Генетика (от греч. происходящий от кого-то) — наука о закономерностях наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и др.
В зависимости от используемых методов других дисциплин выделяют молекулярную генетику, экологическую генетику и др.
Открытые законы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии.
Первоначально генетика изучала общие закономерности наследственности и изменчивости на основании фенотипических данных.
В 1865 г. монах Грегор Мендель, занимавшийся изучением гибридизации растений в Августинском монастыре в Брюнне (в настоящее время г. Брно, Чехия) обнародовал на заседании местного общества естествоиспытателей результаты исследований о передаче по наследству признаков при скрещивании гороха.
Его работа «Опыты над растительными гибридами» была опубликована в трудах общества в 1866 г.
Грегор Мендель показал, что наследственные признаки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде дискретных, обособленных единиц.
Сформулированные им закономерности наследования позже получили название законов Менделя. При жизни его научные работы были малоизвестны.
В начале XX в. работы Г. Менделя вновь привлекли внимание в связи с исследованиями Карла Корренса, Эриха фон Чермака и Гуго Де Фриза по гибридизации растений, в которых были подтверждены основные выводы о независимом наследовании признаков и о численных соотношениях при «расщеплении» признаков в потомстве.
В 1906 г. английский натуралист Уильям Бэтсон публично ввёл в употребление название новой научной дисциплины – генетика. В 1909 г. датским ботаником
Вильгельмом Йоханнсеном введён в научный оборот термин «ген».
Важным вкладом в развитие генетики стала хромосомная теория наследственности, разработанная прежде всего благодаря усилиям американского генетика Томаса Ханта Моргана и его учеников, избравших объектом своих исследований плодовую мушку Дрозофилу (Drosophila melanogaster).
Изучение закономерностей сцепленного наследования путем анализа результатов скрещиваний позволило составить в 1910– 1913 гг. карты расположения генов
в «группах сцепления» и сопоставить группы сцепления с хромосомами.
Дальнейшее развитие хромосомной теории, молекулярной биологии, применением методов цитологии, других смежных дисциплин способствовали пониманию механизмов наследственности, то есть роли генов как элементарных носителей наследственной информации.
Молекулярная генетика
Эпоха молекулярной генетики начинается с научных работ, доказавших ведущую роль ДНК в передаче наследственной информации.
Дезоксирибонуклеи;новая кислота; (ДНК) – это макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.
С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость.
Открытие ДНК, как и практически все великие открытия, не было результатом работы одинокого гения, а увенчало собой длинную цепь экспериментальных работ, результаты каждой из которых давали начало новым плодотворным исследованиям, поскольку ученые используют новые данные для движения вперед.
Открытие ДНК имело свои этапы. В частности, в 1869 г. швейцарский исследователь Иоганн Фридрих Мишер в ядре человеческих клеток впервые открыл нуклеиновые кислоты.
Позднее биологам и биохимикам удалось выяснить, что одна из нуклеиновых кислот представляет собой чрезвычайно большую молекулу, которую назвали ДНК, состоящую из структурных единиц, названных нуклеотидами, каждый из которых содержит азотистые основания.
Но эти знания не объяснили, каким образом работает эта молекула или как она выглядит. Было известно лишь то, что молекула ДНК состоит из нескольких относительно простых химических единиц.
Однако было непонятно, как выстраиваются эти химические единицы, чтобы нести в себе огромное количество информации, необходимой для воспроизводства жизни.
Долгое время ДНК считалась запасником фосфора в организме. Более того, даже в начале XX в. многие биологи считали, что ДНК не имеет никакого отношения к передаче информации, поскольку строение молекулы, по их мнению, было слишком однообразным и не могло содержать закодированную информацию.
Хотя было ясно, что ДНК контролирует основные биохимические процессы, происходящие в клетке, но ни структура, ни функция молекулы не были известны.
В 1920 г американский биохимик родом из России Фибус Левин (1869–1940) установил, что основные кирпичики, из которых построена ДНК, — это прежде всего пятиатомный сахар дезоксирибоза. В слове ДНК он обозначен буквой Д. Далее это фосфатная группа и четыре азотистых основания — тимин, гуанин, цитозин и аденин.
