Informacije, nukleotidi

DNA molekule i tihi geni

Cijeli životni svijet sastoji se od stanica. Životinje, ribe, ptice, biljke, gljive, mikrobe, sami ljudi čine stanice. Izvan stanice nema života. Stanice svih živih organizama su slične u strukturi, kemijskom sastavu, metabolizmu, sve se stanice umnožavaju fizijom. To su vrlo složene strukture, gotovo cijele biljke, gdje deseci tisuća reakcija prolaze 1 sekundu. Nažalost, ne možemo kontrolirati osobni život naših osobnih stanica. Ovdje im je nepovredivost, koju tek počinjemo nadvladati. Čovjek u svom životu vodi razum, a ćelije koje je sastavljen žive po vlastitim pravilima, koje se ne podudaraju uvijek s našim željama. Ali vrlo je moguće da ćemo u skoroj budućnosti moći pronaći zajednički jezik s njima i dogovoriti se za nešto važno za nas i za njih.

U središtu ćelije je jezgra, unutar čega je Watson-Crickova dvoslojna spirala jedinstvena u strukturi i funkciji. Cjelokupna DNA molekula je podijeljena na male površine zvane geni. To su elementarne jedinice naslijeđenih svojstava koje određuju naš izgled, spol, intelektualni potencijal, očekivani životni vijek i dodatno nam pružaju širok raspon genetski određenih patologija, uključujući rak.

DNA molekule su gusto nabijene u proteinske omotnice i oblikuju konglomerate, koje se nazivaju kromosomi. U somatskim stanicama osobe, tj. U stanicama njegovog tijela, postoji diploidni ili dvostruki skup kromosoma. Postoji 46 ili 23 parova. Svaki par sadrži apsolutno identičan skup informacija. Prilikom razdiobe stanica, parovi kromosoma odstupaju, a svaka stanica prima potpuni skup informacija. Nakon toga se obnavlja diploidni skup kromosoma. U ljudskim spolnim stanicama sadrži 23 kromosoma, ali kada se oplodnja, kada se sperma i jaje spoji, dvostruki skup kromosoma vraćen je. Istovremeno, postoji i zbrka muških i ženskih informacija, zbog čega fetus prima znakove, tate i majke.

Ukupnost svih gena sadržanih u skupu kromosoma zametnih stanica naziva se ljudskim genomom. Kompletni ljudski genom sadrži oko 80.000 gena. Molekula DNA je raspoređena, možda, ne tako teško kao izvornik. Predočen je s dvije dugačke niti. Vlakna se sastoje od nukleotida. Nukleotidi su kemijski spojevi koji se sastoje od tri supstancije: dušične baze, ugljikohidrata deoksiriboze i fosforne kiseline. Bez odlaska u detalje možemo reći da je DNK cijelog organskog svijeta oblikovana samo sa četiri vrste nukleotida. To su četiri slova, četiri simbola abecede života: Adenin (A), Timin (T), Guanine (D) i Citozin (C). One su međusobno povezane u polimernom lancu duljine od stotine tisuća nanometara, više od 3 metra. Ova duljina filamenata omogućuje vam da stavite na njega više od 3 milijarde nukleotida, u slijedu kojih se sve genetske informacije kodiraju. Ove dvije linije povezane su vodikovim vezama i spiralno se okreću jedna oko druge, stvarajući gustu strukturu u kojoj se pohranjuju toliko tajni. Znanstvenici su se suočili s problemom otkrića tih tajni, dešifriranja ljudskog genoma, tj. Izolirajte sve gene i odredite njihovo značenje. Zadatak se činio neizbježnim i hitnim, a 1990. godine započeo je projekt Human Genome Project.

