ХХ ғасырдың екінші жартысындағы өмір туралы ғылымдардың қарқынды дамуы, биология саласына көптеген керемет жаңалықтар әкелді. Бұл – генетикалық кодты, ақуыз синтезінің негізгі буындарын, тірі жасушадағы көптеген метаболикалық процестерді және т. б. ашу мен түсіну. Біз тірі жасушадағы процестер туралы бәрін дерлік білетін, тек геномдардың мағынасын ашу, олардың дифференциациясы мен даму процестерін түсіну және жаңа жасанды геномдарды құру, геномдардың ақаулы аймақтарын ауыстыру, гендердің белсенділігін бақылауға алу және т. б. қалған сияқты. Бұл міндеттердің барлығы жинақталған білім негізінде объективті түрде қойылған. Алайда біз тіршіліктің пайда болуы, оның алуантүрлілігі мен эволюциясы туралы сұрақтарға толық жауап бере ала алмадық. Керісінше, тірі жүйелер туралы білімімізді тереңдету және кеңейту жаңа және күрделі мәселелерге әкелді. Бұл жерде парадоксальды ештеңе жоқ, бұл жаратылыстану ғылымдары дамуының логикасы болып табылады.

Табиғат ақылды сұрақтарды жақсы көреді, бірақ оларға жауапты әр уақытта кешіктіреді, ал ақымақ сұрақтарға ол тіпті жауап бермейді. Сондықтан бүгінгі таңда зерттеушінің басты жұмысы мен интеллектуалды шеберлігі – тірі табиғатқа сұрақты дұрыс құрастыру мен қою, «қандай сұрақ – сондай жауап» деген ұлы постулатты ұмытпай, жауапты шыдамдылықпен күту.

Тірі табиғат өзін қарапайым түрде және ақылмен ұйымдастырған. Оның барлық тіршілік бағдарамасы, нақтырақ айтсақ, бүкіл синтез процесі, тіршіліктің негізгі элементтері ретіндегі ақуыздардың құрылымы мен қызметі жазылған, жалғыз өздігінен көбейетін ДНҚ молекуласы бар. Тіршілік бағдарламасын сақтаудан басқа, ДНҚ молекуласының тағы бір маңызды функциясы – өзін-өзі көбейту, көшіру арқылы ұрпақтар арасындағы сабақтастықты, өмір желісінің үздіксіздігін тудырады. Бір рет пайда болып, түр үлкен алуан түрлілікте өзін-өзі көбейтеді, тіршіліктің тұрақтылығын, қоршаған ортаның әртүрлі жағдайларына бейімделуін және эволюциясын қамтамасыз етеді.

Адамзатқа жалғыз қалпына келетін ресурс – биологиялық ресурс берілген. Басқа барлық ресурстар таусылады. Сол себепті келесі мыңжылдықтағы ғылымның басымдықтары өмір туралы ғылымдардың пайдасына біртіндеп ауысады. Адамзат, әрине, биологиялық ресурстардың қалпына келуін бақылауға алуға, жасуша энергетикасының, биологиялық өнімдердің синтезінің, фотосинтездің, азотты бекітудің және т. б. процестердің механизмдерін ашуға тырысады. Жасушадағы барлық энергетикалық және синтетикалық процестерді адам жақын арада білуге тырысады және олардың кейбіреулерін өнеркәсіптік биотехнологияға айналдырады.

Бұл, әрине, адамзаттың ең маңызды мәселелерін, атап айтқанда, ғаламшардың азық-түлік әлеуеті, адамның өмір сүру экологиясы, адам денсаулығы және болашақта биотехнологияға негізделген энергетика мәселелерін шешуге тікелей байланысты. Жоғарыда аталған мәселелерге толығырақ тоқталайық.