Американский биолог Освальд Авери, работая в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (в настоящее время Рокфеллеровский университет) в 1944 г. выдвинул гениальную гипотезу и представил доказательства того, что гены состоят из ДНК.
Экспериментальное подтверждение того, что носителем генетической информации в клетках является именно ДНК, а не белки, были получены в 1952 г. учеными Альфредом Херши и Мартой Чейз.
Однако биологи были уверены, что «монотонная» ДНК с ее только четырьмя различающимися основаниями просто не могла нести генетическую информацию о миллионах самых разнообразных белков.
Вплоть до 50-х годов прошлого века точное строение ДНК, как и способ передачи наследственной информации, оставалось неизвестным.
Хотя и было доподлинно известно, что ДНК состоит из нескольких цепочек, состоящих из нуклеотидов, никто не знал точно, сколько этих цепочек и как они соединены.
Затем стали известны два новых факта, проливших свет на природу ДНК. Американский химик Лайнус Полинг (1901–1994) показал, что в длинных молекулах, например белках, могут образовываться связи, закручивающие молекулу в спираль.
По мнению ученого, ДНК представляла собой трехцепочечную спиральную структуру наподобие девичьей косы.
Позднее в лондонской лаборатории английские биофизики Морис Уилкинс и Розалинда Франклин получили данные рентгеноструктурного анализа, согласно которым в каждой молекуле ДНК соблюдаются строгие соотношения, связывающие между собой азотистые основания разных типов.
В результате была получена рентгеновская диффракционная картина кристаллической структуры ДНК.
В начале 50-х годов прошлого столетия молодой американский биохимик Джеймс Уотсон совместно с английским физиком-теоретиком Фрэнсисом Криком в Кембриджском университете, экспериментируя с многочисленными моделями, пытались объединить различные компоненты молекулы в трехмерную модель ДНК.
В 1953 г. американском журнале «Nature» была опубликована их статья «Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты», где была предложена структура двойной спирали ДНК.
Спираль состоит из четырех пар оснований (нуклеотидов); двух пуринов (аденин, гуанин) и двух пиримидинов (тимин и цитозин), соединенных между собой в длинную нить через дезоксирибозу и остатки фосфорной кислоты.
Две нити соединяются между собой посредством водородных связей своих нуклеотидов, причем так, что аденин всегда соединен с тимином, а гуанин – с цитозином.
Эта знаменитая двухспиральная модель получила название «нить жизни».
В дальнейшем оказалось, что именно в чередовании пар оснований в ДНК и заложен генетический код для каждой из 20 аминокислот, причем этот код оказался трехбуквенным, т.е. каждой аминокислоте соответствуют свои три нуклеотида, свой триплет.
Было также установлено, что в каждой клетке человека длина молекулы ДНК около 1,5–2 м, а число нуклеотидов, составляющих «нить жизни» достигает 3,3 млрд.
Фрагменты этой нити и составляют то, что называется генами, т.е. кодирующими участками генома, определяющими структуру всех белков организма.
Позже предложенная Д. Уотсоном и Ф. Криком модель строения ДНК была доказана, а их работа в 1962 г. была удостоена Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Открыв двухспиральную структуру ДНК, ученые поняли и тот простой способ, которым осуществляется воспроизведение молекулы ДНК.
По их собственным словам, «от нашего внимания не ускользнул тот факт, что постулированная нами специфичная парность азотистых оснований непосредственно указывает на возможный механизм копирования генетического материала».
В ходе процесса, называемого репликацией ДНК, образуются две копии исходной цепочки, наследуемые дочерними клетками при делении. Таким образом, образовавшиеся клетки оказываются генетически идентичными исходным.
Волновая генетика
Представление о волновом принципе функционирования генома человека остается спорной гипотезой и является ареной горячих дискуссий.
Многие ученые считают, что волновая генетика, вызывающая сегодня столько противоречивых суждений, находится на перекрестке между наукой, эзотерикой и философией.
Как было показано выше, вся классическая генетика основана на предположении о том, что развитие, строение и функционирование любого организма контролируется его генами.
