Глава 1
Нерешенные проблемы биологии

1.1. Предпосылки успеха

Цель механистического подхода в биологическом исследовании особенно ясно была выражена более ста лет назад Томасом Хаксли в следующем определении:

«Зоологическая физиология — это доктрина функ­ций или действий животных. Она рассматривает тела животных как машины, побуждаемые к дейст­вию различными силами и совершающие некоторое количество работы, которую можно выразить на языке обычных сил природы. Конечная цель физиологии состоит в том, чтобы вывести факты морфологии, с одной стороны, и факты экологические — с другой из законов молекулярных сил вещества»[14].

Такие идеи прослеживаются во всем последующем развитии физиологии, биохимии, биофизики, генети­ки и молекулярной биологии. Эти науки во многих от­ношениях достигли блестящих успехов, и более всех молекулярная биология. Открытие структуры ДНК, разгадка генетического кода и выяснение механизма синтеза белка стали впечатляющими подтверждения­ми применимости механистического подхода.

Наиболее ярко выраженными и влиятельными из современных сторонников механистической теории яв­ляются молекулярные биологи. Их изложение теории обычно начинается с краткого отстранения от дел виталистических[15] и организмических теорий. Они объявляются пережитками примитивных верований, которые обречены отступать все дальше и дальше, по мере продвижения механистической биологии. Затем рассуждения строятся следующим образом[16].

Химическая природа генетического материала, ДНК, теперь известна, и известен также генетический код, определяющий последовательность аминокислот в белках. Механизм синтеза белка уже понят достаточно глубоко. Сейчас раскрыта структура многих белков. Все ферменты — белки, а ферменты катализи­руют сложные цепи и циклы биохимических реакций, которые образуют метаболизм организма. Метабо­лизм контролируется биохимической обратной свя­зью; известно несколько механизмов, которые могут регулировать скорость ферментативных реакций. Белки и нуклеиновые кислоты самопроизвольно агре­гируют с образованием таких структур, как вирусы и рибосомы. Если набор свойств белков, а также свойств других физико-химических систем, таких как липидные мембраны, станет известен, свойства живых клеток могут быть в принципе полностью объ­яснены.

Ключом к решению проблем дифференциации и развития, о которых пока известно очень мало, является понимание механизма контроля синтеза белка. Способ контроля синтеза некоторых метаболических фермен­тов и других белков в деталях установлен для бактерии Escherichia coli. В высших организмах контроль синтеза белка осуществляется с помощью более сложных меха­низмов, но они скоро будут раскрыты. Таким образом, дифференциация и развитие должны быть объяснимы с помощью серий химически управляемых «переключа­телей», которые «включают» и «выключают» гены или группы генов.