Informacija, nukleotidai

DNR molekulė ir tyli genai

Visas gyvas pasaulis susideda iš ląstelių. Gyvūnai, žuvys, paukščiai, augalai, grybai, mikrobai, patys žmonės susideda iš ląstelių. Už ląstelės nėra gyvenimo. Visų gyvųjų organizmų ląstelės yra panašios struktūros, cheminės sudėties, medžiagų apykaitos, visų ląstelių daugėja dalijant. Tai labai sudėtingos struktūros, beveik visi augalai, kur dešimtys tūkstančių reakcijų praeina 1 sekundę. Deja, mes negalime kontroliuoti mūsų asmeninių ląstelių asmeninio gyvenimo. Čia jie turi neliečiamybę, kurią mes tik pradedame įveikti. Žmogus savo gyvenime vadovaujasi protu, o jo ląstelės gyvuojasi pagal savo taisykles, kurios ne visada sutampa su mūsų norais. Tačiau labai įmanoma, kad artimiausiu metu mes galime su jais rasti bendrą kalbą ir sutikti kažką svarbaus mums ir jiems.

Ląstelės centre yra branduolys, kurio viduje yra Watson-Crick dvigubo spiralinės spiralės, unikalios struktūros ir funkcijos. Visa DNR molekulė yra padalinta į mažas sritis, vadinamas genais. Tai yra elementarūs paveldimos požymiai, kurie lemia mūsų išvaizdą, lytį, intelektinį potencialą, gyvenimo trukmę ir, be to, mums suteikia platų genetiškai nustatytų patologijų diapazoną, įskaitant vėžį.

DNR molekulės tankiai supakuojamos į baltymų apvalkalus ir sudaro konglomeratus, kurie vadinami chromosomomis. Žmogaus somatinėse ląstelėse, ty jo kūno ląstelėse, yra diploidinis arba dvigubas chromosomų rinkinys. Yra 46 iš jų arba 23 poros. Kiekvienoje poroje yra visiškai identiškas informacijos rinkinys. Dalijant ląsteles, poros chromosomų skiriasi, o kiekviena ląstelė gauna visą informacijos rinkinį. Vėliau atstatomas diploidinis chromosomų rinkinys. Žmogaus lyties ląstelėse yra 23 chromosomos, tačiau kai tręšama, kai sperma ir kiaušinis suliejami, dvigubas chromosomų rinkinys yra atkurtas. Tuo pat metu yra tam tikros informacijos apie vyrą ir moterį painiavą, dėl kurios vaisius gauna ženklus, tėvus ir mamą.

Visų genų, esančių genų ląstelių chromosomų komplekse, visuma vadinama žmogaus genomu. Visame žmogaus genome yra apie 80 000 genų. DNR molekulė, galbūt, nėra tokia sudėtinga, kaip buvo iš pradžių. Ją sudaro du ilgi siūlai. Gijos susideda iš nukleotidų. Nukleotidai yra cheminiai junginiai, susidedantys iš trijų medžiagų: azoto bazės, dezoksiribozės ir fosforo rūgšties angliavandenių. Neįsivaizduojame detalių, galime sakyti, kad viso organinio pasaulio DNR susidaro tik iš keturių rūšių nukleotidų. Tai keturi raidės, keturi gyvenimo abėcėlės simboliai: adeninas (A), timinas (T), guaninas (D) ir citozinas (C). Jie yra sujungti vienas su kitu polimerų grandine, kurios ilgis yra šimtai tūkstančių nanometrų, daugiau nei 3 metrai. Šis kaitrinių siūlų ilgis leidžia ant jo užklijuoti daugiau kaip 3 milijardus nukleotidų, kurių seka ir visa genetinė informacija yra koduojami. Šios dvi gijos yra sujungtos vandenilio ryšiais ir spirališkai sukasi aplink kitą, formuojant tankią struktūrą, kurioje saugomos tiek daug paslapčių. Mokslininkai susidūrė su šių paslapčių atskleidimo problema, iššifruodama žmogaus genomą, t. Y. Izoliuoti visus genus ir nustatyti jų reikšmę. Ši užduotis atrodė neišvengiama ir neatidėliotina, o 1990 m. Prasidėjo Žmogaus genomo projektas.