Tijekom glavnog rada, dešifrirano je više od 800 genoma biljaka i životinja, uključujući patogene mnogih opasnih bakterija: tuberkuloza, tifusa, čir na želucu i drugi. Ovo je od velike važnosti za farmakologiju. Odgovarajuća cjepiva protiv uzročnika tih bolesti razvijena je čitava skupina novih lijekova za liječenje nasljednih bolesti. Ti lijekovi su učinkovitije od onih koji su prethodno postojali, budući da imaju selektivnost i usmjerenu akciju na ciljeve gena i proteina. Snažan je pozitivan impuls molekularnoj medicini na području genetske dijagnoze bolesti i njihove terapije, au genetskom inženjerstvu svjedoci smo iznimnih događaja od kojih je najznačajniji kloniranje. Kloniranje će spasiti i umnožiti briljantne nalaze prirode, au budućnosti i čovjeka.

Nevjerojatni izgledi su se otvorili pred uzgajivača. Na temelju genetike, transgenične biljke omogućile su oštar porast prinosa usjeva, potpuno eliminiraju gubitke od korova i štetočina, a transgene životinje štrajkaju našu maštu produktivnošću, otpornosti na bolesti i plodnosti.

Kriminalisti su također imali na raspolaganju tehnologiju koja jamči apsolutnu sigurnost u identifikaciji osobe na iznimno malim količinama materijala koji se istražuje: kapljica sline, komadiće kose, perut, itd. Tisuće nevinih ljudi na svijetu oslobođeno je i pravi kriminalci dobivaju zasluženu kaznu temeljenu na Analiza gena. Postoji pouzdan mehanizam za utvrđivanje očinstva, materinstva i stupnja srodstva za rješavanje nasljednih problema koji se pojavljuju u pravnoj praksi.

Dobiveni su neočekivani i jedinstveni rezultati koji zahtijevaju ozbiljnu interpretaciju. Tako, na primjer, rezultati uspoređivanja ljudskog genoma s genomom našeg najbližeg rođaka čimpanza pokazali su gotovo potpuno svoj identitet tisućama parametara. U praksi, oni samo malo nadilaze razlike među ljudima iz različitih etničkih skupina. Muškarac je bio mnogo bliži životinjama nego što je bilo moguće pretpostaviti. Takav visok stupanj srodstva vodi istraživače u slijepu ulicu i zahtijeva od njih nestandardne pristupe i rješenja. Možda će se izvesti određene prilagodbe teoriji evolucije živućih materija.

Genetika, uključujući i čelnika Projekta ljudskog genoma, F. Collins, inspiriran uspjehom, formulirao je nekoliko velikana predviđanja za blisku budućnost. Tako bi do 2020. godine tržište trebalo predstavljati lijekove za dijabetes, hipertenziju, rak i duševnu bolest razvijenu na temelju genetskog inženjeringa, čime se može utjecati na oštećene stanice. Genska terapija na razini zametnih stanica će izbjeći nasljedne bolesti. Do 2040. godine moguće je arhivirati pojedinačni ljudski genom i katalogizirati gene uključene u proces starenja. To će povećati prosječni životni vijek osobe na 120 godina, au budućnosti mu dati takvu dobrodošlu besmrtnost. Konačno, osoba će imati priliku kontrolirati vlastitu evoluciju. U tim prognozama sve izgleda fantastično, ali proći će godine, možda znatno manje od onih koje znanstvenici kažu, sve će postati stvarnost i mi ćemo postati drugačiji.

