Dalam komuniti saintifik moden, terdapat beberapa teori mengenai cara menyebarkan maklumat dari ibu bapa kepada keturunan: dari gelombang ke jenis futuristik kumpulan supermind. Walau bagaimanapun, fakta bahawa ia adalah molekul DNA yang menjadi asas material untuk kesinambungan organisma tidak menyebabkan kontroversi. Memahami bagaimana bukti telah dibentuk dalam masyarakat saintifik mengenai peranan genetik DNA dan apa yang mereka maksudkan adalah artikel ini.
Sedikit teori untuk bukan ahli biologi
Untuk memahami subjek dan intipati bukti peranan DNA dalam keturunan, kita masih ingat beberapa konsep umum dan istilah yang digunakan dalam teks. Ahli biologi molekul dan ahli biologi profesional lain mungkin tidak membaca bahagian ini - konsep diberikan dalam versi mudah untuk bahagian yang berminat pembaca. Walaupun pengkhususan moden dalam bidang biologi hari ini telah berkembang dengan pesat sehingga seorang ahli alam sekitar profesional tidak akan sentiasa memecahkan kepada intipati mekanisme evolusi, dan spesifik perkembangan embrio katak tidak difahami dengan jelas oleh ahli botani. Jadi, inilah syarat-syarat:
- DNA (asid deoksiribonukleat) dan RNA (asid ribonukleat) adalah molekul yang panjang dan besar yang terdiri daripada monomer - nukleotida.
- DNA dan RNA dipanggil asid nukleik.
- DNA dan RNA dibentuk oleh hanya empat nukleotida (tiga identik, satu berbeza dalam DNA dan RNA) - nukleotida adalah universal untuk semua makhluk hidup di planet ini. Ini adalah sebatian organik yang rumit dari asas nitrogenous, residu karbohidrat, dan asid fosforik. Mereka dipanggil adein, guanine, timin dan sitosin (uracil).
- Nukleotida membentuk triplet - mereka mengodkan satu asid amino daripada dua puluh.
- Triplets membentuk rantai dalam komposisi asid nukleik, yang sepadan dengan rantai asid amino atau satu protein tertentu. Protein adalah asas kehidupan di planet ini, mereka adalah khusus dan unik.
- Sebuah gen adalah sejenis asid nukleik yang bertanggungjawab untuk satu protein.
- Genome - keseluruhan kesemua bahan genetik badan.
Sedikit sejarah
Ahli biologi Switzerland F. Miescher pada tahun 1869 melihat rantaian dalam nukleus sel nanah (leukosit), yang dipanggil asid nukleik.
Jerman A. Kassel sebagai biokimia mengira komposisi mereka: gula, asid fosforik dan lima jenis asas nitrogenous. Beliau pada tahun 1891 membuktikan bahawa terdapat dua asid nukleik - DNA dan RNA. Dalam tempoh dari penemuan ini hingga tahun 1953, kajian telah dijalankan terhadap komposisi kimia dan struktur struktur asid nukleik. Nama keluarga terkenal ini ialah F. Leuven, A. Todd, E. Chargaff. Eksperimen-eksperimen yang dimulakan oleh F. Griffith (1928) dan diteruskan oleh O. Avery, C. MacLeod, dan M. McCarthy (1944), memberikan keterangan mengenai peranan DNA dalam pemindahan maklumat genetik, lebih lanjut kemudian. Pada tahun 1953, Amerika Syarikat J. Watson dan F. Crick mencadangkan model struktur DNA dalam bentuk helix twisted twin, yang juga diketahui oleh seorang pelajar sekolah. Itulah, biologi molekul dilahirkan!
Dari protein ke DNA
Pada masa itu, asid nukleik kelihatan seperti bahan pelik dalam nukleus sel. Untuk apa pembentukan ini diperlukan, mereka tidak tahu, dan bahkan kurang mencari bukti tentang peranan genetik asid nukleik. Protein yang terdiri daripada asid amino dan mempunyai struktur kimia yang lebih rumit telah ditemui. Ia adalah protein yang dianggap pembawa maklumat keturunan.
Bahan yang membawa maklumat keturunan adalah yang pertama meragui ahli bakiologi Inggeris F. Griffith pada tahun 1928. Dan walaupun dia tidak dapat memberikan keterangan meyakinkan mengenai peranan genetik DNA, eksperimennya layak mendapat perhatian.