Бірінші кезекте өсіп келе жатқан адам популяциясы үшін жеткілікті азық-түлік әлеуетін жасау мәселесі тұр. Әрине, демографиялық мәселе бұл мәселемен тығыз байланысты. Болжамдар келесідей: 2000 жылы планетаның халқы 6,1 млрд адамды құрады (БҰҰ дерегі бойынша), 2025 жылға қарай – 8,3 млрд адамды құрайды, содан кейін тұрақтандыру кезеңі басталады және ХХІ ғасырдың аяғында 11 миллиард адам, яғни бүгінгі күнмен салыстырғанда популяцияның екі есеге жуық өсуі күтіледі. Бұл демографиялық динамикада оның географиялық орналасу факторы маңызды: азық-түлік жағдайы ең шиеленісті жерде, дамушы елдерде халық санының 70 %-ға жуық өсуі күтіледі.

1998 жылдың маусым айының ортасында Иерусалимде өсімдіктер биотехнологиясы бойынша IX Халықаралық конгрессі өтті. Конгресс материалдарына кіріспе мақалада Нобель сыйлығының лауреаты, «жасыл революцияның» негізін қалаушы Н. Борлоуг азық-түлік әлеуетін құрудың көптеген аспектілерін, ең алдымен өсімдік селекциясын қарастырды. Ол ақындар мен суретшілердің, адам әрекеті мен табиғат арасындағы үйлесімділігі ретінде, ауыл шаруашылығын идеализациялағанын атап өтті, ал шын мәнінде бұл биологиялық әртүрлілікті қолдайтын күштер мен экологиялық тепе-теңдіктің негізі ретінде бейімделуге және биологиялық әртүрлілікке зиян келтіретін, тамақ өндіру үшін күресте қолданылатын және тірі организмдердің репродуктивті жүйелерін максимумға жеткізетін адам интеллектінің күштері арасындағы ең қатал күрес.

Мұндай күрес 10–12 мың жыл бойы созылып келе жатыр, адам қолға үйретуді, яғни өсімдіктер мен жануарлардың жабайы түрлерін мәдениетке енгізуді бастағаннан бері жалғасып жатыр. Қазіргі уақытта мәдени өсімдіктердің тек 40-қа жуық түрі біздің негізгі ақуыз және энергия теңгерімін қамтамасыз етеді, негізгі дәнді өсімдіктердің тек сегіз түрі адамзаттың азық-түлік әлеуетінің 66 %-ын құрайды. Жалпы алғанда, жоғары сатыдағы өсімдіктердің көптеген жүздеген мың түрлерінің ішінде адамдар бүгінде 200-ге жуық түрін пайдаланады, 12 мың жыл ішінде адамның табиғат алдындағы өте қарапайым жеңісі.

Дамыған елдерде өсімдік тектес өнімдердің үлесі 70 %, жануарлардікі – 30 %, дамушы елдерде – тиісінше – 90 және 10 % құрайды. 1994 жылы ғаламшардың азық-түлік теңгерімі егжей-тегжейлі талданды. Жалпы алғанда, бүгінде 5 миллиард тоннаға жуық түрлі азық-түлік өндіріледі, оның ішінде астықтың барлық түрлері шамамен 2 миллиард тоннаны құрайды. Шындықтан алыс болса да, егер өндірілетін барлық заттарды тең бөлсек, онда адамға күніне 2350 калория қажет болуына сәйкес, норма бойынша шамамен 6 миллиард адам азық-түлікпен қамтамасыз етілуі мүмкін. Бұл қазіргі адам популяциясынан біршама көп.

Өсіп келе жатқан адам популяциясын қамтамасыз ету үшін, демографиялық болжамдарды ескере отырып, біз жыл сайын азық-түлік әлеуетін орта есеппен 2 %-ға арттыруымыз керек. Сұрақ туындайды: не есебінен? Егістік жерлердің резерві таусылудың қасы, соңғы 100 жылда жүргізілген қарқынды селекция нәтижесінде, маңызды дақылдар бойынша өнімділіктің шегіне жетті дерлік. Осы екі параметр бойынша қалған резервтер өте аз және халықтың өсу қарқынын қамтамасыз етпейді. Сонымен, азық-түлік мәселесін шешудің жаңа тәсілдері қажет, олар тек іргелі ғылымның жетістіктерін талдау негізінде пайда болуы мүмкін. Дәл осы бүгінде әлемде жүзеге асырылуда. Мұнда біз азық-түлік технологиясын келесі деңгейге шығарудың көптеген жолдарының біріне тоқталамыз. Өсімдік шаруашылығындағы кез-келген өндіріс технологиясының негізі сорт немесе гибрид болғандықтан және түпкілікті нәтиже оның өнімділік деңгейіне байланысты болғандықтан, біз өсімдіктердің жаңа формаларын құру мүмкіндіктерін қарастырамыз. Әрине, жақын болашақта өндірілетін азық-түлік көлемін екі есеге арттыру үшін, қайта қалпына келтірілген геномдарымен және өнімдірек, сапалырақ, төзімді түбегейлі жаңа формалар жасау керек.

