Александр Гордон - Диалоги (октябрь 2003 г.)
А.Г. Все это, все гены присущи только гомо сапиенсу?
Л.К. Самое интересное, что, скажем, ген старческого слабоумия и ген болезни Хентингтона открыты у дрозофилы, правда, пока неизвестно, что они там делают…
А.Г. А ген самоубийства тоже у дрозофилы открыт?
Л.К. Он у нее наверняка есть, только непонятно, что он там делает, потому что есть гомология между генами. Достижение современной науки, связанное с работами на молекулярном уровне, с молекуляризацией, так сказать, науки, это открытие удивительного консерватизма мира генов. Наверняка то, что есть у человека, есть и у дрозофилы. Так что у дрозофилы тоже такие гены есть, но что они там делают, не знаю. Мы сейчас пытаемся посмотреть, что с ними происходит, какие изменения они могут вызвать. Их сейчас можно с помощью генной инженерии заставить очень активно работать, а можно, наоборот, выключить. Мы пытаемся на дрозофиле такого рода эксперименты ставить.
Я уже говорил, что человечий ген-господин можно ввести дрозофиле. Оказывается, если от дрозофилы элементы генома ввести в клетки человека, они там тоже работают. Более того, это можно даже для каких-то клинических целей использоваться, потому что у дрозофилы есть участок генома, который отвечает на повышенную температуру – то, что для дрозофилы повышенная, у человека она, скажем так, нормальная. И если какой-то ген человека плохо, допустим, работает, можно его поставить под контроль этого элемента ДНК дрозофилы, который реагирует на температуру. Для него эта температура человеческого тепла будет высокой, для человека нормальной, и ген будет стимулировать нужный человеческий ген, тот будет выдавать какой-то продукт, скажем, инсулин, если больному диабетом ввести эти клетки.
А.Г. То есть такой спусковой механизм…
Л.К. Этот дрозофелиный регуляторный участок среагирует на температуру и заставит работать ген, который кодирует инсулин, инсулин будет вырабатываться, и не нужно будет больного лечить инсулином. Естественно, тут придется уже брать его клетки, и поскольку в них нарушен синтез инсулина, их трансформировать таким геном, который способен синтезировать инсулин, а потом ввести обратно, и иммунологической несовместимости никакой не будет.
То есть весьма разнообразное применение находят эти генетические данные, в особенности, пожалуй, в области медицинской генетики, в области нейрогенетики, которая опять-таки повышает социальное звучание генетики и вызывает дополнительные дискуссии. Поскольку это сложный вопрос, коль скоро речь заходит о человеке. Тут встает проблема воспитания, нужно понять все-таки, какую роль играют гены в воспитании. На однояйцовых близнецах показана огромная роль генетического материала. Если, допустим, один однояйцовый близнец футболистом стал, то и другой обязательно станет. И более того, если один вратарем, то и тот вратарем будет. Часто однояйцовые близнецы и болеют одинаково. Причем, такую работу проводили в разных условиях воспитания. И оказалось, что те качества, которые у однояйцовых близнецов проявляются сходно, не зависят от того, в какой семье воспитывались эти близнецы. Различия в системе воспитания, в системе питания и прочего никак не сказываются на тех качествах, которые близнецы проявляют в смысле высшей нервной деятельности. Они абсолютно идентичны. Это, конечно, свидетельствует о том, что генетический аппарат играет очень большую роль.
И в силу тех особенностей генов, которые мы обозначали как норму реакции, различного рода проявления генной активности подлежат определенной коррекции – если точно знать, как ген работает, что он делает, какой продукт вырабатывает. Это достижение молекулярной генетики, мы можем конкретно всё знать: какие гены, какие продукты. Если это знать, то можно нормализовать или улучшить в нужном направлении функции гена. Это как раз пути развития современной генетики.
А.Г. Надо констатировать, что классическая генетика жива…
Л.К. Да, жива. Ее детализируют, развивают, но она жива. Ее постулаты остаются в силе, не нужно обижать, так сказать, классическую генетику и говорить, что нужно менять парадигму. Не нужно менять парадигму.
А.Г. Но, тем не менее, парадигма современной генетики проливает свет на многие смежные дисциплины, начиная от медицины, классической биологии и заканчивая, наверное, даже социологией и политикой.
Л.К. В том-то и дело, в том-то и дело… Социологи очень интересуются сейчас, кстати, генетикой.
А.Г. Да, наука будущего. Психологи бы интересовались побольше…
Нейтрино
Участники:
Владимир Михайлович Лобашев – академик РАН
Семен Соломонович Герштейн – академик РАН
Александр Гордон: …историю, как эта частица – когда-то мифическая, в существовании которой сомневались очень многие – была названа. Можете рассказать эту историю и вообще историю появления нейтрино в физике?