Griffith pneumococcal strains
Frederick Griffith, ahli bakteria dari England, tikus yang dijangkiti dengan virus Pneutnococcus pneumoniae, yang menyebabkan radang paru-paru di dalamnya, dan haiwan mati. Pneumococci wujud dalam dua bentuk - berjangkit (ganas) dan tidak berjangkit (avirulent). Bentuk-bentuk ini mudah dibezakan. Pneumococcus Virulen mempunyai kapsul mucopolysaccharide yang melindungi sel. Kapsul avirulen tidak mempunyai dan tidak dapat mempertahankan diri daripada sel-sel imun tikus; oleh itu, tikus tidak mengalami radang paru-paru. Poster pada masa itu: pneumokokus yang bernafas dipanaskan menjadi avirulent. Seorang ahli biologi menjangkiti tikus dengan campuran ketegangan yang berapi panas dan hidup avirulent (bebas kapsul). Tikus mati. Dalam tubuh mereka, ahli sains mendapati pneumococci hidup dengan kulit kapsul. Kesimpulan Griffith: dari pneumococci yang menular mati untuk hidup, tetapi bentuk bebas kapsul, sesuatu ditransmisikan ("agen transformasi") yang "mengubah" bentuk avirulent menjadi yang ganas dengan atribut tetap sebagai keturunan (pneumococci berkembang pesat dengan cepat: tikus - generasi pertama yang pertama). Dan kerana virus tidak mempunyai apa-apa dalam struktur kecuali asid nukleat (DNA dan RNA), sebenarnya F Griffith yang memiliki bukti pertama tentang peranan genetik DNA dan RNA, walaupun dia memanggil mereka "agen transformasi". Ingat bahawa ini berlaku pada tahun 1928.
Bukti eksperimen untuk peranan DNA dalam pemindahan maklumat
Hampir sama perkara yang dilakukan Griffith, hanya tanpa tikus miskin, dilakukan pada tahun 1944 oleh O. T. Avery, K. M. MacLeod, dan M. McCarthy. Di Institut Rockefeller untuk Penyelidikan Perubatan di New York, mereka memperolehi in vitro (in vitro) agen peralihan murni Griffith daripada bentuk yang terbunuh dan bercampur, sekali lagi in vitro, dengan bentuk avirulent. Menerima patogen yang terkandung. Dan kemudian kita mengkaji komposisi agen yang sama ini. Pada mulanya, mereka membuktikan bahawa ia bukan protein, dan itu sendiri sudah menjadi inovasi. Nah, kemudian mereka sampai pada kesimpulan bahawa agen ini adalah asid nukleik. Eksperimen-eksperimen Amerika ini adalah bukti langsung tentang peranan genetik DNA dalam penularan maklumat keturunan. Tetapi bukan satu-satunya yang sains menganggap klasik.
Kedua bukti klasik untuk peranan genetik DNA
Yang pertama kita telah menerangkan - ini adalah percubaan Avery - MacLeod - M. McCarthy.
Klasik biologi - dua lagi eksperimen sebagai bukti langsung tentang peranan genetik DNA. Keterangan dikurangkan ke titik.
Ahli genetik Amerika Alfred Hershey menerima Hadiah Nobel (1969) untuk eksperimen ini. Satu siri eksperimen yang menarik oleh Hershey dan Martha Chase, yang dijalankan pada tahun 1952 di University of Washington di St. Louis dengan bakteria dan bakteria yang dilabelkan dengan fosforus dan sulfur radioaktif. Penemuan mereka bahawa ia adalah bakteria DNA yang menembusi bakteria dan menimbulkan bakteria baru adalah bukti klasik tentang peranan genetik DNA.
Pengalaman ketiga
Biokimia Jerman-Amerika, Heinz Ludwig Frenkel-Konrat menerima Hadiah Lasker (1958) untuk penyelidikannya. Di University of California pada tahun 1957, beliau menjalankan eksperimen dengan virus mozek tembakau. Skim mereka serupa dengan Griffith. Pencapaiannya adalah bahawa dia membuktikan penyertaan RNA dalam penghantaran maklumat keturunan.
