Гены и физические характеристики

 

Теперь, когда мы показали, как клетки сохраняют свои характеристики после деления, вы можете задаться вопросом, как все это относится к проблеме человеческих рас. Применение всего этого следующее: физические характеристики, которые мы упоминали в предыдущей главе, определены химией клетки. Все то, что каким-то образом затрагивает химию клетки, может так или иначе затронуть телесные физические характеристики.

В качестве примера давайте рассмотрим цвет кожи.

Большая молекула пигмента меланина сформировывается в клетках кожи из намного меньшей молекулы, названной тирозином. (Тирозин бесцветен и присутствует во всех клетках.) Конкретные этапы этого процесса все еще неизвестны, но один из известных нам первых шагов требует присутствия фермента, называемого тирозиназой. В клетках кожи большинства людей есть но крайней мере один ген, работа которого должна привести к образованию тирозиназы. Если ген имеет вид, который может формировать значительные количества тирозиназы, клетка кожи походит на хорошо укомплектованную фабрику. Формируются значительные количества меланина, и человек, обладающий этим геном, имеет поэтому темно-коричневую кожу, черные волосы и темно-карие глаза. Если ген имеет вид, который производит только небольшое количество тирозиназы, будет верным обратное. Будет сформировано лишь небольшое количество меланина, и человек будет иметь бледную кожу, светлые волосы и светлые глаза. Кроме того, есть некоторые люди, чьи гены не формируют тирозиназы вообще. Так как в их клетках нет даже небольшого количества тирозиназы, у них не может быть и меланина. Такие люди имеют очень светлую кожу, белые волосы, и у них нет вообще никакой пигментации радужной оболочки глаз. (Их глаза выглядят красноватыми, потому что маленькие кровеносные сосуды проступают через прозрачную бесцветную радужную оболочку.) Таких людей называют альбиносами. Если вы когда-либо встречали альбиноса, то лично смогли убедиться в том, какое потрясающее воздействие на физическое состояние человека может иметь присутствие или отсутствие только одного гена.

Есть и другие ферменты, и поэтому многие другие гены вовлечены в формирование меланина. Цвет кожи по этой причине более сложен, чем это могло бы показаться из того, о чем мы пока рассказали.

Другая физическая характеристика, которую мы могли бы рассмотреть, — рост. Один из химических факторов, которые влияют на рост человека, известен как гормон роста. Это вещество формируется в клетках маленькой структуры, названной гипофизом, который расположен прямо под мозгом. Гормон роста проникает из гипофиза в кровяной поток. Кровь несет его ко всем частям тела, так или иначе (снова мы не знаем точные детали) поощряя клетки расти и делиться.

Если нет других факторов, которые могли бы быть рассмотрены в сочетании с ним (например, диеты или болезни), человек с большим количеством гормона роста в крови будет расти более быстро, чем человек с меньшим количеством этого гормона. Он, вероятно, станет большим и очень высоким. Есть люди, у которых по некоторым причинам гипофизом производится лишь очень небольшое количество гормона роста. Такой человек вообще едва растет, и в результате он остается карликом. Наоборот, некоторые люди имеют излишнюю выработку гормона роста, и в результате они превращаются в гигантов. Карлики и гиганты, которых мы видим на представлениях в цирке, — результат недостатка или излишка гормона роста.

Гормон роста формируется в гипофизе под контролем ферментов. Количество гормона роста поэтому зависит, по крайней мере частично, от количества некоторых ферментов, сформированных в клетках. Это, в свою очередь, зависит от характера генов, отвечающих за формирование этих ферментов. Так что рост, подобно цвету кожи, зависит от природы генов, которыми человек обладает.

Подобные аргументы могут быть выдвинуты для любой физической характеристики. Это всегда вопрос гена. По этой причине логично предположить, что, если мы хотим преуспеть в делении людей на расовые группы, мы должны сначала изучить все, что мы можем узнать о том, как гены передаются от родителей детям.

