Sa modernong pamayanang pang-agham, mayroong maraming mga teorya tungkol sa pamamaraan ng pagpapadala ng impormasyon mula sa mga magulang hanggang sa mga inapo: mula sa alon hanggang futuristic na uri ng mga supermind na grupo. Gayunpaman, ang katotohanan na ito ay mga molekula ng DNA na ang materyal na batayan para sa pagpapatuloy ng mga organismo ay hindi nagiging sanhi ng kontrobersya. Ang pag-unawa kung paano nabuo ang ebidensya sa pamayanang pang-agham tungkol sa genetic na papel ng DNA at kung ano ang mga ito ay ang layunin ng artikulong ito.
Isang kaunting teorya para sa mga hindi biologist
Upang maunawaan ang paksa at ang tunay na kakanyahan ng katibayan ng papel ng DNA sa pagmamana, naalala natin ang ilang mga pangkalahatang konsepto at termino na ginamit sa teksto. Ang mga mololohikal na biologist at iba pang mga propesyonal na biologist ay maaaring hindi basahin ang bahaging ito - ang mga konsepto ay ibinibigay sa isang pinasimple na bersyon para sa interesadong bahagi ng mga mambabasa. Bagaman ang modernong dalubhasa sa biyolohiya ngayon ay lumaki nang labis na ang isang propesyonal na environmentalist ay hindi palaging masisira upang maunawaan ang kakanyahan ng mga mekanismo ng ebolusyon, at ang mga detalye ng pag-unlad ng isang palaka embryo ay hindi naiintindihan ng mga botanista. Kaya, ito ang mga termino:
- Ang DNA (deoxyribonucleic acid) at RNA (ribonucleic acid) ay mahaba at malalaking molekula na binubuo ng mga monomer - nucleotides.
- Ang DNA at RNA ay tinatawag na mga nucleic acid.
- Ang DNA at RNA ay nabuo sa pamamagitan lamang ng apat na mga nucleotide (tatlong magkatulad, isang magkakaiba sa DNA at RNA) - ang mga nucleotides ay pandaigdigan para sa lahat ng mga nabubuhay na bagay sa planeta. Ito ay mga kumplikadong organikong compound mula sa isang pangkabuhayan na base, isang nalalabi na karbohidrat, at posporiko. Tinatawag silang adein, guanine, thymine at cytosine (uracil).
- Ang mga nukleotides ay bumubuo ng mga triplets - nag-encode sila ng isang amino acid sa dalawampu.
- Ang mga triplets ay bumubuo ng mga chain sa komposisyon ng mga nucleic acid, na tumutugma sa isang kadena ng mga amino acid o isang tiyak na protina. Ang mga protina ay ang batayan ng buhay sa planeta, sila ay tiyak at natatangi.
- Ang isang gene ay isang piraso ng nucleic acid na responsable para sa isang protina.
- Genome - ang kabuuan ng lahat ng genetic material ng katawan.
Kaunting kasaysayan
Ang Swiss biologist na si F. Miescher noong 1869 ay nakakita ng mga kadena sa nuclei ng mga selula ng pus (leukocytes), na tinawag niyang mga nucleic acid.
Aleman A. Kassel bilang isang biochemist kinakalkula ang kanilang komposisyon: asukal, posporiko acid at limang mga uri ng mga nitrogenous base. Napatunayan niya noong 1891 na mayroong dalawang nucleic acid - DNA at RNA. Sa panahon mula sa mga pagtuklas na ito hanggang 1953, ang mga pag-aaral ay isinagawa sa komposisyon ng kemikal at samahan ng istruktura ng mga nucleic acid. Ang mga sikat na apelyido ng panahong ito ay F. Leuven, A. Todd, E. Chargaff. Ang mga eksperimento na sinimulan ni F. Griffith (1928) at ipinagpatuloy ni O. Avery, C. MacLeod, at M. McCarthy (1944), ay nagbibigay ng katibayan ng papel ng DNA sa paglilipat ng impormasyon sa genetic, higit pa sa paglaon. Noong 1953, iminungkahi ng mga Amerikano na si J. Watson at F. Crick ang isang modelo ng istraktura ng DNA sa anyo ng isang dobleng baluktot na helix, na kilala rin sa isang mag-aaral. Iyon lang, ipinanganak ang molekulang biology!
Mula sa protina hanggang DNA
Sa oras na iyon sa oras, ang mga nucleic acid ay tila kakaibang materyal sa nucleus ng isang cell. Para sa kung ano ang kinakailangan ng mga pormasyong ito, hindi nila alam, at mas kaunti ay hindi naghahanap ng katibayan ng genetic na papel ng mga nucleic acid. Ang mga protina na binubuo ng mga amino acid at pagkakaroon ng isang mas kumplikadong istraktura ng kemikal ay natuklasan na. Ito ay mga protina na itinuturing na mga tagadala ng impormasyon ng namamana.