Однако сами механизмы генетического контроля и старения живых организмов до сих пор остаются неразгаданными.
Мы уже отмечали, что советский, русский ученый А.Г. Гурвич, в качестве возможного материального носителя «клеточного поля» считал хроматин – комплекс ДНК и белков, из которого состоят хромосомы.
Другой советский ученый – А.А. Любищев рассматривал ген как нематериальную субстанцию…».
Теория управления полями
На основе научных достижений отечественных ученых в 1957 г. китайский врач и инженер Цзян Каньчжень начал исследования по разработке теоретической модели волнового генома.
В 70-е годы прошлого столетия он переехал в Советский Союз, взял себе имя Юрий Владимировича и продолжил научные эксперименты.
Как и наши ученые, Цзян Каньчжень считал, что носителем генетической информации является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), в молекулах которой содержится генетический код.
Однако достижения современной физики позволили китайскому ученому предположить, что ДНК — это только «кассета» с записью информации, а ее материальным носителем являются биоэлектромагнитные сигналы.
В своей работе «Теория управления полями» ученый отмечал, что в процессе жизнедеятельности любого организма его атомы и молекулы обязательно связаны между собой единым материальным носителем энергии и информации — биоэлектромагнитным полем.
Другими словами, электромагнитное поле и ДНК — это совокупный генетический материал, существующий в двух формах:
• пассивной — ДНК;
• активной — биоэлектромагнитное поле.
Первая сохраняет генетический код, обеспечивающий стабильность организма.
Вторая в состоянии его изменить. Для этого достаточно воздействовать биоэлектромагнитными сигналами, которые одновременно содержат энергию и информацию.
По своей природе такие сигналы — это движущиеся фотоны, обладающие согласно квантовой теории корпускулярно-волновыми свойствами.
Волновые свойства определяют наиболее высокочастотную часть спектра, имеющую широкую полосу пропускания. Это позволяет получить большой объем информации, причем с высоким качеством передачи.
Поэтому биоэлектромагнитное поле как материальный носитель энергии и информации существует в средней части электромагнитного спектра.
В результате китайский ученый Цзян Каньчжень на базе своей теории создал установку, которая «считывает» информацию с ДНК одного живого объекта и направляет ее на другой живой объект.
Осенью 1990 г. на киностудии «Ленфильм» режиссер Николай Загускин снял документальный фильм «Феномен доктора Цзяна».
Фильм взорвал научный мир изнутри, словно водородная бомба. В хабаровской лаборатории ученый ставил перед телекамерой клетки с невиданными животными-мутантами.
Козокролики с зубами, напоминающими козьи рога, куроутки — цыплята с перепончатыми лапками и сплющенным клювом, а также гибридные растения — арахисовый подсолнечник, кукурузо – пшеница и др.
И самое потрясающее. Несомненно, будучи гибридами, фактически уродами в первом поколении, они, по утверждению китайского ученого, стабильно давали такое же потомство.
Это означает, что он создавал новые виды растений и животных без пробирок, без генной инженерии, без сложнейших приборов.
Он просто «облучал» их магнитным полем прибором странной конструкции, на вид напоминающим трубу.
Николай Загускин с большим сомнением относился к таким фокусам, однако хладнокровно фиксировал увиденное. Так, доктор Цзян омолаживал себя в камере, воспринимая излучение от куриных яиц, в которых развивались цыплята.
Но самым убедительным был другой опыт. Доктор Цзян заражал мышей и кроликов «мышиным» вирусом рака.
Грызуны умирали, а кролики выживали и обретали
иммунитет против этой болезни. И тогда проводилось дистанционное воздействие переболевших кроликов на больных раком мышей. По записям доктора Цзяна, передача иммунитета кроликов происходила в 70% случаев.
В конце прошлого века имя этого человека приобрело широкую известность в научных кругах. Правда, одни относились к его работам с уважением, другие — с настороженным любопытством, а третьи — со страхом и скептицизмом.
Казалось, что человечество стоит на пороге осуществления своей заветной мечты.
Но раскрыть секрет установки Цзян категорически отказался и в конце 90-х годов вернулся в Китай.