Генетикалық реконструкция немесе гендік инженерия жұмыстары 30 жылдан астам емес уақыт бұрын басталды, ал өзгертілген генинженерлік жоғары немесе эукариоттық организмдерді алу туралы алғашқы хабарлар 15 жыл бұрын ғана пайда болды. Бірақ оның алдында үлкен зерттеу жұмыстары болып өтті. Тек өсімдіктерде ғана жасушаларды, ұлпаларды және мүшелерді өсіру әдістерін, жаңа генетикалық құрылымдарды жасауды, оларды геномға тасымалдау әдістерін және т. б. меңгеру керек болды. Іргелі ғылым дәл осымен айналысты, оның жетістіктерінен туындаған, биотехнологияның маңызды бөлігі ретінде өсімдіктердің гендік, хромосомалық және жасушалық инженериясы пайда болды.

Биотехнологияның негізгі бағыттарының бірі трансгенді өсімдіктерді, яғни геномында, жаңа геномда қалыпты жұмыс істейтін, генинженерлік әдістермен ендірілген, бөтен гендері бар түрлерді алу және оларды көп салалы пайдалану болып табылады. Өсімдік геномына жаңа өнімдер шығаратын, басқа өсімдіктердің, жануарлардың, адамдардың, бактериялардың гендері ендіріледі. Трансгенді өсімдіктер мен жануарлар – айтарлықтай реконструкцияланған геномдары бар формалар. Болашақта бұл бағыт селекцияға қажетті белгілерді едәуір жақсарту тұрғысынан ең перспективалы бағыттардың бірі болады.

Трансгенді өсімдіктер саласында бүгін не істелді? 1998 жылы өткен биотехнология бойынша соңғы конгресте трансгенді өсімдіктер қазірдің өзінде ондаған миллион гектарға өсіріліп жатқандығы атап өтілді. Тек АҚШ-та трансгенді соя барлық егістік алқаптарының шамамен 15 %, трансгенді жүгері шамамен 10 % алып жатыр.

Трансгенез арқылы өсімдіктерді жақсарту келесі бағыттар бойынша жүреді. Гербицидтерге төзімділік мәселесі сәтті шешіліп жатыр, бұл егістіктерді ластайтын және өсірілген өсімдіктердің өнімділігін төмендететін арамшөптермен күресу үшін маңызды. Көптеген коммерциялық гербицидтерге төзімділікті анықтайтын клондалған гендер де белгілі. Мақта, жүгері, рапс, соя, қант қызылшасы, бидай және басқа өсімдіктердің гербицидке төзімді сорттары алынады және қолданылады.

Трансгенездің осы бағыт төңірегінде қазіргі уақытта гербицидке төзімділік гендерінің мәдени өсімдіктерге тасымалдауының теріс салдарлары бойынша елеулі пікірталастар өріс алып жатыр. Бұл гендердің арамшөптерге өздігінен ауысу мүмкіндігі талқыланады, өйткені мәдени түрлер мен олармен бірге өсетін жабайы туыстар арасында белгілі бір жағдайларда будандасу өтуі мүмкін, демек, гендерінің ауысуы да мүмкін.

