацията за образуването на цялостен организъм, самата тя предава на новия организъм извънредно малки белези от себе си. По такъв начин се решава един много важен въпрос за човечеството: получаването на организми с предварително определен пол. Ако се вземе соматична клетка от мъжко животно, „новороденото“ ще бъде абсолютно сигурно от мъжки пол и обратно. Когато специалистите по селско стопанство научиха за тази констатация, те се зарадваха много. И как не! Та клонингът като метод в животновъдството и птицевъдството решава извънредно трудните проблеми за получаването на расови стада и на големи количества висококачествено месо. Достатъчно е да се вземат телесни клетки от някое ценно мъжко животно, за да се получат стотици хиляди екземпляри от него. Те не само ще му приличат като две капки вода, но и ще притежават същите ценни за селскостопанските специалисти качества.

След това започнаха да се чуват и други гласове.

— Клонингът успешно може да се пренесе и сред хората! С негова помощ ще могат да се получат в много екземпляри хора с извънредно ценни качества!

Фантазията на хората заработи трескаво и те започнаха да си представят как отглеждат цели колониии от близнаци-двойници на най-известни и талантливи учени, писатели, художници и музиканти. Специалистите по космическа биология започнаха да правят изказвания какви качества точно ще притежават космонавтите на бъдещето, които ще бъдат получени, разбира се, по пътя на клонирането. А покойният академик Жан Ростан, един от „безсмъртните“ на Френската академия, смяташе, че може да се създаде фонд от соматични клетки, като от всеки човек със средни интелектуални способности се пазят в специални разтвори клетки за неограничено дълго време. При ранна смърт една от консервираните клетки може незабавно да създаде нов екземпляр от покойника. Академик Ростан беше убеден, че по такъв начин на човечеството ще бъде дадено в известна степен квазибезсмъртие.

Други учени още в самото начало, когато се заговори за прилагането на клонинга при хората, бяха скептично настроени. Известният биохимик Чаргаф дори иронизира тази възможност. И действително, когато след няколко години специалистите анализираха трезво предимствата и недостатъците на клонинга като метод за получаване на човешки същества, дойдоха до заключението, че засега има непреодолими препятствия от биологичен, технически и етичен характер. На първо място се доказа, че днес техниката и познанията на учените позволяват да се получат „клонирани“ животни само от представителите на по-низшите класове гръбначни животни. Опитите със селскостопанските бозайници и птици са претърпели пълен неуспех, тъй като експериментаторите са се натъкнали на непреодолими трудности. И това е лесно обяснимо, защото зародишите на селскостопанските животни и хората не могат да се отгледат като жабешки хайверни зърна. А в крайна сметка коя майка би се съгласила да носи в утробата си плод, който няма нищо общо с любимия й човек?

Един от специалистите в тази област, д-р Гердън, категорично отрича възможността за прилагане на клонинга при хората. „Нашата главна задача е — заявява той — да разберем по какъв начин се контролира генетичната информация в клетката на животинския организъм. За нас е много важно да изясним ролята на цитоплазмата. И по-специално да намерим и изследваме онова вещество, което може би отговаря за механизма на размножаването“.

Какво може да ни предложи бъдещето? Перспективата за прилагането на клонинга в селското стопанство е много примамлива. На всеки е известно колко много труд и време са необходими за получаването на селскостопански животни и птици с ценни качества, които със сегашните методи трудно се поддържат в потомството. Чрез клонинга би могло да се получават елитни животни в неограничено количество и за неопределено дълго време. По такъв начин може да се избегне опасността от белтъчен глад, от който страдат милиони хора в слабо развитите страни по света.

Клонингът при хората може да се използува за антихуманни цели. Като се има предвид трагичният опит от миналото, не е трудно да се разбере, че гениалните открития на съвременната биология могат да се използуват от човекомразците. Колко ужасно би било, ако те започнат с метода на клонинга да фабрикуват престъпници, войнолюбци и други подобни човешки дегенерати! Но ние вече имаме всички основания да вярваме, че нашата цивилизация навлезе във фаза на научно-техническо развитие, в която трябва да бъде изключена възможността подобни открития да стават заплаха за по-нататъшното съществуване на човешкия род.

Молекулната биология за гениалността
Загадката около гениалните способности на отделни хора е занимавала човечеството още от зората на неговата цивилизация. Разглеждали са я от позицията на биологията и естетиката, на философията и анатомията, на медицината и психологията. Невижданият прогрес на молекулната биология днес ни дава възможност да обсъдим този биологичен феномен и от нейна гледна точка.

