| и математиков -в разработку биологич. проблем. В своей совокупности эти обстоятельства и обусловили необычайно быстрый темп развития М. б., число и значимость её успехов, достигнутых всего за два десятилетия. Вот далеко не полный перечень этих достижений: раскрытие структуры и механизма биологич. функции ДНК, всех типов РНК и рибосом, раскрытие генетического кода; открытие обратной транскрипции, т. е. синтеза ДНК на матрице РНК; изучение механизмов функционирования дыхательных пигментов; открытие трёхмерной структуры и её функциональной роли в действии ферментов, принципа матричного синтеза и механизмов биосинтеза белков; раскрытие структуры вирусов и механизмов их репликации, первичной и, частично, пространственной структуры антител; изолирование индивидуальных генов; химич., а затем биологич. (ферментативный) синтез гена, в т. ч. человеческого, вне клетки (in vitro); перенос генов из одного организма в другой, в т. ч. в клетки человека; стремительно идущая расшифровка химич. структуры возрастающего числа индивидуальных белков, гл. обр. ферментов, а также нуклеиновых к-т; обнаружение явлений "самосборки" нек-рых биологич. объектов всё возрастающей сложности, начиная от молекул нуклеиновых кислот и переходя к многокомпонентным ферментам, вирусам, рибосомам и т. д.; выяснение ал-лостерических и др. осн. принципов регулирования биол. функций и процессов.
Редукцяонизм и интеграция. М. б. является завершающим этапом того направления в изучении живых объектов, к-рое обозначается как "редукционизм", т. е. стремление свести сложные жизненные функции к явлениям, протекающим на уровне молекул и потому доступным изучению методами физики и химии. Достигнутые М. б. успехи свидетельствуют об эффективности такого подхода. Вместе с тем необходимо учитывать, что в естеств. условиях в клетке, ткани, органе и целом организме мы имеем дело с системами возрастающей степени усложнённости. Такие системы образуются из компонентов более низкого уровня путём их закономерной интеграции в целостности, приобретающие структурную и функциональную организацию и обладающие новыми свойствами. Поэтому по мере детализации познаний о закономерностях, доступных раскрытию на молекулярном и примыкающих уровнях, перед М. б. встают задачи познания механизмов интеграции как линии дальнейшего развития в изучении явлений жизни. Отправной точкой здесь служит исследование сил межмолекулярных взаимодействий - водородных связей, ван-дер-ваальсовых, электростатич. сил и т. д. Своей совокупностью и пространственным расположением они образуют то, что может быть обозначено как "интегратив-ная информация". Её следует рассматривать как одну из гл. частей уже упоминавшегося потока информации. В области М. б. примерами интеграции могут служить явления самосборки сложных образований из смеси их составных частей. Сюда относятся, напр., образование многокомпонентных белков из их субъединиц, образование вирусов из их составных частей - белков и нуклеиновой к-ты, восстановление исходной структуры рибосом после разделения их белковых и нуклеиновых компонентов и т. д. Изучение этих явлений непосредственно связано с познанием осн. феноменов "узнавания" молекул биополимеров. Речь идёт о том, чтобы выяснить, какие сочетания аминокислот - в молекулах белков или нуклеотидов - в нуклеиновых к-тах взаимодействуют между собой при процессах ассоциации индивидуальных молекул с образованием комплексов строго специфичного, наперёд заданного состава и строения. Сюда относятся процессы образования сложных белков из их субъединиц; далее, избирательное взаимовоздействие между молекулами нуклеиновых кислот, напр, транспортными и матричными (в этом случае существенно расширило наши сведения раскрытие генетич. кода); наконец, это образование мн. типов структур (напр., рибосом, вирусов, хромосом), в к-рых участвуют и белки, и нуклеиновые к-ты. Раскрытие соответствующих закономерностей, познание "языка", лежащего в основе указанных взаимодействий, составляет одну из важнейших областей М. б., ещё ожидающую своей разработки. Эту область рассматривают как принадлежащую к числу фундаментальных проблем для всей биосферы.