Međutim, čak i danas molekula DNA zadržava još mnogo tajni i misterija. Računalna analiza životinjskog genoma omogućila je određivanje kvantitativnog omjera segmenata DNA molekula koji obavljaju različite funkcije. Ovdje su genetičari otkrili nevjerojatne činjenice. Ispalo je da u mnogim vrstama samo mali dio cjelokupnog slijeda genoma kodira proteine. Tako kod ljudi samo oko 2% genoma kodira protein, 48% genoma sudjeluje samo u početnoj fazi kodiranja, a kasnije ih se uklanja sintezom proteina, a više od 50% genoma sastoji se od nekodirajućih, ponavljajućih DNA sekvenci, Broj fragmenata relic virusa. Kada se uspoređuju te podatke s genomima životinja koje stoje u različitim fazama evolucijske ljestvice, istraživači su se suočili s još jednim paradoksalnim fenomenom. Ispalo je da je kod životinja koji su u nižem stupnju evolucije dio DNA koji nije kodiran vrlo mali. U postocima, izgleda ovako. Dakle, u bakterijama, skoro cijela DNK radi, to je 90%, a samo 10% je kao beskorisno. Kod kvasca, 68% DNK je kodiranje, 32% ne kodiranje. U nematodi je taj omjer već 24% i 76%. Tijelo postaje složenije, a udio kodirajućih područja DNA smanjuje se, dok se udio informacija koji nam neshvatljivo povećava. Ovdje, kako se čini na prvi pogled, treba očekivati suprotan rezultat. F. Krik smatra "ekstra" DNK zgradu "smeće", trošak evolucije i plaćanje za savršenstvo ostatka. Neumorni autoritet znanstvenika već dugi niz godina lišio je zasluženo dostojanstvo velikog dijela jedinstvene molekule. Međutim, nedavno je niz znanstvenika koji ne priznaju autoritet odlučili pokopati ideju o "junk DNA" Blisku mogućnost rješavanja otajstva nekodirajuće DNA uzrokovala je živahnu raspravu među genetičarima. Napisano stotine članaka o ovoj temi, predložene su mnoge zanimljive stvari. Izraženo je mišljenje o zaštitnoj ulozi nekodirajuće DNA, formiranje kritične mase koja je neophodna za pokretanje nekih intracelularnih procesa, stvaranje linija za rezanje i vezivanje u alternativnom spajanju. I D. Mattick, na primjer, vjeruje da nekodirajuća DNA još uvijek kodira, takozvane, pomoćne ribonukleinske kiseline, RNA.

Došli smo do problema tihog dijela DNK s druge strane. Sugerira se da se ne samo nasljedni podaci bilježe i pohranjuju u DNA molekuli, već i takozvane kritične informacije. Kritične informacije povezane su s događajima koji predstavljaju stvarnu prijetnju postojanju organizma. Tehnologija izdvajanja takvih informacija ima svoje osobitosti, koje će se raspravljati u nastavku.

Za studiju je odabran uobičajeni pivski kvasac skupine saccaromiceta. Kvasci su izvrstan modeli objekt eukariotskih stanica za širok spektar istraživanja u biokemiji, imunologiji i genetici. Genetika kvasca se razvila vrlo brzo, veliki broj radova učinio je i teoretski i primijenjen. Konačno, 1996. genom kvasca gljivice Saccharomyces cerevisiae bio je potpuno sekvencioniran, što je temelj za proboj u sustavu genosustava kvasca. To je omogućilo izravnu usporedbu sekvence nukleotida u njihovim genomima. Zato je kvasac izabran kao objekt za naše istraživanje.

Ova vrsta kvasca predstavljena je uobičajenim eukariotskim, odnosno nukleoziranim, ćelijama promjera od 3-7 mikrona. Gljive se mogu izdržati vrlo niske temperature, pa čak i ne propadnu kada su zamrznute, ali samo zamrzavaju, okrećući sve svoje metaboličke procese. Osjećaju se najbolje u toploj okolini, ali na temperaturama iznad 47 stupnjeva njihovi su životni procesi obustavljeni, a na temperaturi od 80 do 100 stupnjeva umiru.

Posljedično, kritični uvjeti za gljivice su temperature blizu 80 stupnjeva. Utječući na takve temperature na stanice gljivice Saccharomyces cerevisiae, promatrane su sekvence nukleotida u tihim lokusima njihovih DNA molekula. Agresivniji učinci dovode do promjena u kodirajućem dijelu DNA i ugrožavaju održivost ovog malog organizma.