Гениите са предизвиквали винаги най-голям интерес сред обществото. Много отдавна у тях са били търсени предполагаеми анатомични и физиологични особености — най-вече в техния мозък. Предмет на подобни изследвания са били черепите и мозъците на Бах, Хайдн, Доницети, Бетховен и на много видни художници, математици, писатели и философи. Никакви анатомични особености обаче не са могли да обяснят природата на научния, техническия или музикалния гений, на неговия талант и темперамент.

Някои хора смятат, че чрез упорита работа над себе си човек може да стане гений. Такова схващане не може да бъде вярно. За да бъде един човек гений като Нютон, Бетховен или Айнщайн, той трябва да има и „нещо“ дадено от природата или, както казва народът, — „от бога“. Това „нещо“ не може да се създаде само с труд или да се сформира само от социалната среда. Неоспоримо е обаче, че за пълното разгръщане на творческите способности на даден гений е необходим много труд.

Имаме ли основание да смятаме, че в основата на гения лежат биологичните особености на неговия организъм?

В сложната жива система, наречена човек, всичко е взаимно свързано. Ако ние искаме да оценим гениалността, която включва в себе си психологията и философията на личността, както и много други неща, трябва да разглеждаме не отделните особености (още повече анатомични), а човекът като цяло, като биологично свързан комплекс, който е преди всичко биохимичен. Той е строго индивидуален и неповторим за всеки човек.

Например паметта е неотменимо свойство на мозъка. В последно време тя се свързва с РНК. Допуска се, че дразненията на външната среда, превърнати в биоелектрически импулси, предизвикват определени размествания в реда на атомите на РНК. Следващите биоелектрически импулси като че ли преминават по тези „следи“ и припомнят онова, което се е случило. Днес е доказано със сигурност, че има тясна връзка между количеството на РНК в клетките на мозъка и процеса на запаметяването. Наскоро голям интерес сред научния свят предизвикаха опитите на д-р Алън Джейкобсън от Калифорнийския университет, чрез които той установи „прехвърляне на памет“. Д-р Джейкобсън инжектирал на необучени плъхове РНК, извлечена от мозъка на обучени плъхове. Впоследствие тези негови констатации не бяха потвърдени и са все още под съмнение.

Феноменалната музикална памет у Моцарт например може да се търси в наличието на големи количества РНК в клетките на неговия мозък, на нейната бърза синтеза и разграждане. Или може би в необичайната структура и дължина на полимерната й верига?

Ролята ма нуклеиновите киселини (ДНК и РНК) и на белтъците в механизма на паметта е доказана експериментално. Сега се знае, че при изработването на определени условни рефлекси на животни в невроните от кората на главния мозък, вземащи участие в този процес, се наблюдава закономерно активиране на синтезата на нуклеиновите киселини и белтъци. След спирането на дразнителите интензивността на синтезата се възвръща към нормалното ниво. При достатъчно продължително въздействие някои забавящи синтезата на нуклеиновите киселини вещества нарушават формирането на нови условни рефлекси. Други вещества, които забавят синтезата на белтъците и на ензима рибонуклеаза, при определени условия могат да разрушат по-рано изобретени условни рефлекси. Освен това непосредствено след изработването на който и да е условен рефлекс той може да бъде унищожен, „изтрит“ чрез въздействие върху организма с необичайни дразнители — електрошок, студ, кислородна недостатъчност, свръхвисокочестотни полета и др.

За съжаление ние все още знаем твърде малко за човешкия организъм като за взаимно свързана биохимична система и ни е трудно да напишем „формулата“ на гениалността. Но едно нещо може да се твърди със сигурност: всеки биохимичен комплекс, бил той на обикновения човек или на гения, се определя от генетичната (наследствената) система на човека — т.нар. генотип. Защото именно в него се съдържа информацията за основните биохимични процеси и тяхната последователност. Генотипът е основата на човешката индивидуалност и включва в себе си сбора от всички гени на даден индивид.*

[* Според съвременните представи генът е макромолекула, носеща в себе си информация, която осигурява определен наследствен признак. Гените са изградени от ДНК и са разположени линейно по дължината на хромозомите, които в човешките клетки са 23 двойки (бел.авт.).]

Ако разгледаме родословното дърво на семейството на знаменития немски композитор Йохан Себастиан Бах, на пръв поглед трудно бихме открили някаква закономерност по отношение на предаването на таланта по наследство. И все пак неоспорим факт е, че тази фамилия е давала поколения наред деца с изключителна надареност и ярко изразени музикални способности. Показателен е и фактът, че децата на Й. С. Бах от брака с първата му жена са били значително по-надарени, отколкото децата от брака с втората му жена. Общо в тази фамилия се наброяват 12 души с изключителен талант и 10 със забележителна музикална способност. Подобни примери могат да се приведат за още много фамилии.

