Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

Мистер Томпкинс почувствовал, что обсуждаемые проблемы начинают вызывать у него смутное беспокойство. Чтобы сменить тему разговора, он попросил:

— Не могли бы вы подробнее рассказать о происхождении мутаций?

— Начать хотя бы с того, — охотно согласился отец Мендельморганштерн, — что существуют так называемые спонтанные, или самопроизвольные мутации, вызванные тепловым движением молекул генов. Как вам известно, тепло — явление статистическое, поэтому тепловые колебания различных частей молекулы, примерно одинаковые по интенсивности при любой заданной температуре, могут случайно стать более сильными, чем в среднем. Если какая-то из атомных групп, образующих молекулы гена, оказалась бы вовлеченной в такое аномально интенсивное движение, то она могла бы случайно отделиться и сойти со своего привычного места. Мутировавший ген стал бы отдавать клетке другие команды, которые могут привести к изменению цвета глаз, появлению на руке шестого пальца, улучшению способности логически мыслить, склонности к диспепсии, развитию художественного вкуса или миллионам других изменений. Считаю необходимым подчеркнуть еще раз, что такие изменения могут происходить только в том случае, если мутантныи ген присутствует в яйцеклетке или сперматозоиде, из которых развивается индивид, в результате чего носителями мутаций становятся все клетки его тела. Таким образом, чтобы быть эффективной, мутация должна произойти в зародышевых клетках предка.

— Означает ли сказанное вами, что люди, живущие в жарком климате, подвергаются мутации гораздо чаще тех, кто живет в холодном климате? — поинтересовался мистер Томпкинс.

— Нет, поскольку мы теплокровные существа, и тело коренного жителя Африки имеет такую же температуру, как тело гренландского эскимоса. Правда, имеются некоторые данные о том, что доля мутантов от общей численности населения слегка варьируется у различных народов, но эти расхождения могут объясняться, например, различиями в продуктах питания. Известно, что некоторые вещества, входящие в состав продуктов питания, например, кофеин, способны вызывать мутации. А вот у холоднокровных животных температурный эффект действительно наблюдается. Например, ген в яйцеклетке или спермин плодовой мушки Drosophila melanogaster претерпевает распространенную мутацию, в результате обычно темно-красные глаза мушек у потомства становятся белыми. Если выводить таких мушек в замкнутых сосудах при различной температуре, то нетрудно заметить, что с повышением температуры обычно малая доля потомства с белыми глазами значительно увеличивается. Увеличение доли мутантов подчиняется простым правилам, как и увеличение скорости обычных химических реакций при различных температурах.

Существуют также мутации, вызываемые различного рода ионизирующими излучениями, ультрафиолетом, рентгеновским излучением с высокой энергией, испускаемым радиоактивными материалами.

Если быстрый электрон, возникший в живых тканях под воздействием ионизирующих излучений сталкивается с какой-то частью гена, то он может выбить эту часть с того места, где она обычно находится. Если бы мы знали структуру гена до мельчайших подробностей и могли выстреливать электронами в нужную точку гена так же, как мы стреляем пулями из ружья, то нам были бы доступны любые изменения в живых существах по нашему усмотрению. Но, разумеется, это совершенно невозможно, и, как и в случае тепловых мутаций, изменения, вызываемые излучением, происходят совершенно случайно. Некоторые естественные мутации, по-видимому, обусловлены действием так называемых космических лучей — очень разреженного потока частиц с высокой энергией, падающего на Землю из межзвездного пространства. Но действие космических лучей должно быть очень слабым, так как тибетцы, живущие на высоте более 3 000 метров над уровнем моря, где это излучение сильнее, страдают от него ничуть не больше голландца, живущего на уровне трех метров ниже уровня моря, на котором космические лучи, значительно слабее. Лишь около одной мутации из тысячи приходится на долю космических лучей, остальные 999 мутаций обусловлены другими причинами. Поэтому даже если какого-нибудь индивида подвергнуть вдвое более продолжительному воздействию космических лучей, то уровень мутаций возрастет лишь примерно на 0,1 %, что не очень заметно. Иное дело, если вы астронавт и попали в пояса интенсивной радиации, окружающие Землю.

— А как обстоит дело с радиацией при взрыве атомной бомбы и продуктов деления атомов урана? — осторожно спросил мистер Томпкинс, у которого этот круг вопросов вызывал после бомбардировки Хиросимы болезненный непреходящий интерес.