Ang materyal na nagdadala ng impormasyon na namamana ay ang unang nagdududa sa bacteriologist ng Ingles na si F. Griffith noong 1928. At kahit na hindi siya makapagbigay ng katibayan na katibayan ng genetic na papel ng DNA, ang kanyang mga eksperimento ay karapat-dapat pansin.
Griffith pneumococcal strain
Si Frederick Griffith, isang bacteriologist mula sa Inglatera, ay nahawahan ng mga daga na may mga virus ng Pneutnococcus pneumoniae, na nagdulot ng pulmonya sa kanila, at namatay ang mga hayop. Ang pneumococci ay umiiral sa dalawang anyo - nakakahawa (virulent) at hindi nakakahawang (nakakahilo). Ang mga form na ito ay madaling makilala. Ang Virulent pneumococcus ay may mucopolysaccharide capsule na pinoprotektahan ang cell. Ang mga Avirulent na kapsula ay walang at hindi maaaring ipagtanggol ang kanilang sarili laban sa mga selula ng resistensya ng mouse, samakatuwid, ang mga daga ay hindi nagkakaroon ng pneumonia. Ang postulate ng oras na iyon: ang pinainit na virulent na pneumococcus ay nagiging avirulent. Ang isang biologist ay nakakaapekto sa mga daga na may pinaghalong isang pinainit na virulent na pilay at mabuhay na avirulent (capsule-free). Ang mga daga ay namamatay. Sa kanilang mga katawan, natuklasan ng siyentipiko ang pneumococci na may isang capsule na shell. Konklusyon ni Griffith: mula sa patay na virulent na pneumococci patungo sa pamumuhay, ngunit ang mga form na walang kape, isang bagay ay ipinapadala (isang "nagbabago na ahente") na "nagbabago" ng mga nabubuong anyo sa mga birtud na may isang nakapirming katangian bilang namamana (pneumococci mabilis na dumami: ang mga natagpuan niya sa mga bangkay Mice - ang daang henerasyon ng una). At dahil ang mga virus ay wala sa istraktura maliban sa mga nucleic acid (DNA at RNA), ito ay talagang F. Griffith na nagmamay-ari ng unang ebidensya ng genetic na papel ng DNA at RNA, bagaman tinawag niya silang "nagbabago na ahente". Alalahanin na nangyari ito noong 1928.
Eksperimentong katibayan para sa papel ng DNA sa paglipat ng impormasyon
Halos ang parehong bagay na ginawa ni Griffith, nang walang mahinang mga daga, ay ginawa noong 1944 nina O. T. Avery, K. M. MacLeod, at M. McCarthy. Sa Rockefeller Institute for Medical Research sa New York, nakakuha sila sa vitro (sa vitro) isang purong pagbabago ng ahente ni Griffith mula sa pinatay na mga form na pinagsama at pinaghalong muli, muli sa vitro, na may mga avirulent form. Natanggap ang mga encapsulated na mga pathogen. At pagkatapos ay pinag-aralan namin ang komposisyon ng parehong ahente na ito. Sa una, napatunayan nila na hindi ito protina, at sa sarili na ito ay mayroon nang pagbabago. Kaya, pagkatapos ay natapos nila na ang ahente na ito ay nucleic acid. Ang mga eksperimentong Amerikano ay direktang katibayan ng genetic na papel ng DNA sa paghahatid ng impormasyon ng namamana. Ngunit hindi lamang ang isinasaalang-alang ng agham ang mga klasiko.
Ang pangalawa ng klasikong katibayan para sa genetic na papel ng DNA
Ang una nating inilarawan - ito ang mga eksperimento ng Avery - MacLeod - M. McCarthy.
Mga Classics ng biology - dalawa pang mga eksperimento bilang direktang katibayan ng genetic na papel ng DNA. Ang paglalarawan ay nabawasan hanggang sa puntong.
Natanggap ng Amerikanong geneticistang si Alfred Hershey ang Nobel Prize (1969) para sa mga eksperimentong ito. Ang isang kagiliw-giliw na serye ng mga eksperimento nina Hershey at Martha Chase, na isinagawa noong 1952 sa University of Washington sa St. Louis na may mga bakterya at bacteriophage na may label na may radioactive na posporus at asupre. Ang kanilang mga natuklasan na ito ay ang bacteriophage DNA na tumagos sa bakterya at nagbibigay ng bagong mga bacteriophages ay isang klasikong patunay ng genetic na papel ng DNA.
Pangatlong karanasan
Ang Alochemistang Aleman-Amerikano na si Heinz Ludwig Frenkel-Konrat ay tumanggap ng Lasker Prize (1958) para sa kanyang pananaliksik. Sa University of California noong 1957, nagsagawa siya ng mga eksperimento sa virus na mosaic ng tabako. Ang kanilang pamamaraan ay katulad ng mga Griffith. Ang kanyang nagawa ay napatunayan niya ang pakikilahok ng RNA sa paghahatid ng impormasyon ng namamana.
