Modern bilim toplumunda, ebeveynlerden torunlara bilgi aktarma yöntemi hakkında birkaç teori vardır: dalgadan fütüristik üst gruplara. Bununla birlikte, organizmaların sürekliliği için maddi temel olan DNA molekülleri olması tartışmaya neden olmaz. Bilimsel toplulukta DNA'nın genetik rolü hakkında kanıtların nasıl oluşturulduğunu ve bu makalenin amacını anlamak.
Biyolog olmayanlar için biraz teori
Konuyu ve kalıtımdaki DNA'nın rolünün kanıtının özünü anlamak için, metinde kullanılan bazı genel kavramları ve terimleri hatırlıyoruz. Moleküler biyologlar ve diğer profesyonel biyologlar bu bölümü okuyamayabilir - kavramlar, okuyucuların ilgilenen kısmı için basitleştirilmiş bir versiyonda verilmiştir. Her ne kadar günümüzde biyolojideki modern uzmanlık alanı o kadar artmış olsa da, profesyonel bir çevrecinin evrimsel mekanizmaların özünü anlamaktan her zaman geçmeyeceği ve bir kurbağa embriyosunun gelişiminin özellikleri botanikçiler tarafından açıkça anlaşılmadığı halde. Yani, bunlar terimlerdir:
- DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit), monomer-nükleotitlerden oluşan uzun ve büyük moleküllerdir.
- DNA ve RNA, nükleik asitler olarak adlandırılır.
- DNA ve RNA, yalnızca dört nükleotit (üçü özdeş, biri DNA ve RNA'da farklı) tarafından oluşturulur - nükleotitler, gezegendeki tüm canlılar için evrenseldir. Bunlar azotlu bir baz, bir karbonhidrat kalıntısı ve fosforik asitten elde edilen karmaşık organik bileşiklerdir. Bunlar adein, guanin, timin ve sitozin (uracil) olarak adlandırılır.
- Nükleotitler üçüz oluşturur - bunlar yirmi bir amino asidi şifreler.
- Üçüzler, bir amino asit zincirine veya bir spesifik proteine karşılık gelen nükleik asitlerin bileşiminde zincirler oluşturur. Proteinler gezegendeki yaşamın temelidir, bunlar özel ve benzersizdir.
- Bir gen, bir proteinden sorumlu olan bir nükleik asit parçasıdır.
- Genom - Vücudun tüm genetik materyallerinin toplamı.
Biraz tarih
İsviçreli biyolog F. Miescher, 1869'da nükleik asit olarak adlandırdığı irin hücrelerinin çekirdeğinde (lökosit) zincir gördü.
Bir biyokimyacı olarak Alman A. Kassel kompozisyonunu hesapladı: şeker, fosforik asit ve beş çeşit azotlu baz. 1891'de iki nükleik asit olduğunu kanıtladı - DNA ve RNA. Bu keşiflerden 1953 yılına kadar olan sürede, nükleik asitlerin kimyasal bileşimi ve yapısal organizasyonu üzerine çalışmalar yürütülmüştür. Bu dönemin ünlü soyadları F. Leuven, A. Todd, E. Chargaff. F. Griffith (1928) tarafından başlatılan ve O. Avery, C. MacLeod ve M. McCarthy (1944) tarafından sürdürülen deneyler, DNA'nın genetik bilginin aktarılmasındaki rolünün, daha sonra bununla ilgili kanıtlarını sağlamıştır. 1953'te Amerikalılar J. Watson ve F. Crick, bir okul çocuğu tarafından bile bilinen çift bükümlü bir sarmal biçiminde bir DNA yapısı modeli önerdi. İşte bu, moleküler biyoloji doğdu!
Proteinden DNA'ya
Zamanın bu noktasında, nükleik asitler, bir hücre çekirdeğindeki garip bir malzemeye benziyordu. Bu oluşumların ihtiyaç duyduğu şey için, bilmiyorlardı ve hatta daha azı nükleik asitlerin genetik rolüne dair kanıt aramıyorlardı. Amino asitlerden oluşan ve daha karmaşık bir kimyasal yapıya sahip olan proteinler zaten keşfedilmiştir. Kalıtsal bilgilerin taşıyıcıları olarak kabul edilen proteinlerdi.