Өсімдіктердің зиянкес жәндіктерге төзімділігі трансгенді өсімдіктерді енгізу арқылы сәтті шешілетін тағы бір мәселе. Бұл мәселе бойынша жұмыстардың көп бөлігі Bacillus turingensis бактериясының әртүрлі штамдары шығаратын дельта эндотоксин ақуызына арналған. Бұл ақуыз жәндіктердің көптеген түрлеріне улы, бірақ сүтқоректілер үшін, оның ішінде адамдар үшін қауіпсіз. Арнайы генетикалық құрылымдарға енгізілген, дельта-эндотоксин синтезін бақылайтын гендер бактериялардан алынып, өсімдік геномына тасымалданады. Олар үшін бөтен геномда гендер қалыпты жұмыс істей бастайды және жәндіктер өсімдіктерді жеген кезде, олардың ішек жасушаларының лизисіне және өліміне әкелетін токсин шығара бастайды.

Алайда, дельта-эндотоксиннің әсері қатаң түрде арнайлы және ол белгілі бір жасуша рецепторымен байланысатына байланысты. Сондықтан барлық дельта-эндотоксин ақуыздары әртүрлі отрядтағы жәндіктерге әсер ету ерекшелігіне байланысты төрт класқа бөлінеді. Дәл осы себепті колорадо қоңызына төзімді трансгенді картоп сорттарын алу үшін, 10 жыл қарқынды жұмыс пен үлкен ақшалай инвестиция қажет болды.

Әрине, мұндай өсімдіктерді алу үлкен экономикалық мәселені шешеді. Сонымен қатар, колорадо қоңызына, басқа жәндіктерге, вирустық, саңырауқұлақтық және бактериялық инфекцияларға төзімді трансгенді өсімдіктерді пайдалану кезінде, төменде талқыланатын кейбір алаңдаушылықтар пайда болады. Осы жағдайлардың барлығында жалпы алаңдаушылық – төзімді трансгенді өсімдіктер неғұрлым төзімді паразиттер мен қоздырғыштарды сұрыптау үшін фон жасайды, яғни коэволюцияның мүмкіндігі. Бұл процестің шындығы және оның ұзақтығы жайлы мәселе пікірталас деңгейінде ғана, бірақ мұндай мүмкіндікті жоққа шығаруға болмайды.

Өсімдіктердің вирустық ауруларға төзімділігін қамтамасыз ету, трансгенездің ең қарқынды дамып келе жатқан бағыттарының бірі болып табылады. Вирустық және бактериялық инфекциялар өсімдіктердің өнімділігін күрт төмендетеді, сондықтан ауруларға төзімді трансгенді сорттарды жасау, үлкен практикалық мәселені шешеді. Оны шешудің тәсілдері әртүрлі, бірақ олардың барлығы өсімдіктердегі вирус бөлшектерінің көбеюіне тосқауыл қоюға тоқталады. Ол үшін вирусқа қарсы агенттерді синтездейтін гендер, мысалы, интерферон, нуклеазалар және т. б. өсімдік жасушасының геномына енгізіледі. Біз адамның бета-интерферон гені бар, трансгенді темекі мен жоңышқа өсімдіктерін алдық.

Өсімдіктердің генетикалық инженериясының алғашқы коммерциялық өнімдерінің бірі: іс жүзінде сақтау мерзімі шексіз, әйгілі трансгенді қызанақ болды. Олар екі фирмада әртүрлі әдістермен алынды. Бірінші жағдайда қызанаққа қызанақ жемістерінің ыдырау процесінде басты рөл атқаратын ферменттің гендік блокаторы (антисенциалды құрылым) енгізілді. Басқа жағдайда жемістердің пісуін реттейтін фитогормон – этиленнің синтездеуші гені шектелді. Піскен жемістерді алу қажет болған кезге дейін, этиленмен мәжбүрлеп өңдегенге дейін, мұндай трансгенді өсімдіктердің жемістері шексіз сақталуы мүмкін.