Keterangan moden yang menarik
Biologi molekul moden dan genetik sentiasa memberi kita bukti baru mengenai peranan genetik DNA. Beberapa fakta yang menarik, tidak dijangka dan mengagumkan dari kajian sains moden, yang dalam satu cara atau yang lain membuktikan peranan DNA dalam pembentukan organisma, diberikan di bawah.
Pada tahun 2007, saintis dapat mengasingkan DNA amfibia yang bertanggungjawab untuk pembentukan mata. Hari ini sudah ada salamander dengan mata pada kakinya dan ekor.
Dalam genom kambing, saintis telah menanam gen laba yang bertanggungjawab terhadap protein web, sebagai akibat dari protein ini muncul dalam susu kambing. Setelah pemprosesan dan pengekstrakan protein khas dari susu, sutera laba-laba terbentuk.
Belanda menaikkan lembu dengan gen manusia yang bertanggungjawab untuk protein susu tertentu wanita - lactoferrin. Protein ini memainkan peranan penting dalam imuniti utama bayi. Pengujian susu lembu terus berlanjut, tetapi prospek penggunaannya dalam bidang perubatan sangat mengagumkan.
Memperbaiki gen embrio piglet dengan gen protein ubur-ubur pendarfluor, para saintis Cina telah mengembangkan dua piglets hijau terang.
Pada tahun 2008, dunia menyebarkan berita tentang kelahiran seorang kanak-kanak dengan genom diubahsuai secara artifisial. Ini berlaku di London, di mana seorang wanita bersetuju untuk percubaan kerana kelainan genetik yang ditemui dalam genom embrio.
Chimera manusia wujud. Dalam ujian DNA 2002 untuk bapa, ujian menunjukkan bahawa Amerika Lydia Fairchild bukanlah ibu kepada anaknya yang belum lahir. Kajian berulang, namun analisis menunjukkan hasil yang sama. Ternyata tubuh Lydia berkembang dari dua telur, disenyawakan oleh sperma yang berbeza dan digabungkan pada tahap awal ontogenesis. Oleh itu, tubuhnya terdiri daripada tisu dan sel dengan satu set kromosom yang berbeza.
Semua orang tahu tentang ujian DNA untuk bapa atau dalam amalan kehakiman. Tetapi ujian DNA juga digunakan untuk mengesahkan produk untuk kesahihan. Sebagai contoh, anda boleh menetapkan tempat perhimpunan untuk kaviar atau anggur untuk wain yang baik.
Terdapat 4 keluarga di dunia yang ahlinya tidak mempunyai cap jari. Adermatoglyphia disebabkan oleh mutasi jarang gen tunggal.
Penggantian tidur dan terjaga pada manusia mengawal gen hDEC2; mutasinya mengurangkan keperluan tidur hingga 4 jam.
Cryogenetics telah berjaya dalam pengklonan tetikus yang telah dibekukan selama 16 tahun. Para saintis tidak belajar untuk memulihkan "penjelajah kutub", tetapi anda boleh mengklonkannya.
Dan sedikit mengenai molekul yang paling unik
- 10 bilion kilometer, dari bumi ke Pluto dan sebaliknya - ini adalah panjang DNA manusia, jika terurai.
- Ia boleh mencetak seluruh genom manusia dengan kelajuan 8 aksara sesaat, bekerja 8 jam sehari, selama 50 tahun.
- Semua maklumat di dunia yang disimpan dalam format digital boleh dimuatkan dalam dua gram DNA.
- Pada cakera keras "abadi" yang disimpan di stesen angkasa, sekiranya berlaku bencana, DNA orang terkenal termasuk Stephen Hawking dan Lance Armstrong diletakkan.
- Di setiap sel badan kita, setiap molekul DNA menjalani pelbagai kerosakan kira-kira sejuta kali sehari. Walau bagaimanapun, kita masih hidup - oh, keajaiban!
Untuk meringkaskan
Walaupun kejayaan biologi molekul dan pengetahuan kita tentang DNA, manusia masih belum tahu jawapan kepada banyak soalan. Siapa tahu apa penemuan yang menanti kita pada masa akan datang, akan umat manusia menyingkirkan penyakit keturunan dan penuaan akan dikalahkan ...