Kalıtsal bilgi taşıyan materyal, 1928'de İngiliz bakteriyolog F. Griffith'ten şüphe eden ilk kişi olmuştur. DNA'nın genetik rolü konusunda ikna edici kanıtlar sunamamasına rağmen, deneyleri dikkati hak ediyor.
Griffith pnömokok suşları
İngiltere'den bir bakteriyolog olan Frederick Griffith, farelere Pneutnococcus pneumoniae virüsü bulaştırdı, bu da zatürreye neden oldu ve hayvanlar öldü. Pnömokoklar iki şekilde bulunur - bulaşıcı (virülent) ve bulaşıcı olmayan (avirulent). Bu formları ayırt etmek kolaydır. Virulent pneumococcus, hücreyi koruyan mukopolisakkarit kapsülüne sahiptir. Avirulent kapsüller kendilerini fare immün hücrelerine karşı savunmazlar ve savunamazlar, bu nedenle fareler zatürre geliştirmez. O zamanın varsayımı: ısıtılmış virulent pneumococcus avirulent olur. Bir biyolog, farelere, ısıtılmış bir virülan suş ve canlı avirulent (kapsülsüz) karışımı ile enfekte eder. Fareler ölüyor. Bedenlerinde, bilim adamı, kapsül püskülü ile canlı pnömokok keşfeder. Griffith'in sonucu: ölü virülan pnömokoklardan yaşamaya, ancak kapsülsüz formlara kadar, avirulent formları kalıtımsal olarak sabit bir özniteliği olan (pnömokoklar hızla çarpılır) virülan formlarına dönüştüren bir şey (bir "dönüştürücü ajan") fareler - ilk yüzüncü nesil). Ve virüslerin nükleik asitler (DNA ve RNA) dışında yapıda bir şeyleri olmadığından, DNA ve RNA'nın genetik rolünün ilk kanıtına sahip olan ve bunlara “dönüştürücü ajan” denmesine rağmen, F. Griffith'tir. Bunun 1928'de olduğunu hatırlayın.
Bilgi aktarımında DNA'nın rolü ile ilgili deneysel kanıtlar
Neredeyse Griffith'in yaptığı fakir fare olmadan, 1944'te O. T. Avery, K.M. MacLeod ve M. McCarthy tarafından yapıldı. New York'taki Rockefeller Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nde, in vitro (in vitro) Griffith saf bir transforme edici ajanı öldürülmüş virulent formlarından elde etmiş ve tekrar in vitro olarak avirulent formlarıyla karıştırmıştır. Kapsüllenmiş patojenleri aldı. Sonra da aynı ajanın bileşimini inceledik. İlk başta, bunun protein olmadığını ve kendi başına bir yenilik olduğunu kanıtladılar. O zaman bu ajanın nükleik asit olduğu sonucuna vardılar. Bu Amerikan deneyleri, kalıtsal bilgilerin aktarılmasında DNA'nın genetik rolünün doğrudan kanıtıdır. Ancak bilimin klasikleri dikkate aldığı tek şey değil.
DNA'nın genetik rolü için klasik kanıtların ikincisi
Daha önce tanımladığımız ilk - bunlar Avery - MacLeod - M. McCarthy'nin deneyleri.
Biyoloji klasikleri - DNA'nın genetik rolünün doğrudan kanıtı olarak iki deney daha. Açıklama noktaya indirgenmiştir.
Amerikalı genetikçi Alfred Hershey bu deneyler için Nobel Ödülü'nü (1969) aldı. 1952'de St. Louis'deki Washington Üniversitesi'nde radyoaktif fosfor ve kükürt ile etiketli bakteri ve bakteriyofajlar ile yapılan Hershey ve Martha Chase tarafından yapılan ilginç bir dizi deney. Onların bakterilere nüfuz eden ve yeni bakteriyofajlara yol açan bakteriyofaj DNA olduğu bulguları, DNA'nın genetik rolünün klasik bir kanıtıdır.
Üçüncü deneyim
Alman Amerikalı biyokimyacı Heinz Ludwig Frenkel-Konrat araştırması nedeniyle Lasker Ödülü'nü (1958) aldı. 1957'de Kaliforniya Üniversitesi'nde tütün mozaik virüsü ile ilgili deneyler yaptı. Programları Griffith olanlara benziyor. Onun başarısı, RNA'nın kalıtsal bilgilerin iletilmesine katılımını kanıtlamasıdır.