Pagrindinio darbo metu buvo iššifruoti daugiau kaip 800 augalų ir gyvūnų genomų, įskaitant daugybei pavojingų bakterijų patogenų: tuberkuliozę, šleifą, skrandžio opą ir kitus. Tai labai svarbu farmakologijai. Sukurtos tinkamos vakcinacijos nuo šių ligų sukėlėjų, sukurta visa naujų vaistų grupė, skirta kovoti su paveldimomis ligomis. Šie vaistiniai preparatai yra efektyvesni už tuos, kurie anksčiau egzistavo, nes jie turi selektyvumo ir kryptingo poveikio genų ir baltymų tikslams. Galingas teigiamas impulsas buvo suteiktas molekulinei medicinai ligų genų diagnozavimo ir jų terapijos srityje, o genetinės inžinerijos metu mes stebėjome išskirtinius įvykius, kurių svarbiausias iš jų klonuojasi. Klonavimas sutaupys ir daugins nuostabius gamtos radinius, o ateityje ir žmogų.

Netikėtina perspektyva prasidėjo prieš veisėjus. Remiantis genetika, transgeniniai augalai leido smarkiai padidinti derlių pasėlių, visiškai pašalinti nuostolius nuo piktžolių ir kenkėjų, ir transgeniniai gyvūnai strike mūsų vaizduotę su jų produktyvumą, atsparumą ligoms, vaisingumui.

Kriminalistai taip pat gavo savo turimą technologiją, užtikrinančią absoliučią tikrumą nustatant asmenį labai nedideliais tiriamos medžiagos kiekiais: seilių lašeliu, plaukų dalimi, pleiskanomis ir tt Tūkstančiai nekaltų žmonių pasaulyje buvo išteisinti, o tikri nusikaltėliai gavo nusipelnę bausmę, pagrįstą Genų analizė. Buvo patikimas mechanizmas tėvystės, motinystės ir giminystės laipsnio nustatymui sprendžiant teisinės praktikos atsiradusias paveldėjimo problemas.

Buvo gauti netikėti ir unikalūs rezultatai, kuriems reikia rimto aiškinimo. Pavyzdžiui, žmogaus genomo palyginimas su mūsų artimiausio šimpanzės giminaičio genomais beveik užbaigė jų tapatybę tūkstančiais parametrų. Praktiškai jie tik šiek tiek viršija skirtingų etninių grupių žmonių skirtumus. Žmogus buvo daug arčiau gyvūnų, nei buvo galima manyti. Toks aukštas giminystės lygis atvedė mokslininkus į lauką ir reikalauja iš jų nestandartinių požiūrių ir sprendimų. Galbūt tam tikri koregavimai bus pritaikyti prie gyvosios medžiagos evoliucijos teorijos.

Genetika, įskaitant žmogaus genomo projekto vadovo F. Collinsą, įkvėpta sėkmės, parengė keletą grandiozinių prognozių artimiausiu metu. Taigi, iki 2020 m. Rinkoje turėtų atsirasti vaistų nuo diabeto, hipertenzijos, vėžio ir psichinės ligos, sukurtos remiantis genetine inžinerija, leidžiančia paveikti pažeistas ląsteles. Genų terapija gemalo ląstelių lygyje išvengs paveldimų ligų. Iki 2040 m. Bus galima suarchyvuoti atskirą žmogaus genomą ir kataloguoti genus, susijusius su senėjimo procesu. Tai padidins vidutinę žmogaus gyvenimo trukmę iki 120 metų, o ateityje jam taip pasveikins nemirtingumą. Galiausiai žmogus turės galimybę kontroliuoti savo evoliuciją. Šiose prognozėse viskas atrodo fantastinis, tačiau praeis metai, galbūt žymiai mažesni už tuos, kuriuos sako mokslininkai, viskas taps realybe ir mes pasikeisime.