Әрине, өсімдіктермен гендік инженерлік жұмыстар көптеген басқа бағыттар бойынша жүргізілуде. Біздің ойымызша, трансгенді өсімдіктер арқылы ақуыздарды, антиденелерді, вакциналарды және медицина мен ветеринария үшін жануарлардан алынатын басқа да бірегей компоненттерді алуға бағытталған зерттеулер өте перспективалы болып табылады. Бұл жағдайларда медицинаға қажетті ақуыз компоненттерінің синтезін бақылаушы адам немесе жануарлар гендері өсімдік геномына енгізіледі. Осылайша, өсімдік бізге қажетті өнімдерді өндіру үшін фабриканың бір түріне айналады. Осыған байланысты жануарларды медицина мен ветеринарияға қажетті ақуыздардың, ферменттердің, гормондардың, антиденелердің, вакциналардың және т. б. донорларына айналдыру бойынша жұмыстар жүргізілуде. Алайда, трансгенді жануарлар бойынша жұмыстар объектінің ерекшелігіне байланысты үлкен қиындықтарды тудырады және өсімдіктерге қарағанда әлі аз нәтиже береді.

Өсімдіктердегі трансгенез туралы салыстырмалы түрдегі егжей-тегжейлі деректер оқырманға генинженерлік жұмыстардың нақты процесі туралы түсінік беріп, олардың технологиялық тұрғыдан күрделі екенін және өте үлкен шығындарды қажет ететіндігін көрсетеді. Дәл осы себептерге байланысты зерттеулерді ұйымдастыру тұрғысынан да, оларды қаржыландыру тұрғысынан да бүгінгі күні басымдықтар биотехнология жағына қарай ығысып жатыр.

Егер биотехнологияның әдіснамалық аспектісіндегі соңғы жетістіктерін бағалайтын болсақ, әрине, ол – өсімдіктердің, жануарлардың және адамның эволюциялық қалыптасқан геномдарына елеулі араласу. Бүкіл трансгенез, яғни геномға бөтен гендерді енгізу және олардың ондағы қызметі – бұл геномішілік және сыртқы жүйелердің өзара әрекеттесуінің эволюциялық қалыптасқан механизмдеріне айтарлықтай теңгерімсіздік тудыратын, жаңа функциялардың, жаңа геномдық өнімдердің пайда болуына әкелетін, ауыр генетикалық қайта құру. Бірақ, біз атап өткендей, адам өзінің қажеттіліктеріне жауап беретін түбегейлі жаңа организмдерді құрудың жаңа тәсілдерін іздеуге мәжбүр, өйткені оған азық-түлік тапшылығы мен оның денсаулығы мен экологиялық әл-ауқатына қауіп төніп тұр. Табиғи ресурстар таусылғаннан кейін, адам өзіне қажетті компоненттерді қамтамасыз ететін, бірақ экологиялық тепе-теңдікті бұзбайтын жасанды биологиялық жүйелерді құруға кірісуі керек болады. Барлық даулар мен пікірталастар осыған байланысты. Және олар біздің геномға араласуымыздың салдарын әлі білмейтіндігімізден күшейеді, дегенмен бұл бағытта зерттеулер қарқынды жүргізілуде.

Трансгенді өсімдіктер мен жануарларды пайдалану қауіпсіздігі туралы нақты дәлелдердің болмауына байланысты, кейбір елдерде трансгенді өсімдіктерді өсіруге заңды түрде рұқсат етілген, ал басқаларында оларды коммерциялық пайдалануға тыйым салынған. Біздің ойымызша, көп жағдайда трансгенді өсімдіктер мен жануарларды пайдалану, адамдар мен экожүйелер үшін қауіпсіз болады, бірақ мұндай организмдерді енгізудің салдарын зерттеуді күшейту өте маңызды.

