Изучение репарации генетических повреждений — один из примеров, когда толкованию каких-то явлений или объяснению фактов долго сопротивляются не только ученые, но как бы и само время, хотя все новые факты постоянно подталкивают к этому. Но вот пробивает час, и штурм начинается. Достаточно быстро данное явление изучается в деталях и даже восстанавливаются приоритеты открытий. Так произошло и с явлением репарации ДНК. В настоящее время нельзя себе представить учение о мутациях или мутационном процессе без репарации первичных повреждений.
О глубине изучения механизмов репарации говорит и тот факт, что такие системы обнаружены у микроорганизмов, в клетках растений, животных и человека. Больше того, установлено, что ряд наследственных болезней у человека связан с мутациями генов, ответственных за синтез ферментов, осуществляющих репарацию поврежденных молекул ДНК. Коротко поясню это на примере пигментной ксеродермы.
Больные с пигментной ксеродермой встречаются редко (1:100 000), как правило, в родственных браках. Суть заболевания в повышенной чувствительности к солнечным лучам, точнее, к его ультрафиолетовой части. Как раз той части спектра, от действия которой у нормальных людей происходит загар. Каждый наверняка хорошо знает, потому что испытал на себе, что шутить с солнечными лучами нельзя. Невидимая ультрафиолетовая часть солнечного света при передозировке вызывает сильные ожоги. Но это при передозировке, а при постепенном загаре — все нормально. А вот у больных, унаследовавших гены пигментной ксеродермы от отца и от матери, даже после незначительного пребывания на солнце появляется не загар, а ожог. Если этот человек (болеют и мужчины и женщины) не предохраняется от прямого воздействия солнечных лучей, то на фоне постоянных ожогов появляются долго не заживающие язвы, перерождающиеся в конце концов в рак.
Когда стали изучать природу пигментной ксеродермы, то оказалось, что она лежит во врожденном нарушении синтеза определенных ферментов. Дело в том, что облучение ультрафиолетовыми лучами вызывает повреждение молекул ДНК, которые в норме восстанавливаются ферментами (их известно уже несколько). Каждый этап репарации ДНК осуществляется соответствующим ферментом. Этот процесс непрерывный. А если фермент не вырабатывается, то происходит накопление поврежденных молекул ДНК, клетки гибнут, и развивается последовательно вся болезнь.
Так вот, подробное изучение одной наследственной болезни (а в последующем и ряда других) привело к более глубокому пониманию процессов возникновения, а точнее, становления мутаций.
На этом, пожалуй, дабы не вводить читателя в сугубо научные проблемы, я позволю себе и завершить рассказ о молекулярных механизмах репарации на уровне генов. Но этот процесс, оказывается, существует и на уровне хромосом. И потому не могу, не имею права умолчать о нем. Дело в том, что первичное радиационное или химическое повреждение хромосом может спонтанно или под влиянием определенных условий восстанавливаться. Это открытие так называемого пострадиационного восстановления поврежденных хромосом (оно зарегистрировано) принадлежит советскому генетику Н. В. Лучнику. Первоначально он его обнаружил на семенах гороха, а затем выявил на клетках животных, в том числе и человека.
Как видите, советская наука вправе гордиться успехами в области изучения мутационного процесса. Но не меньший вклад в развитие этого раздела внесли и ученые других стран. Просто я приводил примеры из работ отечественных ученых.
Честь открытия химического мутагенеза, то есть вызывания мутаций химическими веществами, принадлежит сразу двум талантливым генетикам: Шарлотте Ауэрбах (Шотландия) и И. А. Рапопорту (СССР). Открытия эти сделаны независимо друг от друга в 1946 году. За исследование химического мутагенеза член-корреспондент И. А. Рапопорт был удостоен Ленинской премии.
В 1939 году С. М. Гершензон решил проверить, не обладают ли мутагенным действием препараты ДНК. Трудно теперь сказать, каковы были мотивы для таких экспериментов. Он добавлял ДНК из тимуса (вилочковой железы — одного из органов иммунной системы) теленка в корм дрозофилам и получал увеличение частоты мутаций. Ученый долго и тщательно проверял результаты опыта, поскольку мутагенные свойства чужеродных полимеров ДНК были в ту пору у науки под сомнением. И потому это замечательное открытие было внесено в Государственный реестр открытий только через 40 (!) с лишним лет.