По сообщениям газеты «Washington Post» и журнала «Naturе» китайские ученые клонировали в 2003 г. несколько сотен существ с признаками кроликов и людей. Во избежание недоразумений их заморозили на эмбриональной стадии развития.
Если положения, выдвинутые Цзяном и предложенные им методы трансляции биологической информации, будут повторены другими исследователями, то способ передачи генетической информации волновым путем можно будет отнести к величайшим открытиям современности».
Однако при всей значимости работ Цзяна Каньчженя существуют серьезные сомнения, опасения, неопределенности и риски.
В молекуле ДНК гены имеют узкую специализацию, каждый отвечает за определенный орган или процесс. Малейшая мутация одного из них может вызвать существенные непредсказуемые изменения в организме биологического объекта.
Например, швейцарские ученые воздействовали на ген обычной мухи, ведающий глазами, после чего у нее выросли глаза в самых неожиданных местах - на ногах, крыльях и даже на усиках-антеннах.
При передаче интегральной информации, считанной с ДНК донора на всю ДНК реципиента возможен не только положительный, но и отрицательный эффект вроде куроуток или козокроликов.
Поэтому метод трансляции генетической информации волновым путем требует дальнейших комплексных углубленных исследований.
Волновой геном
Научные гипотезы отечественных ученых о волновой природе действия хромосом получили дальнейшее осмысление и обоснование в работах российских ученых – ботаника П.П. Гаряева, математика А.А. Березина и физика А. А. Васильева.
Суть идей ученых состоит в том, что геном высших высокоорганизованных организмов рассматривается как квантовый биоголографический компьютер, формирующий пространственно-временную структуру биосистем.
Считывание, перенос и хранение генетической информации в пространстве и времени организма этот компьютер осуществляет с помощью так называемых солитоных полей.
Поскольку эта мысль одна из основных в этой научной гипотезе, следует несколько подробнее остановится на понятии и характеристиках физических свойств солито;на.
Под солитоном понимается структурно устойчивая уединённая волна, распространяющаяся в нелинейной среде и способная сохранять неизменной свою форму и скорость.
Первым, кто обратил внимание на это необычное физическое явление, был британский инженер Джон Скот Рассел, который, в августе 1834 г. изучал пропускную способность канала Юнион, вблизи города Эдинбурга.
Ученый зафиксировал четко выраженный на поверхностной глади водяной холм, который двигался вдоль канала со скоростью 13-17 км в час. Это явление он назвал уединённой волной — «solitary wave».
Самым загадочным в поведении солитона признано сохранение неизменности формы.
Сегодня этот феномен ученые объясняют двумя взаимно противоположными процессами.
С одной стороны так называемое нелинейное скручивание. Фронт волны достаточно большой амплитуды стремится опрокинуться на участках нарастания амплитуды, поскольку задние частицы, имеющие большую амплитуду, движутся быстрее впереди идущих.
С другой стороны возникает дисперсия, при которой разные участки волны движутся с разными скоростями и волна расплывается.
Таким образом, нелинейное закручивание волны компенсируется ее расплыванием за счет дисперсии, что и обеспечивает сохранение ее формы. Солитоны могут быть также двумерными и трехмерными.
Еще одной важной особенностью солитонов является их физическое сходство с частицами. Поэтому, при взаимодействии друг с другом или с некоторыми другими возмущениями они не разрушаются, а двигаются, сохраняя свою структуру неизменной.
Многие биологи считают, то с помощью этого механизма в человеческом организме происходит перекачивание крови, передача нервных импульсов, удаляются отходы и так далее.
Под солитонными полями понимаются особый вид акустических, электромагнитных и лазерных полей, продуцируемых генетическим аппаратом самого организма прежде всего хромосомами. Эти поля способны обмениваться информацией между клетками, тканями и органами биосистемы.
С помощью математической модели авторы доказали, что молекулы ДНК, входящие в состав хромосом, могут быть окружены солитонами, которые наделены способностью «помнить о своем происхождении».
К тому же солитоны, «пробегая» по ДНК, способны «собрать» достаточно полную информацию о состоянии хромосомного аппарата и перенести ее за пределы клеточных ядер.