Жоғарыда біз жекелеген гендерді кейбір түрлердің геномынан басқаларының геномдарына ауыстыру бойынша гендік инженерия жұмыстарының бір ғана аспектісін қарастырдық. Алайда зерттеушінің ойы нақты жағдайлардан асып, болашаққа ұмтылады. Егер систематикалық тұрғыдан алыс түрлерге жеке гендерді тасымалдауға мүмкін болса және олар сәтті қызмет атқарса, онда неге үлкен генетикалық блоктарды: хромосомалардың бөліктерін немесе тұтас хромосомаларды тасымалдауға болмайды. Бұл мәселелер шешілетін цитогенетика саласы хромосомалық инженерия деп аталды. Хромосомалық инженерияның әдістері мен тәсілдері осы мақсаттар үшін ең қолайлы объект ретінде өсімдіктерде салыстырмалы түрде ұзақ уақыт бойы сәтті игеріліп жатыр. Бір геномнан екіншіге хромосоманы немесе олардың бөліктерін ауыстыру, геномдардың одан да үлкен қайта құрылуы болып табылады. Әзірге бұл тек өсімдіктерде ғана мүмкін, бірақ қазірдің өзінде де жануарларда да сәтті өтіп жатыр. Бұл жағдайда біз тасымалданған гендердің жеке өнімдері туралы емес, әртүрлі түрлердің көптеген белгілерін біріктіретін организмдерді алу туралы айтып отырмыз.

Әртүрлі туыстардың геномдары біріктірілген организмдер өсімдіктерден салыстырмалы түрде баяғыда алынған. Бидай мен қара бидай геномдарын біріктіріп будандастыру процесінде, гибридтерде хромосомаларды кейінгі екі еселеу нәтижесінде, жаңа жасанды астық тұқымдасының түрін – тритикалены алу мүмкін болды. Ол тәжірибеде кеңінен қолданылбағанымен, бұл өсімдіктердің бұрын-соңды болмаған жаңа формаларын құру мүмкіндіктерін көрсетті. Біздің ойымызша, хромосомалық инженерия өсімдіктерге, содан кейін жануарларға қатысты үлкен перспективаларға ие. Бұл соңғы жылдары организмдердің әртүрлі түрлеріндегі хромосомалардың құрылымы мен қызметі, эволюция мен селекциядағы хромосомалық қайта құрулардың рөлі туралы іргелі зерттеулердің күшейтілгендігімен расталады.

Қазіргі жаратылыстанудың маңызды мәселелерінің бірі – организм дамуының биологиясы мен генетикасының мәселелері. Осы уақытқа дейін зерттеушілер үшін ең қызықты жұмбақ, соңында біртұтас құрылым ретінде жұмыс істейтін, жасушалардың, ұлпалардың, мүшелердің әртүрлі түрлерін құрайтын, организм жүйелерін дифференциалдауға жауап беретін механизмдер болып табылады. Бірақ кез-келген организмнің, тіпті ең күрделі организмнің негізінде бір жасуша жатыр, оның кейінгі бөлінуі құрылымы бойынша да, қызметі бойынша да таңқаларлық алуан түрлі жасушаларды, мүшелер мен ұлпаларды береді. Көптеген зерттеушілер дифференциацияның генетикалық аспектілеріне басты назар аудара отырып, осы мәселемен айналысады. Гипотезалар пайда болып, қызықты нақты материалдар жиналды. Алайда, бұл мәселенің күрделілігі соншалық, оны шешуге көптеген жылдар қажет болады. Оны шешудің нәтижесі – даму процестерін басқару, өте маңызды болуы мүмкін.

Қатерлі ісіктерді дамуды басқарушы жүйелердің, ең алдымен генетикалық жүйелердің бақылаудан шығуына байланысты, қалыпты даму процесіндегі ауытқулардан басқа ештеңе емес деп елестетіп көрейік. Егер біз осы жүйелердің әсер ету механизмдерін білетін болсақ, онда біз оларды бақылауға және дамудың қалыпты түрін анықтайтын кезеңдерде қажетті түзетулер жасауға мүмкіндік ала аламыз. Жануарларда эмбриондардың дамуының бастапқы кезеңдерін басқаратын гендердің толық класы әлдеқашан белгілі. Биологияның осы саласында бізді ең маңызды жаңалықтар күтеді деп болжауға толық негіз бар.