Tačiau net ir šiandien DNR molekulė išlaiko dar daugiau paslapčių ir paslapčių. Gyvūnų genomo kompiuterinė analizė leido nustatyti DNR molekulių segmentų, atliekančių įvairias funkcijas, kiekybinį santykį. Čia, genetikai atrado nuostabius faktus. Pasirodo, kad daugelyje rūšių genoma koduoja tik nedidelę dalį genomo sekų. Taigi žmonėse tik apie 2% genomo koduoja baltymą, 48% genomo dalyvauja tik pradiniame kodavimo etape, o vėliau jie pašalinami iš baltymų sintezės, o daugiau nei 50% genomo sudaro nekoduojančios, kartojančios DNR sekos, Relikvių virusų fragmentų skaičius. Palyginus šiuos duomenis su gyvūnų genomais, stovinčiais skirtingų evoliucinių laiptelių stadijose, mokslininkai susidūrė su dar vienu paradoksalu. Paaiškėjo, kad gyvūnais, kurie yra žemesnėje evoliucijos stadijoje, nekoduojančios DNR frakcija yra labai maža. Procentais tai atrodo taip. Taigi bakterijose dirba beveik visa DNR, tai yra 90%, o tik 10% atrodo nenaudinga. Mielėse 68% DNR koduoja, 32% nekoduoja. Be nematodo, šis santykis yra atitinkamai 24% ir 76%. Kūnas tampa sudėtingesnis, o DNR kodavimo sričių dalis mažėja, o mums nesuprantamos informacijos dalis didėja. Čia, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio, reikėtų tikėtis priešingo rezultato. F. Krikas, laikomas "ekstra" DNR pastatas "šiukšlių", evoliucijos kaina ir mokėjimas už tolesnio tobulinimo. Nenuilstanti mokslininko valdžia daugelį metų neteko sąžiningos didelės unikalios molekulės dalies. Tačiau pastaruoju metu mokslininkai, kurie nepripažįsta autoriteto, nusprendė palaidoti "nepageidaujamos DNR" idėjos. Galimybė spręsti nekoduojančios DNR slaptumą sukėlė gyva diskusiją tarp genetikos. Buvo parašyta šimtų straipsnių šiuo klausimu, buvo pasiūlyta daug įdomių pokyčių. Buvo išreikšta nuomonė apie nekoduojančios DNR apsauginį vaidmenį, kritinės masės susidarymą, būtiną kai kurių ląstelių procesų veikimui, pjovimo linijų susidarymui ir klijavimui alternatyviuoju splicingu būdu. Pavyzdžiui, D. Mattick mano, kad nekoduojanti DNR vis dar koduoja vadinamąsias pagalbines ribonukleino rūgštis, RNR.

Mes atsidūrėme dėl silpnos dalies DNR iš kitos pusės. Buvo pasiūlyta, kad DNR molekulėje būtų įrašoma ir saugoma ne tik paveldima informacija, bet ir vadinama svarbi informacija. Kritinė informacija yra susijusi su įvykiais, kurie kelia realią grėsmę organizmo egzistavimui. Tokios informacijos ištraukimo technologija turi savo ypatumus, kurios bus aptartos toliau.

Tyrimui buvo pasirinktos įprastos sacharomicetų grupės alaus mielės . Mielės yra puikus pavyzdinis eukariotinių ląstelių objektas įvairiems biochemijos, imunologijos ir genetikos tyrimams. Mielių genetinė būklė vystėsi labai greitai, teoriškai ir taikyta daugybė darbų. Galiausiai, 1996 m., Mielių grybelių genijus Saccharomyces cerevisiae buvo visiškai sekvenuotas, o tai buvo pagrindas proveržiams mielių genų sistemoje. Tai leido tiesiogiai palyginti nukleotidų sekas jų genomose. Štai kodėl mielės buvo pasirinktos kaip mūsų tyrimo objektas.

Tokio tipo mielės yra įprastos eukariotinės, ty branduolinės, ląstelės, kurių skersmuo yra 3-7 mikronai. Grybai gali atlaikyti labai žemą temperatūrą ir netgi nepažeisti, kai jie užšaldomi, bet tik užšąla, sukeliami visi jų medžiagų apykaitos procesai. Jie geriausiai jaučiasi šiltoje aplinkoje, tačiau esant aukštesnėms nei 47 laipsnių temperatūroms jų gyvenimo procesai yra sustabdyti, o 80-100 laipsnių temperatūroje jie miršta.

Taigi, kritinės sąlygos grybai yra temperatūra beveik 80 laipsnių. Šių temperatūrų įtaka grybų Saccharomyces cerevisiae ląstelėms stebėjo nukleotidų sekos pokyčius jų DNR molekulių tyliose lokyse. Didesnis agresyvus poveikis sukelia pokyčius DNR kodavimo dalyje ir kelia pavojų šio mažo organizmo gyvybingumui.