Голям брой учени са склонни да обяснят появата на гениалност (или още „избухването“ на гении) с промени в наследствения апарат на даден индивид, предизвикани под въздействие на някои фактори. За генетиците тези хора представляват „положителни“ мутанти. Известно е, че увеличената честота на мутации при човека в последно време води в повечето случаи до появата на отрицателни качества. Не бива да се остава обаче с убеждението, че това става много често. През 1967 г. Стивънсън и Кер доказаха, че основната маса човешки гени мутира доста рядко, с честота от порядък 1:1 000 000 до 1:10 000 000 полови клетки за 25–30 години. Но по принцип не е изключено на няколко десетки или хиляди мутации да се появи и една положителна, т.е. на хиляда деца с отрицателни признаци да се роди едно с изключителни способности. За подобни случаи има съобщения от различни страни в света. Например в Япония в едно от семействата, преживели атомната бомбардировка през 1945 г., се родило момиченце, имащо в ранната си възраст развитие, близко до равнището на 20-годишна девойка. За съжаление не всякога организмът е способен да издържи такова тежко психическо натоварване и японското момиченце наскоро починало. Общо взето, положителните мутации възникват много рядко.

В наши дни учените са принудени да се съобразяват с коренно различна надареност и всестранна наследствена разнородност на човечеството. Наистина сега съществуват множество талантливи хора. За тях обаче отрано трябва да се създадат оптимални условия за развитие и проява на таланта им. По този начин в такива личности трайно ще се възпита любов към точно определена работа, за която притежателят на даден талант е най-пригоден.

Що се отнася до ранния подбор на талантите и изпитване интелигентността на хората, сега в САЩ, в Западна Европа и в някои социалистически страни (Полша, Унгария и Чехословакия) широко се прилагат методите на тестиране. С помощта на умело подбрани въпроси (тест) се проверяват умствените способности на даден индивид, най-вече за да му се помогне при избора на определена сфера в бъдещата му творческа дейност. В много страни заемането на дадена длъжност е немислимо, без да се дадат правилни и изчерпателни отговори на специално изработените тестове. Разбира се, този метод има и своите недостатъци, но така или иначе, той е една сериозна проверка на знанията, съобразителността и паметта на даден човек и начин за оценяване способността му към избор на конкретна ситуация.

Може ли да се очаква, че в бъдеще хората ще се научат да „произвеждат“ гении на „конвейер“ в количество, необходимо за напредъка на цивилизацията? И ако е възможно, как би се осъществило това?

Смята се, че хората остаряват, защото нещо в биологичната информация, която предава ДНК на клетъчните „фабрики“ за специфични и структурни белтъци, фатално се променя. Когато човечеството бъде в състояние да премахне този дефект в „преводачната машина“ на клетките, естествено е да се предположи, че наред с удължаването живота на хората ще се увеличи и обемът на паметта им. Тогава може би процесът на обучение ще претърпи коренни промени — знанията ще се получават за много по-кратко време, а паметта ще може да се стимулира до такава степен, че хората с лекота да запаметяват книжовното богатство на цели библиотеки.

Основанията им за едно подобно фантазиране не са съвсем безпочвени — молекулната биология днес върши истински „чудеса“! Наскоро експериментално бе доказано, че е открита принципна възможност изкуствено да се внасят в клетките на животински организми гени, взети от други организми (засега предимно от бактерии). По този начин пред учените се очертават реални възможности след известно време целенасочено да влияят и управляват наследствеността и поведението на заобикалящия ни животински и растителен свят. А в по-далечно бъдеще с подобни методи може дори и да се въздействува за повишаване интелекта на следващите поколения от човешкия род.

Йонизираща радиация и имунитет

В процеса на многохилядната еволюция клетките на нашия организъм са се научили безпогрешно да различават вредните от полезните пришълци на заобикалящата ни среда. Нещо повече — срещу вредните той е изградил една великолепна организирана защитна система, чиито войници, специализирани клетки, веднага откриват и унищожават нежеланите посетители. Имунната система на нашия организъм е наистина отлична в много отношения. Тя е точно ориентирана, трайна, бърза и навременна. Оказа се обаче, че спрямо йонизиращи лъчения тя е повече от беззащитна и първа става жертва при облъчването на организма.

Днес вече има обширни експериментални данни, а също и значителен брой случаи на наблюдавани облъчени хора, които потвърждават, че причината за инфекциозните усложнения в резултат на лъчево въздействие се крие в понижаването на естествения имунитет на организма. На всички е известен печалният факт, че когато един жив организъм бъде облъчен с големи дози радиация (над 500 рентгена), той бързо загива. Но вероятно малцина знаят, че една от основните причини за тази гибел е подтискането на имунните сили на организма и развиващата се в резултат на това остра бактерийна инфекция.

