Генетик

Наибольшие перспективы в науке открываются сейчас на перекрестках научных дисциплин. Очевидно: ни один физик, астроном или химик не обойдется без математики. Взаимодействие атомов и молекул можно рассматривать как с физической, так и с химической точек зрения.

Что такое экология и что такое генетика, всем примерно ясно. Генетический аппарат человека, как и других обитателей Земли, подвержен влиянию различных факторов среды. Более того, человек считается одним из наиболее чувствительных к таким воздействиям видов.

Экологическая генетика – дисциплина на стыке двух наук – как раз и изучает взаимодействие хромосом и находящихся в них генов с окружающей нас средой. Экологический генетик работает над весьма важными в наше время проблемами. Сегодня известно, что мутации генов вызываются не только излучениями, но и химическими веществами, вирусами и паразитическими организмами. Соответственно, экогенетика разветвляется на несколько направлений, перед каждым из которых стоит своя задача.

Влиянием на наследственность ионизирующих излучений занимается радиационная генетика. 

Генотоксикология изучает изменения генов под воздействием химических веществ.

Организмы и виды взаимодействуют, что не проходит бесследно для их генетического аппарата – впрочем, как и для самой экологической генетики; ее соответствующий раздел называется несколько громоздко: генетика межорганизменных и межвидовых взаимодействий.

Внутри него есть даже такая интересная вещь, как симбиогенетика – генетика взаимодействия видов, живущих в симбиозе.

Влияние Чернобыля и лекарств

Экологический генетик занимается не только фундаментальными исследованиями в НИИ – он найдет себе применение и в конкретной практике. Работать есть над чем. В этом году исполнилось 20 лет со дня памятной аварии на Чернобыльской АЭС, да и вообще масштаб использования радиоактивных веществ сейчас велик. Кроме того, лекарства и другие новые вещества – полученные из естественных источников или искусственно синтезированные – также должны проверяться на мутагенность. А для решения многочисленных вопросов современной экологии необходимы квалифицированные специалисты, владеющие и генетическими методами, и знаниями о взаимодействии организмов с окружающей средой на различных уровнях.

Работая в любой из этих областей, профессионал занимается тестированием конкретных факторов среды – то есть выясняет, как данный фактор и в какой дозе влияет на живой организм, его хромосомы и гены в них. Либо он проводит экспертизу – выяснение влияния именно этого фактора именно в этой дозе именно в этом конкретном случае. 

Так что же делают с мышами

Тесты бывают не только психологическими – а еще и токсикологическими. Токсикологические генетики выявляют мутагенные (когда мутируют гены или разрывается хромосомная ДНК) и канцерогенные эффекты различных веществ. Для этих целей существуют различные тесты и системы тестов. В случае, когда нужно быстро произвести первичную оценку влияния вещества на организм и его геном (то есть на совокупность наследственных признаков), используют краткосрочные тесты. Разумеется, они не так надежны, как долгосрочные тесты, минусы которых – дороговизна испытаний и, по определению, длительность. Поэтому чаще всего используют среднесрочные тесты. 

Кроме того, обычно проводят не одну проверку, а батарею из трех или более различных тестов, причем с использованием разных модельных объектов, например мышей. В зависимости от полученных результатов делают вывод о вреде или относительной безопасности испытуемого вещества. Контрольную группу, понятное дело, составляют такие же «объекты», но уже без воздействия исследуемого вещества. Показателем вреда обычно служит выживаемость модельных объектов.

Генетика привлекательности

Генетики межорганизменных взаимодействий, симбиогенетики исследуют взаимодействие геномов различных организмов и их видов. 

Известно несколько удобных моделей для подобных исследований. Одна из наиболее доступных – система взаимодействия дрожжей (Sacharmyces cerevisia) и плодовой мушки. Drosophila melanogaster. Мушке для нормального развития и возможности оставлять потомство необходимы гормоны-стероиды – а сама она их не вырабатывает. Выход она нашла именно благодаря дрожжам. Мушка потребляет их вместе с синтезируемыми ими стероидами! Генотип дрожжей сказывается на мушках – одни «семьи» дрожжей, характеризующиеся строго определенным набором генов, мушкам «нравятся» больше, чем другие, они более эффективны, а некоторые могут быть даже вредны для мушек. 

Помимо мушек с дрожжами, изучается также генетика взаимодействия клубеньковых бактерий с бобовыми растениями (бактерии вызывают на их корнях образование опухолей, так что, возможно, какие-то находки в этой области применимы в онкологии – так или иначе, а благодаря им уже найден новый способ генетической модификации растений); эндо- и экзомикориза; лишайников (генетически интересного тесного соединения гриба и водоросли в один организм). Здесь очень многое остается исследовать и прояснять. 

Кроме того, есть и другой интересный вопрос. Как всё больше становится известно, в выборе брачных партнеров принимают участие феромоны. Феромональные вещества выделяют даже дрожжи – и таким образом две дрожжевые клетки с разными так называемыми «типами спаривания» (похоже на пол у более высокоразвитых существ) находят друг друга, чтобы продолжить свой жизненный цикл. У высших организмов в деле замешана также иммунная система. Чем сильнее различаются наборы особых молекул (так называемого главного комплекса гистонесовместимости) у разных особей, тем более они привлекательны друг для друга. Это – еще одна тема для исследований генетика межорганизменных взаимодействий.