Taigi, informacija apie nepalankias sąlygas, kurios jiems kelia grėsmę, yra užfiksuota grybelinės DNR tyliose lokyse. Be to, tai yra tokios sąlygos, kurios jam pakenkė rimtai sunaikinti, tačiau tuo pačiu metu jis sugebėjo išgyventi, išsaugodamas tokią naudingą patirtį sau. Kai tokiomis sąlygomis grybas jau žino apie savo pražūtingas pasekmes ir imasi visų priemonių, kad jų išvengti. Tas pats vyksta ir su žmogaus ląstelėmis. Mūsų kūną taip pat sudaro ląstelės, turinčios tam tikrą laisvę ir nepriklausomybę. Jie taip pat įrašo kritinę informaciją ir taip pat bando ją naudoti situacijose, kurios kelia grėsmę jų ląstelių gyvenimui. Kritiška informacija ląstelėse yra užfiksuota ne kaip smegenys, ji įrašoma pojūčiais. Kiekviena pojūtis, ar tai yra vizualiniai vaizdai, susiję su žmonėmis, pastatais, vieta, kur įvyko šie įvykiai, beveik tragedija, skonio kvapas, vidiniai pojūčiai, tokie kaip skausmas, garsas ir, žinoma, kalba, yra užfiksuoti DNR molekulėse. Asmuo išgyveno, informacija yra užregistruota ir ląstelės mano, kad, kai jis atsiduria panašiose situacijose, ši informacija padės jam išgyventi. DNR molekulės yra gana pastovūs junginiai ir gali laikyti savo informaciją tol, kol jums patinka. Todėl jo struktūroje įvardyti kritiniai įvykiai gali būti labai, labai seni.

Dėl aiškumo pabandykime parodyti pavyzdį. Tai įvyko tolimoje Persijoje. Persija buvo suformuota VI a. Pr. Kr. E. Tai buvo didžiausia Egipto imperija prie Indo upės. 332 m. Pr. E. Aleksandras Makedonui nugalėjo karaliaus Dariaus kariuomenę ir užėmė turtingą Persipolio miestą. Dėl beviltiško pasipriešinimo jis 3 dienas išleido miestą savo kareiviams už plėšimus. Miesto gyventojai baiminasi. Didingame rūmuose, savo kambaryje, jauna moteris aistringai meldėsi ir paprašė Viešpaties išgelbėti. Piktogramos buvo visur ir žvakės sudegino. Galingas smūgis surenka duris su visais užkietėjimais ir galingu kariuomenės sprogo į kambarį. Trumpai kova ir moterys, išjudinti, nuleidžiami ant grindų be sąmonės. Jis išprievartautas, giria graikų kalba, namas yra apiplėstas ir palieka. Kankinta moteris išgyveno ir be kitų dalykų, laimei ar nelaimingai, tapo nėščia. Visi šios baisios dienos jausmai: jos DNR molekulėse buvo užfiksuoti piktogramos, žvakės, graikų kalba, skausmas, barbimas. Moteris buvo saugiai pašalinta iš naštos ir perduota visa informacija savo vaikui. Keliaudami po keletą dešimčių kartų, ši informacija galų gale atsidūrė jauno žmogaus genuose jau mūsų laikais ir, kaip keista, Rusijoje.

Tokiu atveju gali būti pareikšta tokia informacija. Žinoma, ji bus paklausa panašią į situaciją, kurioje ji buvo gauta. Tuo metu organizmas sugebėjo išgyventi ir, esant panašią situaciją, jis mechaniškai atkartotų visas jausmus ir veiksmus, kurie buvo užfiksuoti jo DNR. Jei jis atsidurs bažnyčioje, kur stovi piktogramos ir žvakės sudegins, jis pradės burbėti ant grindų ir grasinti. Šiuo atveju mes sakysime, kad demonai įsitvirtino. Jei jis staiga kalba graikų kalba, tada mes sakysime, kad praeityje jis gyveno Graikijoje. Tiesą sakant, jaunas žmogus niekada nebuvo gyvenęs Graikijoje ar Persijoje, neturi demonų. Jis DNR molekulėse parašė svarbią informaciją, kuri neleidžia jam ramiai gyventi ir kuri gali būti sėkmingai pašalinta iš Froido psichoanalizės.

Ką galime pasakyti apie šį klausimą? Kritinė informacija, kelianti grėsmę mūsų kūno ląstelių egzistavimui, yra užfiksuota tyliose DNR molekulės lokėse. Asmenyje ši informacija užima beveik visą DNR molekulės tūrį, nes per milžinišką tokių situacijų egzistavimą buvo didžiulis kiekis. Situacijos buvo dažnai panašios, todėl mes stebime daugybę pasikartojimų tyliose lociose. Laikui bėgant, seni įrašai gali būti ištrinti, nes informacija, užregistruota tyliose lociose, yra žymiai jaunesnė nei koduojančių genų. Taigi, faktas, kad gamtoje nėra vietos, yra dar kartą patvirtintas, ir kiekvienas reiškinys jame turi savo tikslą. Ir mes, žmonės, turėtume suprasti, kad ne visada mūsų elgesys diktuojamas dėl priežasčių, todėl ne visada yra tinkamas aplinkybėms.

Yelikov S.L.