В свою очередь подобная информация может быть считана как экзогенными, так и эндогенными по отношению к биосистеме акустическими или электромагнитными полями.
Это приводит к образованию полевых структур, служащих основой для пространственно-временной самоорганизации биосистемы.
Немаловажно и то, что сами хромосомы, являясь генераторами физических полей с очень малой мощностью, одновременно могут работать и в режиме «антенны», принимающей внешние акустические и электромагнитные поля.
Поскольку солитоновые поля обеспечивают связь человеческого организма с внешней средой, то приводимая нами даосская монада символизирующая единство энергии тела и души может быть интерпретирована в следующем виде.
Разработанная учеными теория получила название ГБВ – модели, сокращение по первым буквам фамилий авторов теории Гаряев – Березин – Васильев.
По мнению ученых, волновые механизмы работы клеток имеют прямое отношение к наноэлектронике. Живые организмы наглядно показывают нам примеры нанобиотехнологий.
Для собственной волновой биокомпьютерной регуляции они эффективно используют такие активно работающие наноструктуры, как ферменты, рибосомы, митохондрии, мембраны, цитоскелет и хромосомы.
Нанотехнические механизмы работы клеток и их генетического аппарата нуждаются в более глубоком изучении.
Это позволит создать, неизвестные ранее принципиально новые лазерно-радиоволновые технологии генетического управления метаболизмом многоклеточных организмов.
Появляется возможность разработки совершенной уникальной молекулярно-оптико-радиоэлектронной аппаратуры, которая сможет осуществлять сложнейшие навигационно-регуляторные функции для управления генетико-физиологическими функциями организмов.
Другая сторона такой работы — это возможность применения когерентных состояний и излучений живых клеток и их информационных структур для проектирования биокомпьютеров, работающих на принципах голографии, солитоники и квантовой нелокальности.
Очевидно, что до раскрытия генетического кода достаточно далеко, но идеи ученых дают возможность увидеть совершенно новое в работе хромосомного аппарата живых клеток, в частности научно-практическое направление, которое можно было бы назвать «генетико-волновая навигация и управление в биосистемах».
Один из авторов совместной ГБВ-модели П.П.Гаряев продолжил работы в этом направлении, и их результаты нашли отражение в монографиях «Волновой геном» (1994 г.) и «Волновой генетический код» (1997 г.), «Волновой геном. Теория и практика». Эти работы нацелены на одну важнейшую проблему — понять, как работает генетический аппарат.
Углубленный теоретический и практический анализ модели генетического кода позволил автору подтвердить вывод о том, что геном на уровне синтеза и использования ДНК-РНК-белковых текстов является квантовым биокомпьютером.
Квантовая составляющая генетической работы клеток представляется чрезвычайно важной. Это позволяет рассматривать механизмы эмбриогенеза и клеточной дифференцировки с новых позиций.
Что касается генов, кодирующих белки, которыми в основном оперирует официальная генетика, то в предложенной модели им отводится довольно скромная роль.
На взгляд автора теории, эти гены, составляющие лишь незначительную часть хромосомной ДНК, «давая материальные реплики в виде РНК и белков», являются начальным звеном в реализации генетической программы организма.
Ясной становится и роль программирующих белков в эмбриогенезе как факторов разумной организации развивающегося эмбриона.
Такая идея кардинальным образом меняет наши представления о функциях белков, особенно белков коры головного мозга, как о коррелятах сознания и мышления.
Кроме того, гены «материальные» могут регулировать полевую активность волновых генов, продуцируемых главным образом некодирующей, «молчащей» частью ДНК.
Логическим следствием теоретического анализа генетического кода явилось принципиальное положение о том, что ДНК, РНК и белки являются текстами.
Причем не в метафорическом смысле, как это было по существу постулировано ранее, а текстами в реальном смысле этого понятия.
Следует отметить, что многие члены научного сообщества считают П.П. Гаряева псевдоученым и не признают результаты исследований по волновой генетике.
Однако любая фундаментальная идея в данной области вызывает большой интерес и нуждается в дальнейшей экспериментальной и теоретической разработке.