Задачи молекулярной биологии. Наряду с указанными важными задачами М. б. (познанием закономерностей "узнавания", самосборки и интеграции) актуальным направлением науч. поиска ближайшего будущего является разработка методов, позволяющих расшифровывать структуру, а затем и трёхмерную, пространственную организацию высокомолекулярных нуклеиновых к-т. В данное время это достигнуто в отношении общего плана трёхмерной структуры ДНК (двойной спирали), но без точного знания её первичной структуры. Быстрые успехи в разработке аналитич. методов позволяют с уверенностью ждать достижения указанных целей на протяжении ближайших лет. Здесь, разумеется, гл. вклады идут от представителей смежных наук, в первую очередь физики и химии. Все важнейшие методы, использование к-рых обеспечило возникновение и успехи М. б., были предложены и разработаны физиками (ультрацентрифугирование, рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, ядерный магнитный резонанс и др.). Почти все новые физич. экспериментальные подходы (напр., использование ЭВМ, синхро-тронного, или тормозного, излучения, лазерной техники и др.) открывают новые возможности для углублённого изучения проблем М. б. В числе важнейших задач практич. характера, ответ на к-рые ожидается от М. о., на первом месте стоит проблема молекулярных основ злокачеств, роста, далее - пути предупреждения, а быть может, и преодоления наследств, заболеваний - "молекулярных болезней". Большое значение будет иметь выяснение молекулярных основ биологич. катализа, т. е. действия ферментов. К числу важнейших совр. направлений М. б. следует отнести стремление расшифровать молекулярные механизмы действия гормонов, токсич. и лекарств, веществ, а также выяснить детали молекулярного строения и функционирования таких клеточных структур, как биологические мембраны, участвующие в регуляции процессов проникновения и транспорта веществ. Более отдалённые цели М. б.-познание природы нервных процессов, механизмов памяти и т. д. Один из важных формирующихся разделов М. б.-т. н. генная инженерия, ставящая своей задачей целенаправленное оперирование генетич. аппаратом (гено-мом) живых организмов, начиная с микробов и низших (одноклеточных) и кончая человеком (в последнем случае прежде всего в целях радикального лечения наследственных заболеваний и исправления генетич. дефектов). О более обширных вмешательствах в генетич. основу человека речь может идти лишь в более или менее отдалённом будущем, т. к. при этом возникают серьёзные препятствия как технического, так и принципиального характера. В отношении микробов, растений, а возможно, и с.-х. животных такие перспективы весьма обнадёживаю-щи (напр., получение сортов культурных растений, обладающих аппаратом фиксации азота из воздуха и не нуждающихся в удобрениях). Они основаны на уже достигнутых успехах: изолирование и синтез генов, перенос генов из одного организма в другой, применение массовых культур клеток в качестве продуцентов хоз. или мед. важных веществ.
Организация исследований по молекулярной биологии. Быстрое развитие М. б. повлекло за собой возникновение большого числа специализированных н.-и. центров. Количество их быстро возрастает. Наиболее крупные: в Великобритании -Лаборатория молекулярной биологии в Кембридже, Королевский ин-т в Лондоне; во Франции - ин-ты молекулярной биологии в Париже, Марселе, Страсбург, Пастеровский ин-т; в США - отделы М. б. в ун-тах и ин-тах в Бостоне (Гарвардский ун-т, Массачусетсский тех-нологич. ин-т), Сан-Франциско (Беркли), Лос-Анджелесе (Калифорнийский тех-нологич. ин-т), Нью-Йорке (Рокфеллеровский ун-т), ин-ты здравоохранения в Бетесде и др.; в ФРГ - ин-ты Макса Планка, ун-ты в Гёттингене и Мюнхене; в Швеции - Каролинский ин-т в Стокгольме; в ГДР - Центр, ин-т молекулярной биологии в Берлине, ин-ты в Йене и Галле; в Венгрии - Биол. центр в Сегеде. В СССР первый специализированный ин-т М. б. был создан в Москве в 1957 в системе АН СССР (см.. Молекулярной биологии институт); затем были образованы: Ин-т биоорганической химии АН СССР в Москве, Ин-т белка в Пущино, Биол. отдел в Ин-те атомной энергии (Москва), отделы М.б.в ин-тах Сио. отделения АН в Новосибирске, Межфакультетская лаборатория биоор-ганич. химии МГУ, сектор (затем ин-т) молекулярной биологии и генетики АН УССР в Киеве; значит, работа по М.б. ведётся в Ин-те высокомолекулярных соединений в Ленинграде, в ряде отделов и лабораторий АН СССР и др. ведомств.