Kagiliw-giliw na modernong katibayan
Ang modernong molekular na biyolohiya at genetika ay patuloy na nagbibigay sa amin ng mga bagong katibayan ng genetic na papel ng DNA. Ang ilang mga kagiliw-giliw, hindi inaasahan at kamangha-manghang mga katotohanan mula sa mga pag-aaral ng modernong agham, na sa isang paraan o sa iba pang nagpapatunay na ang papel ng DNA sa pagbuo ng isang organismo, ay ibinibigay sa ibaba.
Noong 2007, nagawa ng mga siyentipiko na ihiwalay ang isang bahagi ng amphibian DNA, na responsable para sa pagbuo ng mata. Ngayon may mga salamander na may mga mata sa kanilang mga paa at buntot.
Sa genome ng mga kambing, ang mga siyentipiko ay nagtanim ng spider gene na responsable para sa protina ng web, bilang isang resulta ng protina na ito ay lumitaw sa gatas ng mga kambing. Matapos ang espesyal na pagproseso at pagkuha ng protina mula sa gatas, nabuo ang sutla ng spider.
Ang Dutch ay nagtaas ng mga baka na may pantao na tao na responsable para sa isang tiyak na protina ng gatas ng mga kababaihan - lactoferrin. Ang protina na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pangunahing kaligtasan sa sakit ng mga sanggol. Ang pagsusulit ng gatas ng baka ay patuloy, ngunit ang mga prospect para sa paggamit nito sa gamot ay kahanga-hanga.
Ang pagdaragdag ng piglet embryo gene na may fluorescent jellyfish protein gene, ang mga siyentipiko ay lumago ng dalawang berdeng piglet.
Noong 2008, kumalat ang mundo ng balita ng kapanganakan ng isang bata na may isang artipisyal na binagong genome. Nangyari ito sa London, kung saan sumang-ayon ang isang babae sa isang eksperimento dahil sa natuklasang genetic abnormalities sa genome ng embryo.
Ang mga chimera ng tao ay umiiral. Sa isang pagsusuri sa DNA sa 2002 para sa pag-anak, ipinakita ng isang pagsubok na ang American Lydia Fairchild ay hindi ang ina ng kanyang hindi pa isinisilang na anak. Paulit-ulit ang mga pag-aaral, ngunit ang pagtatasa ay nagpakita ng parehong mga resulta. Ito ay lumitaw na ang katawan ni Lydia ay lumaki mula sa dalawang itlog, na pinagsama ng iba't ibang tamud at pinagsama sa mga unang yugto ng ontogenesis. Samakatuwid, ang kanyang katawan ay binubuo ng mga tisyu at mga cell na may ibang hanay ng mga kromosom.
Alam ng lahat ang tungkol sa pagsusuri sa DNA para sa pag-anak o sa hudisyal na kasanayan. Ngunit ang mga pagsubok sa DNA ay ginagamit din upang mapatunayan ang mga produkto para sa pagiging tunay. Halimbawa, maaari kang magtakda ng isang lugar ng pagtitipon para sa mga caviar o ubas para sa masarap na alak.
Mayroong 4 na pamilya sa mundo na ang mga miyembro ay walang mga fingerprint. Ang Adermatoglyphia ay sanhi ng isang bihirang mutation ng isang solong gene.
Ang paghahalili ng pagtulog at pagkagising sa mga tao ay kumokontrol sa hDEC2 gene; ang pagbago nito ay binabawasan ang pangangailangan para sa pagtulog sa 4 na oras.
Ang Cryogenetics ay matagumpay sa pag-clone ng isang mouse na na-frozen sa loob ng 16 taon. Ang mga siyentipiko ay hindi natutunan upang mabuhay ang "mga polar explorers", ngunit maaari mong clone ang mga ito.
At kaunti tungkol sa pinaka natatanging molekula
- 10 bilyong kilometro, mula sa lupa hanggang Pluto at kabaligtaran - ito ang haba ng DNA ng tao, kung mabulok.
- Posible na mai-print ang buong genome ng tao sa bilis ng 8 character bawat segundo, nagtatrabaho 8 oras sa isang araw, para sa 50 taon.
- Ang lahat ng impormasyon sa mundo na naka-imbak sa digital na format ay maaaring magkasya sa dalawang gramo ng DNA.
- Sa "walang kamatayang" hard drive na nakaimbak sa puwang ng espasyo, kung sakaling isang sakuna, ang DNA ng mga sikat na tao, kasama na sina Stephen Hawking at Lance Armstrong, ay inilalagay.
- Sa bawat cell ng ating katawan, ang bawat molekula ng DNA ay sumasailalim sa iba't ibang mga pinsala sa halos isang milyong beses sa isang araw. Gayunpaman, buhay pa rin tayo - oh, isang himala!
Upang buod
Sa kabila ng mga tagumpay ng biyolohikal na biyolohiya at ating kaalaman tungkol sa DNA, hindi pa alam ng sangkatauhan ang mga sagot sa maraming mga katanungan. Sino ang nakakaalam kung ano ang mga pagtuklas na naghihintay sa atin sa hinaharap, aalisin ng sangkatauhan ang mga namamana na sakit at matatalo ang matatanda ...