Қазіргі биология дамуының келесі перспективалық бағыты – организмнің күрделі физиологиялық-генетикалық функцияларын зерттеу. Өсімдіктер үшін бұл фотосинтез, азотты бекіту және т. б., жануарлар үшін мінез-құлық, стресс-реактивтілік және т. б. Өсімдіктер үшін фотосинтездің нені білдіретінін түсіндірудің қажеті жоқ. Жасыл өсімдіктердің, кейбір балдырлар мен бактериялардың жасушалары күн сәулесінің энергиясына байланысты органикалық қосылыстарды: көмірсулар, майлар, ақуыздар, нуклеин қышқылдары мен т. б. синтездей алады. Фотосинтез арқылы биологиялық ресурстардың едәуір бөлігінің өздігінен көбею процесі жүреді. Осы күрделі жүйені тұтастай түсіну және көшірмесін алу үшін, қазіргі уақытта әлемнің көптеген зертханалары осы күрделі процесті зерттеп, оны жеке буындарға бөліп жатыр. Фотосинтез генетикасы әсіресе қарқынды зерттелуде, қазіргі кезде процестің жеке байланыстарын басқаратын жүзге жуық гендері белгілі.

Күрделі физиологиялық-генетикалық белгінің тағы бір мысалы – жануарлардың мінез-құлқы. РҒА СБ Цитология және генетика институтында 40 жыл бойы түлкілерді қолға үйрету бойынша эксперимент жүргізіліп келеді. Бастапқы популяцияда жануарлар мінез-құлық түрлері бойынша дифференцияланды: адамға қарым-қатынасы бойынша агрессивті, қорқақ, сабырлы. Содан кейін ұрпақтан-ұрпаққа сабырлы мінез-құлық түріне іріктеу жүргізілді. Нәтижесінде іріктеудің 40-тан астам буынында жануарлардың жаңа мінез-құлық популяциясы құрылды. Бұл эксперимент арқылы мыңдаған жылдарға созылған жабайы жануарларды қолға үйрету процесі қысқа мерзімде жүзеге асырылды. Жабайы жануарларды қолға үйрету кезінде іріктеудің ең күшті факторы олардың адамға деген мінез-құлқы екені белгілі болды. Жүргізілген жұмыс бүгінгі таңда мінез-құлық, стресске төзімділік пен т. б. күрделі физиологиялық-генетикалық функцияларды қайта құруға жақындау үшін, эволюциялық процестің байланыстарын модельдеу өте маңызды екенін көрсетті.

Мысалға біз организмнің жұмыс істеу негіздерін анықтайтын құрылымы мен қызметі жағынан ең күрделі екі белгіні алдық.

Неліктен күрделі белгілерді зерттеу кезінде олар әрқашан олардың дамуын анықтайтын гендерді іздеуден басталады? Егер біз осы гендерді, яғни белгінің генетикалық құрылымын білсек, онда біз осы белгілерді немесе олардың элементтерін өзгертуге, сол арқылы олардың дамуы мен қызметін қадағалауға мүмкіндік аламыз.

Сонымен, біз молекулалықтан популяциялыққа дейін, зерттеудің барлық биологиялық деңгейлеріне тоқталдық. Жоғарыда аталған жануарларды қолға үйрету жұмысы ең күрделі бөлімдерге – популяциялық және эволюциялық биология мен генетикаға жатады. Популяцияларды зерттеу арқылы біз гендердің жиілік сипаттамаларын анықтай аламыз, олардың қауымдастықтардағы динамикасын, гендер дрейфін және т. б. анықтай аламыз.