Наряду с отд. н.-и. центрами возникли организации более широкого масштаба. В Зап. Европе возникла Европ. организация по М. б. (ЕМБО), в к-рой участвует св. 10 стран. В СССР при Ин-те молекулярной биологии в 1966 создан науч. совет по М. б., являющийся координирующим и организующим центром в этой области знаний. Им выпущена обширная серия монографий по важнейшим разделам М. б., регулярно организуются -"зимние школы" по М. б., проводятся конференции и симпозиумы по актуальным проблемам М. б. В дальнейшем науч. советы по М. 6. были созданы при АМН СССР и мн. респ. Академиях наук. С 1966 выходит журнал "Молекулярная биология" (6 выпусков в год).
За сравнительно короткий срок в СССР вырос значит, отряд исследователей в области М. б.; это учёные старшего поколения, частично переключившие свои интересы из др. областей; в главной же своей массе это многочисл. молодые исследователи. Из числа ведущих учёных, принявших деятельное участие в становлении и развитии М. б. в СССР, можно назвать таких, как А. А. Баев, А. Н. Белозерский, А. Е. Браунштейн, Ю. А. Овчинников, А. С. Спирин, М. М. Шемякин, В. А. Эн-гельгардт. Новым достижениям М. б. и молекулярной генетики будет способствовать постановление ЦК КПСС и Сов. Мин. СССР (май 1974) "О мерах по ускорению развития молекулярной биологии и молекулярной генетики и использованию их достижений в народном хозяйстве".
Лит.: Вагнер Р., Митчелл Г., Генетика и обмен веществ, пер. с англ., М., 1958; Сент-Дьердьи А., Биоэнергетика, пер. с англ., М., 1960; А н ф и н-с е н К., Молекулярные основы эволюции, пер. с англ., М., 1962; Стэнли У., В э-л е н с Э., Вирусы и природа жизни, пер. с англ., М., 1963; Молекулярная генетика, пер. с англ., ч. 1, М., 1964; В о л ь к е н-ш т е и н М. В., Молекулы н жизнь. Введение в молекулярную биофизику, М., 1965; Гауровиц Ф., Химия н функции белков, пер. с англ., М., 1965; Б р е с л е р С. Е., Введение в молекулярную биологию, 3 изд., М. - Л., 1973; Ингрэм В., Биосинтез макромолекул, пер. с англ., М., 1966; Э н г е л ь г а р д т В. А., Молекулярная биология, в кн.: Развитие биологии в СССР, М., 1967; Введение в молекулярную биологию, пер. с англ., М., 1967; У о т-с о н Д ж., Молекулярная биология гена, пер. с англ., М., 1967; Ф н н е а н Д ж., Биологические ультраструктуры, пер. с англ., М., 1970; БендоллД ж., Мышцы, молекулы и движение, пер. с англ., М., 1970; И ч а с М., Биологический код, пер. с англ., М., 1971; Молекулярная биология вирусов, М., 1971; Молекулярные основы биосинтеза белков, М., 1971; Бернхард С., Структура и функция ферментов, пер. с англ., М., 1971; С п и р н н А. С., Гавр и лова Л. П., Рибосома, 2 изд., М., 1971; Ф р е н-кель-Конрат X., Химия и биология вирусов, пер. с англ., М., 1972; Смит К., Хэнеуолт Ф., Молекулярная фотобиология. Процессы инактивации и восстановления, пер. с англ., М., 1972; X а р р и с Г., Основы биохимической генетики человека) пер. с англ., М., 1973.
В. А. Энгельгардт.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА, раздел генетики и молекулярной биологии, ставящий целью познание материальных основ наследственности и изменчивости живых существ путём исследования протекающих на субклеточном, молекулярном уровне процессов передачи, реализации и изменения генетич. информации, а также способа её хранения.
М. г. выделилась в самостоят, направление в 40-х гг. 20 в. в связи с внедрением в биологию новых физич. и химич. методов (рентгеноструктурный анализ, хро-матография, электрофорез, высокоскоростное центрифугирование, электронная микроскопия, использование радиоактивных изотопов и т. д.), что позволило гораздо глубже и точнее, чем раньше, изучать строение и функции отд. компонентов клетки и всю клетку как единую систему. С новыми методами в био |