При своето нормално съществуване в организма на животните и човека се намират множество и най-разнообразни микроорганизми, които не са патогенни, т.е. не причиняват инфекциозни болести. Напротив, някои от тях са съвсем „опитомени“ и даже вземат активно участие в редица жизнени процеси, например при храносмилането. Няколко биологични филтъра, като слизестата обвивка на червата, далака, бъбреците, черния дроб и лимфните възли, пречат на тези бактерии да преминат по кръвен път до други органи. Когато нормалната дейност на тези „филтри“ бъде нарушена от радиацията, голяма част от бактерийната микрофлора безпрепятствено се насочва към всички тъкани и органи на облъчения организъм. Размножителният процес на проникналите бактерии протича извънредно бързо и отделяните в резултат на жизнената им дейност токсини (отровни вещества) бързо умъртвяват животното. Това е типичната картина на т.нар. автоинфекциозен процес.

Понижаването на естествения имунитет се проявява най-ярко в случаите, когато облъчени животни бъдат изкуствено заразени с микроорганизми, към които животните притежават естествена невъзприемчивост.

Възстановяването на естествената резистентност след облъчване на животни със средни по сила дози радиация настъпва не по-рано от един месец след въздействието. Трябва да се подчертае, че в повечето случаи повишената чувствителност на облъчения организъм към инфекции се дължи на понижената му естествена съпротива към инфекции, а не на повишената вирулентност (заразна активност) на микроорганизмите, намиращи се в тялото на облъченото животно.

Факторите, който обуславят понижаването или дори пълното подтискане на естествения имунитет на организма след облъчване, са различни. Особена чувствителност спрямо йонизиращата радиация проявяват лимфоцитите и плазмоцитите — клетки, свързани с образуването на антителата. Експериментални изследвания на учените са доказали, че твърде скоро след облъчването с големи дози рентгенови или гама-лъчи антителообразуващите клетки изчезват от кръвта. Техният брой силно намалява в костния мозък, далака и лимфните възли. Наблюденията са установили, че йонизиращият агент уврежда непоправимо т.нар. фагоцити — клетките, които поглъщат и унищожават проникналите в организма бактерии.

Ако към тези фактори се прибавят и дълбоките смущения в синтезата и дейността на важни за организма ензимни системи, става лесно обяснимо състоянието на частична или пълна беззащитност на облъчения организъм спрямо микроорганизмите, проникнали от външната или вътрешната среда.

Засега един от най-ефикасните методи за лекуване на облъчени животни или хора е изолирането им в съвършено стерилни помещения. Болните живеят в среда, лишена от каквато и да е бактерийна микрофлора: въздухът, водата и храната са стерилизирани чрез специални системи. Тези „драстични“ мерки са необходими, за да се предпази пострадалият организъм от микроби и вируси, които той в нормално състояние лесно би победил. Подобна изолация дава възможност на разстроената имунна система да се съвземе и отново да стане верен страж на тялото.

Друг ефективен метод за борба с инфекциозните усложнения на лъчевата болест е прилагането на имуносупресивни препарати. Доказано е, че лекуването с антибиотици значително удължава живота на облъчени животни в сравнение с нелекувани животни. За съжаление, все още не е постигнат пълен лечебен ефект от подобна терапия, която само намалява интензивността на автоинфекциозния процес. За пълното излекуване на облъчения организъм е необходимо да се стимулира и възстанови естествената резистентност на организма, подтисната от лъчевото поражение.

Нарушаването на имунитета от радиацията понякога е в помощ на медицината. В последното десетилетие радиацията се използува за подтискане на трансплантационния имунитет, най-вече при присаждане на костен мозък. В редица опити беше показано, че облъчените животни леко понасят такова присаждане. Този метод за пръв път бе използуван при лекуването на петимата югославски физици, облъчени при авария на атомен реактор в СФР Югославия.

В по-ново време, когато вече с успех се присаждат редица органи и тъкани, наред с прилагането на най-различни имуносупресивни препарати, облъчването също се прилага като средство за подтискане на имунната реакция на организма, с която той се стреми да отхвърли присадения чужд орган. Разбира се, прилагането на радиацията е нож с две остриета. Достатъчно е да припомним случая с Луис Васкански, първият човек, на когото световноизвестният хирург Кристиан Барнард присади чуждо сърце. Васкански беше облъчена с доста висока доза радиация — гама-лъчи от кобалт-60 и на 18-ия ден след блестящо направена операция той почина от възпалителен процес на белите дробове.