Генетика на пальцах

Внешние факторы могут не только вызывать мутации, но и способны влиять на экспрессию генов. Считывание информации с генов зависит не только от конкуренции между ними, но и от состояния атмосферы, чистоты питьевой воды, качества пищи и других экологических факторов. Влияние среды на экспрессию генов оказывается по тому же принципу, что и стимулирование мутаций – нарушаются химические связи в молекулах, поступившие извне химические вещества нарушают течение естественных процессов и т. п.

Но не только среда действует на человека. Человек, обладающий разумом, действует на среду, преобразуя ее согласно своим потребностям. Помимо прочего, может оказываться целенаправленное воздействие на геномы организмов для получения свойств, выгодных человеку. Например, можно изменить геном живущей в почве бактерии таким образом, чтобы эта бактерия вырабатывала бы больше веществ, нужных культивируемым растениям. Или же можно изменить геном растения так, чтобы оно сохранило все нужные человеку качества, но стало бы непригодным для питания каких-нибудь насекомых-вредителей.

В отдельное направление экологической генетики выделилась генетическая токсикология, занимающаяся изучением химических мутагенов и оценкой способности химических соединений вызывать мутации в клетках человека. Преобразуя природу, человек активно ее загрязняет и должен понимать, какие химические вещества обладают мутагенными свойствами. С этой точки зрения нужно также оценивать все новые химические вещества, входящие в наш быт. Человек должен понимать, что может представлять для него потенциальную генетическую опасность. Речь идет не только о изменяющем геном воздействии на половые клетки, но и о воздействии на генетический аппарат соматических клеток, ведь соматические мутации нередко становятся причиной неконтролируемого клеточного деления, приводящего к развитию онкологических заболеваний. При всем желании и при всех стараниях невозможно полностью исключить контакт с рядом канцерогенов[87], поэтому ученые ведут поиск соединений, обладающих антимутагенными и антиканцерогенными свойствами. Изучение наследственности позволяет выявить предрасположенность к онкологическим заболеваниям, а также оценить общую устойчивость организма к влиянию неблагоприятных факторов окружающей среды. В идеале для каждого человека к моменту его рождения, помимо прочих рекомендаций, основанных на анализе его генотипа, будут разрабатываться и рекомендации экологического характера.

Экологические отношения, включающие в себя взаимодействие между организмами и взаимодействие организмов с неживой природой, довольно сложны. Для более удобного проведения генетического анализа разрабатываются специальные эколого-генетические модели. Моделями служат какие-то хорошо изученные процессы, которые берутся за основу, и на их примере, с учетом их свойств, делаются нужные выводы.

Чтобы лучше представить – опыты Грегора Менделя представляют собой модель, позволяющую судить о распределении признаков в потомстве у всех живых существ. Примером эколого-генетической модели может служить взаимодействие почвенной бактерии с растением или насекомого с растением. Главное, чтобы взаимодействие было досконально изучено, только тогда оно может стать основой для модели. Взаимоотношения ленточного червя свиного цепня, паразитирующего в кишечнике человека, с организмом хозяина – это еще один пример эколого-генетической модели.

Известно, что представители негроидной расы более чувствительны к холоду, нежели представители европеоидной расы. Расовые различия реакции на холодовый фактор обусловлены, как вы уже догадались, генами. У негроидной расы, изначально населявшей жаркую Африку, организм в ходе эволюции «запрограммировался» на максимально возможную теплоотдачу. Это свойство, позволяющее избежать перегрева организма в жарком климате, оказывается неблагоприятным в холодных условиях. Возникает дисбаланс между наследственностью и условиями окружающей среды. Мы живем в мобильный век быстрых и дальних перемещений, когда многие люди живут совсем не в тех условиях, на которые они генетически запрограммированы. Экологическая генетика выявляет подобные «конфликты» между наследственностью и средой и старается их сглаживать.