Dakle, informacije o nepovoljnim uvjetima života koje prijete njima zabilježene su u tihim lokusima gljivične DNK. Štoviše, to su bili uvjeti koji su ga doveli do ozbiljnog uništenja, ali istodobno je uspio preživjeti, spašavši tako korisno iskustvo za sebe. Jednom u takvim uvjetima gljiva već zna o njihovim katastrofalnim posljedicama i poduzima sve mjere da ih izbjegne. Isto se događa i kod ljudskih stanica. Naše tijelo također se sastoji od stanica koje imaju određeni stupanj slobode i neovisnosti. Također bilježe ključne informacije i pokušavaju ih koristiti u situacijama koje ugrožavaju njihov život stanice. Kritične informacije u stanicama zabilježene su ne kao u mozgu, zabilježene su u senzacijama. Svaka senzacija, bilo vizualne slike povezane s ljudima, zgradama, mjestom gdje su ti događaji, tragedija koja je gotovo dovela do tragedije, miris okusa, unutarnji osjećaji poput boli, zvuka i, naravno, govora, zabilježeni su u DNA molekulama. Osoba je preživjela, podaci su zabilježeni, a stanice vjeruju da će, kad se nađe u sličnoj situaciji, te informacije pomoći mu da ponovno opstane. DNA molekule su vrlo uporni spojevi i mogu pohraniti svoje podatke koliko god želite. Stoga su kritični događaji zabilježeni u njegovoj strukturi vrlo, vrlo drevni.

Radi jasnoće, pokušajmo dati primjer. Dogodilo se u dalekom Perziji. Perzija je nastala u VI stoljeću prije Krista. e. To je bilo najveće carstvo od Egipta do rijeke Ind. Godine 332. prije Krista. e. Aleksandar Makedonaca pobijedio je vojsku kralja Darija i zarobio bogati grad Persipolis. Za očajnički otpor, on je dao gradu 3 dana svojim vojnicima za pljačku. Stanovnici su živjeli u strahu. U veličanstvenoj palači, u njezinoj sobi, mlada se žena strasno molila i zatražila od Gospodina spasenje. Ikone su bile okolo i svijeće su gorjele. Snažan udar puca na vrata sa svim zatvorom i snažan ratnik rasprsne u sobu. Kratka borba i žena, srušena, pomiču se bez svijesti na pod. To je silovano, grčki govor se čuje, kuća je opljačkana i ostavlja. Mučenica je preživjela i, između ostalog, na sreću ili nesretno postala trudna. Svi osjećaji ovog strašnog dana: ikone, svijeće, grčki govor, bol, buka su zabilježene u njezinim DNA molekulama. Žena je sigurno uklonjena s tereta i prenijela sve informacije njezinom djetetu. Putujući u nekoliko desetaka generacija, ove se informacije konačno našle u genima mladog čovjeka već u našem vremenu i, dovoljno čudno, u Rusiji.

U tom se slučaju ti podaci mogu tvrditi. Naravno, to će biti traženo u situaciji sličnoj onoj u kojoj je dobivena. U to vrijeme organizam je uspio preživjeti i, u sličnoj situaciji, mehanički će reproducirati sve senzacije i akcije koje su zabilježene u njegovoj DNK. Ako se nađe u crkvi, gdje se nalaze ikone i upale svijeće, on će početi kotrljati na podu i vikati prijetnje. U ovom ćemo slučaju reći da su se demoni smjestili u nju. Ako iznenada govori na grčkom, tada ćemo reći da je u prošlom životu živio u Grčkoj. Zapravo, mladić nikada nije živio u Grčkoj ili Perziji, nema demona. Pisao je u molekulama DNA kritične informacije koje ga sprječavaju da žive mirno i koje se uz pomoć psihoanalize Freuda mogu uspješno ukloniti.

Što možemo zaključiti o ovom pitanju? Kritične informacije koje ugrožavaju postojanje izravno stanica našeg tijela bilježe se u tihim lokusima DNA molekule. Na toj osobi ova informacija zauzima gotovo sve volumene molekule DNA, kao i za ogromno razdoblje postojanja takvih situacija, postojala je ogromna količina. Situacije su često bile slične, tako da promatramo veliki broj ponavljanja u tihim lokusima. S vremenom se stari zapisi mogu izbrisati, budući da su informacije zabilježene u tihim lokusima znatno mlađe od kodiranja gena. Stoga je još jednom potvrđena činjenica da nema mjesta za slučaj u prirodi, a svaka pojava u njemu ima svoju svrhu. I mi, ljudi, moramo shvatiti da ne uvijek naše ponašanje diktira razum i stoga nije uvijek primjereno okolnostima.

Yelikov S.L.