У савременој научној заједници постоји неколико теорија о начину преношења информација од родитеља до потомака: од таласа до футуристичког типа група супермоћи. Међутим, чињеница да су молекули ДНК материјална основа за континуитет организама не изазива полемику. Разумевање формирања доказа у научној заједници о генетској улози ДНК и какве су оне, сврха је овог чланка.
Мало теорије за не биологе
Да бисмо разумели предмет и саму суштину доказа о улози ДНК у наследности, подсетимо се само неких општих појмова и термина коришћених у тексту. Молекуларни биолози и други професионални биолози не могу прочитати овај део - концепти су дати у поједностављеној верзији за заинтересовани део читалаца. Иако је данашња модерна специјализација из биологије толико порасла да се професионални еколог неће увек пробити до разумевања суштине еволуцијских механизама, а ботаничари специфичност развоја ембрија жабе недвосмислено не разумеју. Дакле, ово су појмови:
- ДНК (деоксирибонуклеинска киселина) и РНА (рибонуклеинска киселина) су дуги и велики молекули који се састоје од мономера - нуклеотида.
- ДНК и РНК називају се нуклеинским киселинама.
- ДНК и РНА су формирани од само четири нуклеотида (три идентична, један различит у ДНК и РНА) - нуклеотиди су универзални за сва жива бића на планети. То су сложена органска једињења из азотне базе, угљених хидратних остатака и фосфорне киселине. Они се називају адеин, гванин, тимин и цитозин (урацил).
- Нуклеотиди формирају тројке - кодирају једну аминокиселину од двадесет.
- Триплети формирају ланце у саставу нуклеинских киселина, што одговара ланцу аминокиселина или једном специфичном протеину. Протеини су основа живота на планети, специфични су и јединствени.
- Ген је део нуклеинске киселине који је одговоран за један протеин.
- Геном - укупност свих генетских материјала тела.
Мало историје
Швајцарски биолог Ф. Миесцхер 1869. године видео је ланце у језграма гнојних ћелија (леукоцити), које је назвао нуклеинским киселинама.
Немац А. Кассел као биохемичар израчунао је њихов састав: шећер, фосфорну киселину и пет сорти азотних база. Он је 1891. године доказао да постоје две нуклеинске киселине - ДНК и РНА. У периоду од ових открића до 1953. године, вршена су истраживања о хемијском саставу и структури организације нуклеинских киселина. Позната презимена овог периода су Ф. Леувен, А. Тодд, Е. Цхаргафф. Експерименти које је започео Ф. Гриффитх (1928), а наставили О. Авери, Ц. МацЛеод и М. МцЦартхи (1944), пружили су доказе о улози ДНК у преношењу генетских информација, о чему више касније. 1953. Американци Ј. Ватсон и Ф. Црицк предложили су модел структуре ДНК у облику двоструко уплетене спирале, који је чак био познат и школарцу. То је то, молекуларна биологија је рођена!
Од протеина до ДНК
У том тренутку нуклеинске киселине су изгледале као чудан материјал у језгру ћелије. За шта су ове формације потребне, нису знали, а још мање нису тражили доказе о генетској улози нуклеинских киселина. Протеини који се састоје од аминокиселина и имају сложенију хемијску структуру већ су откривени. Управо су протеини сматрани носиоцима наследних информација.
Материјал који садржи наследне податке први је сумњао у енглески бактериолог Ф. Гриффитх 1928. године. И иако није могао да пружи убедљиве доказе о генетској улози ДНК, његови експерименти заслужују пажњу.
Гриффитх пнеумококни сојеви
Фредерицк Гриффитх, бактериолог из Енглеске, заразио је мишеве вирусима Пнеутноцоццус пнеумониае, који су код њих изазвали упалу плућа, а животиње су угинуле. Пнеумококи постоје у два облика - заразни (вирулентни) и неинфективни (авирулентни). Ове форме је лако разликовати. Вирулентни пнеумокок има мукополисахаридну капсулу која штити ћелију. Авирулентне капсуле немају и не могу се бранити од мишјих имуних ћелија, стога мишеви не развијају упалу плућа. Постулат тог времена: загрејани вирулентни пнеумокок постаје авирулентан. Биолог инфицира мишеве смешом загрејаног вирулентног соја и живог авирулентног (без капсула). Мишеви умиру. У њиховим телима научник открива живе пнеумококе са шкољком капсуле. Гриффитхов закључак: од мртвих вирулентних пнеумокока до живих, али облика без капсула, нешто се преноси („трансформаторско средство“) које „трансформира“ авирулентне облике у вирулентне са фиксним атрибутом као наследни (пнеумококи се брзо множе: они које је пронашао у лешевима). мишеви - стота генерација првих). А пошто вируси немају ништа по структури осим нуклеинских киселина (ДНК и РНК), заправо је Ф. Гриффитх први власник генетске улоге ДНК и РНК, иако их је назвао "трансформаторским агенсом". Подсјетимо да се то догодило 1928. године.