İlginç modern kanıtlar
Modern moleküler biyoloji ve genetik bize sürekli DNA'nın genetik rolünün yeni kanıtlarını sunar. DNA'nın bir organizmanın oluşumundaki rolünü kanıtlayan modern bilimin çalışmalarından bazı çok ilginç, beklenmedik ve etkileyici gerçekler aşağıda verilmiştir.
2007'de, bilim adamları göz oluşumundan sorumlu olan amfibi DNA'nın bir kısmını izole edebildiler. Bugün ayaklarında ve kuyruğunda gözleri olan semenderler zaten var.
Keçiler genomunda, bilim adamları, web proteinden sorumlu olan örümcek genini, keçilerin sütünde ortaya çıkan bu proteinin bir sonucu olarak yerleştirmişlerdir. Özel işlemden ve proteinin sütten çıkarılmasından sonra, örümcek ipeği oluşur.
Hollandalı, kadınların belirli bir süt proteininden sorumlu olan insan geniyle inek yetiştirdi - laktoferrin. Bu protein, bebeklerin birincil bağışıklığında önemli bir rol oynar. İnek sütünün testi devam eder, ancak tıpta kullanımı için beklentiler etkileyicidir.
Piglet embriyo genini floresan denizanası protein geni ile takviye eden Çinli bilim adamları iki yeşil ışıklı domuzcuk yetiştirdiler.
2008 yılında, dünya yapay olarak değiştirilmiş bir genom ile bir çocuğun doğum haberi yayıldı. Bu, bir kadının embriyo genomunda bulunan genetik anormallikler nedeniyle bir deneyi kabul ettiği Londra'da gerçekleşti.
İnsan kimeraları var. 2002 babalık testi için yapılan bir DNA testinde, Amerikan Lydia Fairchild'in doğmamış çocuğunun annesi olmadığını gösterdi. Çalışmalar tekrar edildi, fakat analiz aynı sonuçları gösterdi. Lydia'nın vücudunun farklı spermlerle döllenen ve ontogenezin erken aşamalarında birleştiği iki yumurtadan oluştuğu ortaya çıktı. Bu nedenle vücudu farklı kromozom grubuna sahip doku ve hücrelerden oluşur.
Babalık veya adli pratikte herkesin DNA testi hakkında bilgisi var. Ancak, orijinal ürünler için doğrulamak için DNA testleri de kullanılmaktadır. Örneğin, havyar veya üzüm şarapları için bir toplama yeri ayarlayabilirsiniz.
Dünyada, üyeleri parmak izi olmayan 4 aile var. Adermatoglyphia, tek bir genin nadir görülen bir mutasyonundan kaynaklanır.
İnsanlarda uyku ve uyanıklık değişimi hDEC2 genini kontrol eder, mutasyonu uyku ihtiyacını 4 saate düşürür.
Kriyojenetik, 16 yıldır donmuş bir fareyi klonlamakta başarılı olmuştur. Bilim adamları “kutupsal kaşifleri” canlandırmayı öğrenmediler, ama onları klonlayabilirsiniz.
Ve en eşsiz molekül hakkında biraz
- 10 milyar kilometre, dünyadan Plüton'a ve tam tersi - ayrışırsa insan DNA'sının uzunluğu budur.
- Tüm insan genomunu saniyede 8 karakter hızında, 50 saat boyunca günde 8 saat çalışarak basmak mümkündür.
- Dünyadaki dijital formatta depolanan tüm bilgiler iki gram DNA'ya sığabilir.
- Uzay istasyonunda depolanan "ölümsüz" sabit diskte, bir felaket durumunda, Stephen Hawking ve Lance Armstrong da dahil olmak üzere ünlü kişilerin DNA'sı yerleştirilir.
- Vücudumuzun her hücresinde, her DNA molekülü günde yaklaşık milyon kez çeşitli hasarlara maruz kalır. Ancak, biz hala hayattayız - oh, bir mucize!
Özetlemek
Moleküler biyolojideki başarılara ve DNA hakkındaki bilgimize rağmen, insanoğlu henüz pek çok sorunun cevabını bilmiyor. Gelecekte bizi ne keşifler beklediğini kim bilir, insanlık kalıtsal hastalıklardan kurtulur ve yaşlanma yenilir ...