Изучение нуклеотидного состава ДНК

Несмотря на ограниченность методов, исследования сравнительной биохимии нуклеиновых кислот развивались довольно быстро.

В 1956 г. К. Ли, Р. Вайль и Е. Барбю (Lee, Wahl, Barbu, 1956) пришли к выводу, что состав ДНК бактерий связан с положением видов в системе. Годом позже вышла в свет статья А. С. Спирина, А. Н. Белозерского, Н. В. Шугаевой и Б. В. Ванюшина (1957), в которой авторы пришли к сходным результатам. Наконец, в 1960 г. Белозерский и Спирин подытожили все имевшиеся в то время данные о составе ДНК у самых различных организмов. По-видимому, именно с этой публикации можно вести начало двух новых отраслей наук — теории эволюции генома и геносистематики.

Основные результаты работ, выполненных в первое десятилетие геносистематики, изложены в сборнике «Строение ДНК и положение организмов в системе» (1972). Здесь мы можем остановиться лишь на наиболее существенных выводах, полученных при исследовании % ГЦ ДНК различных организмов.

Прежде всего удалось установить, что молярная доля ГЦ может варьировать в разных группах по-разному (Антонов, 1965). Наиболее лабильны по этому признаку геномы микроорганизмов. Состав ДНК беспозвоночных изменяется в довольно узких пределах. Ниже всего лабильность, измеряемая по квадратическому отклонению от среднего состава для группы, у высших организмов — цветковых растений и позвоночных.

Если у микроорганизмов % ГЦ можно использовать как систематический признак, то у высших форм жизни он теряет это значение. Снижение вариабельности нуклеотидного состава ДНК по мере продвижения вверх по эволюционной лестнице можно объяснить различиями в возрасте сопоставляемых таксонов (Антонов, 1965). В принципе % ГЦ может изменяться в результате двух процессов: при умножении (амплификации) каких-либо последовательностей, обогащенных парами ГЦ или АТ, или же в результате мутационных переходов АТ=ГЦ. Доля в геноме последовательностей, обогащенных АТ или ГЦ, относительно невелика, поэтому второй процесс имеет большее значение. Так как микроорганизмы имеют короткий жизненный цикл и существуют на Земле уже миллиарды лет, в их геномах успели накопиться достаточные различия. Для молодых высокоорганизованных групп время дивергенции слишком мало, чтобы существенно изменить нуклеотидный состав ДНК.