Експериментални докази о улози ДНК у преносу информација
Готово исту ствар коју су Гриффитх урадили, само без лоших мишева, 1944. су урадили О. Т. Авери, К. М. МацЛеод и М. МцЦартхи. На Роцкефеллеровом институту за медицинска истраживања у Њујорку, добили су ин витро (ин витро) чисто Гриффитово трансформирајуће средство из убијених вирулентних облика и помешали га, опет ин витро, са авирулентним облицима. Примљени инкапсулирани патогени. А онда смо проучавали састав истог средства. У почетку су доказали да то није протеин и да је то само по себи иновација. Па, онда су дошли до закључка да је ово средство нуклеинска киселина. Ови амерички експерименти директни су доказ генетске улоге ДНК у преношењу наследних информација. Али нису једини које наука сматра класиком.
Други од класичних доказа за генетску улогу ДНК
Први који смо већ описали - то су експерименти Авери - МацЛеод - М. МцЦартхи.
Класика биологије - још два експеримента као непосредни доказ генетске улоге ДНК. Опис се своди на тачку.
Амерички генетичар Алфред Херсхеи добио је Нобелову награду (1969) за ове експерименте. Занимљив низ експеримената Херсхеи-а и Мартха Цхасе-а, обављених 1952. године на Универзитету Васхингтон у Ст. Лоуису, са бактеријама и бактериофазима означеним радиоактивним фосфором и сумпором. Њихова открића да је бактериофаг ДНК тај који продире у бактерије и ствара нове бактериофаге класичан је доказ генетске улоге ДНК.
Треће искуство
Немачко-амерички биохемичар Хеинз Лудвиг Френкел-Конрат добио је Ласкерову награду (1958) за своје истраживање. На Калифорнијском универзитету 1957. године, спровео је експерименте са вирусом дуванског мозаика. Њихова шема је слична Гриффитховим. Његово достигнуће је то што је доказао учешће РНА у преношењу наследних информација.
Занимљиви модерни докази
Савремена молекуларна биологија и генетика стално нам пружају нове доказе о генетској улози ДНК. Неке врло занимљиве, неочекиване и импресивне чињенице из студија савремене науке, које на овај или онај начин доказују улогу ДНК у стварању организма, дате су у наставку.
У 2007. години научници су успели да изолују део ДНК водоземаца, који је одговоран за формирање ока. Данас већ постоје саламандери са очима на ногама и репу.
Научници су у геном коза уградили пауков ген одговоран за мрежни протеин, што је последица тога што се тај протеин појавио у млеку коза. Након специјалне обраде и екстракције протеина из млека, формира се паукова свила.
Холанђани су узгајали краве с људским геном одговорним за специфични млечни протеин жена - лактоферин. Овај протеин игра важну улогу у примарном имунитету одојчади. Испитивање крављег млека се наставља, али изгледи за његову употребу у медицини су импресивни.
Допуњавајући ген ембриона прасади флуоресцентним геном протеина медузе, кинески научници узгајали су две прасади у зеленој боји.
2008. године светом је проширила вест о рођењу детета са вештачки модификованим геномом. То се догодило у Лондону, где је жена пристала на експеримент због откривених генетских абнормалности у геному ембриона.
Људске химере постоје. У ДНК тесту за очинство 2002. године, тест је показао да Американка Лидиа Фаирцхилд није мајка свог нерођеног детета. Студије су се понављале, али анализа је показала исте резултате. Показало се да се Лидијино тело развило из два јајашца, оплођена различитом спермом и спојила се у раним фазама онтогенезе. Стога се њено тело састоји од ткива и ћелија са различитим сетом хромозома.
Сви знају за ДНК тестирање на очинство или у судској пракси. Али ДНК тестови се такође користе за верификацију аутентичности производа. На пример, можете поставити место окупљања кавијара или грожђа за фино вино.
На свету постоје 4 породице чији чланови немају отиске прстију. Адерматоглифија је изазвана ретком мутацијом једног гена.
Наизменичење сна и будности код људи контролише гДЕЦ2 ген; његова мутација смањује потребу за сном на 4 сата.
Криогенетика је успела у клонирању миша који је смрзнут 16 година. Научници нису научили да оживљавају „поларне истраживаче“, али можете их клонирати.
И мало о најуникатнијем молекули
- 10 милијарди километара, од земље до Плутона и обрнуто - то је дужина људске ДНК, ако се разложи.
- Могуће је штампати цео људски геном брзином од 8 знакова у секунди, радећи 8 сати дневно, током 50 година.
- Све информације у свету које се чувају у дигиталном формату могу се уклопити у два грама ДНК.
- На „бесмртном“ чврстом диску смештеном у свемирској станици, у случају катастрофе, налази се ДНК познатих људи, укључујући Степхена Хавкинга и Ланцеа Армстронга.
- У свакој ћелији нашег тела сваки молекул ДНК претрпи различита оштећења око милион пута дневно. Међутим, још увек смо живи - о, чудо!
Да сумирам
Упркос успесима молекуларне биологије и нашем познавању ДНК, човечанство још увек не зна одговоре на многа питања. Ко зна која нас открића очекују у будућности, хоће ли се човечанство ослободити наследних болести и старење ће бити поражено ...