 

Глава 5. От родителя к ребенку

 

 

Яйцеклетка и сперма

 

Все животные, кроме простейших, производят специальные клетки, которые при благоприятных обстоятельствах имеют способы развиваться в новые индивидуумы. Такие клетки, произведенные животными женского пола, известны как яйцеклетки. Яйцеклетку часто называют латинским словом ovum, что и означает «яйцо». Куриное яйцо — яйцеклетка, с которой мы все хорошо знакомы. На этом примере вы сразу можете увидеть, как сильно яйцеклетка отличается от других клеток. Посмотрите на куриное яйцо и вспомните, что это всего лишь единственная отдельная клетка. А теперь сравните его с клетками, которые настолько малы, что их можно увидеть только в микроскоп. На самом деле, живым является только микроскопическое пятнышко на поверхности желтка яйца. Все остальное — просто запас продовольствия. Цыпленку потребуется три недели, чтобы вырасти из этого микроскопического пятнышка в маленькое существо, заполнившее собой скорлупу. Яйцо должно содержать все калории, витамины и минералы, в которых цыпленок будет нуждаться в течение этих трех недель.

У людей (как и у других млекопитающих) ситуация несколько отлична. Яйцеклетка развивается внутри материнского тела. Вскоре после того, как оплодотворенная яйцеклетка начинает расти, формируется орган, известный под названием плацента. В плаценте кровеносные сосуды развивающегося ребенка очень близко подходят к кровеносным сосудам матери. Питательные вещества, витамины, кислород — в общем, все необходимое для поддержания жизни — попадают из крови матери в кровь ребенка. Именно таким способом мать кормит ребенка. (Обратите внимание на то, что кровеносные сосуды матери и ребенка не соединяются. Никакого смешивания крови не происходит!)

Так как именно кровь матери питает развивающийся плод, нет никакой потребности в том, чтобы человеческая яйцеклетка содержала много питательных веществ. Поэтому она намного меньше куриного яйца. Фактически размер человеческой яйцеклетки — всего лишь '/,75 дюйма в диаметре. Но даже и в этом случае это все еще самая крупная клетка во всем человеческом теле.

Самцы также производят специальные клетки, которые вносят вклад в развитие новых индивидуумов. Их называют сперматозоидами, или спермой. Они намного меньше, чем яйцеклетки. 600 или больше сперматозоидов весят столько же, сколько единственная яйцеклетка.

Человеческий сперматозоид — очень необычный вид клетки, поскольку она может двигаться самостоятельно. Он делает это с помощью длинного хвоста, размахивая им во все стороны. Хвост этот приблизительно в десять раз больше остальной части клетки. Когда сперматозоид рассматривают под микроскопом, он весьма похож на крошечного головастика.

И яйцеклетки и сперматозоиды — все они производятся в специальных органах. Яйцеклетки формируются в яичниках. Все нормальные женщины обладают двумя яичниками. В них они производят одну яйцеклетку каждые четыре недели. Клетки спермы производятся в яичках, все нормальные мужчины обладают двумя яичками. Яички непрерывно производят обширное количество спермы. Капля жидкости, произведенная яичками, содержит многие и многие миллионы сперматозоидов.

Когда сперма высвобождается около яйцеклетки, к ней беспорядочно устремляется множество сперматозоидов. Лишь один из сперматозоидов проникает в яйцеклетку через слой маленьких клеток, окружающих ее. Как только сперматозоид попадает в яйцеклетку, никакой другой сперматозоид уже не может сделать то же самое. Соединение яйцеклетки и сперматозоида называют оплодотворенным яйцом, или зиготой.

Разница между яйцеклеткой, сформированной в яичниках, и оплодотворенной яйцеклеткой чрезвычайно велика. Если сформированная яйцеклетка не оплодотворяется сперматозоидом, то она вскоре разрушается. Оплодотворенная яйцеклетка, однако, сразу начинает делиться и снова делиться, расти и развиваться в эмбрион. Наконец, если все проходит гладко, на свет появляется человеческий младенец.

Теперь мы можем задать себе сразу множество вопросов. Почему именно две клетки требуются для производства нового индивидуума? Почему у него одного должны быть и отец и мать? Имеет ли значение то, что сперматозоид настолько отличен по внешнему виду от яйцеклетки?

Чтобы ответить на эти и другие подобные им вопросы, давайте вновь обратим наше внимание на хромосомы.