Семен Герштейн: Вы знаете, это действительно очень поучительная история…
Владимир Лобашев: Хотя и не единственная такого сорта.
С.Г. Радиоактивность, как известно, бывает альфа, бета и гамма. Альфа-частица при распаде какого-то ядра всегда вылетает с определенной энергией, потому что это двухчастичный распад и его определяют законы сохранения энергии и импульса. А вот бета-электроны вылетают с разными энергиями, энергия куда-то теряется. И это был кошмар для физиков 20-х годов. Проверяли всячески – но энергия ускользала. Даже великий Бор предположил, что, может быть, энергия сохраняется не точно, а только статистически. Более того, Ландау даже думал, что энергия звезд может быть связана с этим процессом. Об энергии звезд, я думаю, мы тоже поговорим и о связи ее с нейтрино.
Гипотезу о том, что, может быть, вместе с электроном улетает какая-то нейтральная частица, которая обладает большой проникающей способностью, была высказана швейцарским физиком Вольфгангом Паули.
В.Л. Гипотеза была изложена в письме, где, кроме всего прочего, Паули объяснял свое отсутствие необходимостью подготовиться к новогоднему балу.
С.Г. Он написал письмо: «Дорогие радиоактивные дамы, радиоактивные господа, я думаю, что может быть такая вещь», – он думал, что нейтрино вылетает из ядра. Вечером в пивной он сказал своему другу, тоже впоследствии знаменитому астроному Бааде: «Я сделал нечто недостойное для теоретика – я выдвинул гипотезу, которую никогда нельзя будет проверить». На что Бааде предложил ему пари на бутылку шампанского, которое любил Паули, и сказал, что когда обнаружат, тогда и разопьем. В 56-ом году, когда впервые достоверно обнаружили нейтрино, Бааде напомнил Паули об этом и они с удовольствием распили бутылку шампанского.
Для того чтобы включить нейтрино в бета-распад, Ферми пришлось придумать новый тип взаимодействия. По существу, тогда были известны только электромагнитные и гравитационные взаимодействия. И чтобы объяснить вылетание нейтральной частицы, Ферми предположил еще одно взаимодействие, его назвали специальной бета-силой, в которой рождаются электрон и нейтрино. Правда, из математического удобства…
В.Л. Слово «нейтрино», имя «нейтрино» все-таки возникло сразу же. «Нейтрино» – это «нейтрончик» в переводе с итальянского.
С.Г. Кстати, в этом письме Паули отождествлял нейтрон и нейтрино. Но когда он понял, что должна быть меньшая масса, он от этого отказался. Но в каком-то смысле в этом шутливом письме он предсказал и нейтрон, и нейтрино. Но для удобства математического описания он назвал это антинейтрино.
Теперь смотрите, какую роль сыграло вообще в физике антинейтрино. Сразу же, как только была опубликована работа Ферми – это 33-й год – Игорь Евгеньевич Тамм и Дмитрий Дмитриевич Иваненко независимо предложили с помощью бета-сил объяснять ядерные силы, связывающие протоны и нейтроны в ядре. Но когда все сосчитали – увидели, что не хватает 14 порядков. Однако эту работу Игорь Евгеньевич считал одной из лучших своих работ, несмотря на Нобелевскую премию, которую он получил совсем за другое. И действительно, эта работа Тамма и Иваненко стимулировала японского физика Юкаву, который воспринял идею обмена частиц и предположил, что протоны и нейтроны в ядре обмениваются какой-то неизвестной частицей, а силу взаимодействия, поскольку это неизвестная частица, он мог приписать любую. И из радиуса действия ядерных сил, который был экспериментально известен, он указал массу – примерно 200-300 электронных масс. И почти сразу в космических лучах такая частица была найдена – с массой не то 200, не то 300 – опыты были грубые.
Но оказалось, что она обладает совсем не теми свойствами, что частицы Юкава. Она слабо взаимодействует с веществом, проходит всю атмосферу в космических лучах. Пи-мезон не мог бы это сделать, там десять длин поглощение. И это была тоже некая трагедия. В 44-ом году, во время войны, специально устроили экспедицию на гору Арагац, создали лабораторию Алиханяна и Алиханова для изучения этого вопроса. Но, к сожалению, их здесь подвел темперамент. Они обнаружили слишком много частиц, получили даже за это Сталинскую премию. Назвали их варитроны и так далее. Оказалось, что среди этих частиц и была нужная частица. Но это сделал уже Блекетт – английский физик, Паули и Оккиалини. Они обнаружили, что действительно есть частица Юкава, которая распадается на частицу, которую назвали мю-мезон, и нейтральную частицу, которую назвали нейтрино. Но, вообще говоря, никаких данных, что это то же самое нейтрино, что и в бета-распаде, не было. Оказалось, что это другое нейтрино.