Биологиядағы тар шеңберлі мамандандану қазіргі уақытта деңгейаралық зерттеулердің біршама әлсіреуіне және осылайша эволюциялық-популяциялық деңгейде эксперименттік деректерді түсіну қиындықтарына әкелді. Бұл өте үлкен кемшілік, өйткені көлемді маңызды материал аясында, әсіресе молекулалық-генетикалық тұрғыдағы, зерттелетін құбылыстардың эволюциялық мәні жиі жоғалады. И. В. Вернадский, Н. И. Вавилов, Н. К. Кольцов, С. С. Четвериков және т. б. биологтар әрқашан нақты материалды жалпылау қасиеттерімен және осы негізде іргелі қорытынды жасау қабілетімен ерекшеленетін. Бұған Н. И. Вавиловтың еңбектері айқын мысал бола алады. Дүние жүзіндегі өсімдік генофондтары бойынша материалдарды, яғни жүздеген мың үлгілерді бағалай отырып, ол әртүрлі жүйелі категориялардағы өзгергіштіктің гомологиясын көрді және тұқым қуалайтын өзгегіштіктегі әйгілі және өте маңызды гомологиялық қатар заңын тұжырымдады. Кейінірек сол материалдар негізінде Н. И. Вавилов мәдени өсімдіктердің шығу орталықтарын ашты. Жинақталған эксперименттік материалды жаһандық, демек эволюциялық тұрғыдан көру, биологтарға көптеген керемет жаңалықтар мен болжамдар жасауға мүмкіндік берді. Н. К. Кольцовтың жиырмасыншы ғасырдың басында биологиялық молекулалардың авторепродукциясы принципін болжауы (ДНҚ туралы әлі белгісіз болды), ғасырдың ортасында молекулалық биология мен генетиканың негізін қалады және жаратылыстану тарихындағы революциялық оқиға болды.

Бұл дәстүрлерді сақтау өте маңызды, өйткені биологияның негізгі даму бағытынан басқа (молекула – жасуша – организм – популяция), басқа ғылымдармен түйіскен кезде пайда болатын көптеген мәселелер туындайды. Алынған деректерді түсіндіру одан да күрделі мәселе болып табылады және жалпы жаратылыстану-ғылыми тәсілдерді қажет етеді. Мұндай ғылыми аралық интеграциялық бағдарламалардың мысалдары келесідей болуы мүмкін:

1) Үлкен уақыт диапазонында тірі жүйелерге антропогендік (радиациялық, химиялық және т. б.) әсерлерді бағалау. Әрине, бұл мәселені зерттеу үшін биологтардың, дәрігерлердің, физиктердің, химиктердің және т. б. күші қажет болады.

2) Сібір мен Қиыр солтүстіктің аз халықтарын медициналық-биологиялық және популяциялық-генетикалық тұрғыдан зерттеу. Солтүстік халықтарының аз популяцияларымен жағдайы өте қиын, оларды құтқару үшін ең шұғыл шаралар қажет. Бұл мәселе бойынша, бірінші мәселе сияқты, кең пәнаралық зерттеулер жүргізіліп жатыр.

3) Адам геномының эволюциясы мен өзгергіштігінің бірқатар аспектілерін зерттеу мақсатында, бірнеше мың жылдық археологиялық үлгілердегі ежелгі ДНҚ-ны зерттеу. Мұндай бағдарламаны генетиктер археологтармен және палеонтологтармен бірлесе отырып жүзеге асырады.

4) Геномның құрылымы мен қызметін зерттеу үшін биоақпараттық технологияларды құру. Биологтар мен математиктер бірлесіп жүргізетін бұл жұмыстар бүгінде басымдыққа ие болуда. Адам, жануарлар мен өсімдіктердің геномдарын декодтау көп томдық генетикалық мәтіндер болып табылады және оларды түсіну үшін, гендерге сәйкес келетін фрагменттер күйіне келтіру, тек компьютерлік бағдарламалар арқылы мүмкін болады.

5) Адамның ең көп таралған онкологиялық, жүрек-қан тамырлары және басқа да көптеген ауруларға бейімділігінің генетикалық компонентін, тұқым қуалайтын ауруларды (бүгінде олардың саны 2 мыңнан асады) зерттеу. Бұл көптеген ғылымдардың міндеті. Оны шешу үшін, барлық осы процестердің модельдерін ең алдымен зертханалық жануарларда жасау қажет. Бүгінгі таңда онымен көптеген генетикалық зертханалар, соның ішінде РҒА СБ Цитология және генетика институты жұмыс істейді. Гипертоник егеуқұйрықтар, жоғары қатерлі ісігі бар тышқандар және басқа модельдер жасалды. Тек осындай модельдерге ие бола отырып, сіз осы мәселелермен шындап айналыса аласыз.