Maklumat, Nukleotida

Molekul DNA dan gen senyap

Seluruh dunia hidup terdiri daripada sel-sel. Haiwan, ikan, burung, tumbuh-tumbuhan, cendawan, mikrob, orang sendiri terdiri daripada sel-sel. Di luar sel tiada kehidupan. Sel-sel semua organisma hidup adalah serupa dalam struktur, komposisi kimia, metabolisme, semua sel yang berlipat ganda dengan pembelahan. Ini adalah struktur yang sangat kompleks, hampir seluruh tumbuhan, di mana puluhan ribu tindak balas lulus selama 1 saat. Malangnya, kita tidak dapat mengawal kehidupan peribadi sel-sel peribadi kita. Di sini mereka mempunyai kebuluran, yang baru kita mulakan untuk mengatasi. Manusia dalam hidupnya dipandu oleh sebab, dan sel-sel yang mana ia dirumuskan secara langsung oleh peraturan mereka sendiri, yang tidak selalu bersamaan dengan keinginan kita. Tetapi sangat mungkin bahawa dalam masa terdekat kita akan dapat mencari bahasa yang sama dengan mereka dan bersetuju dengan sesuatu yang penting bagi kita dan bagi mereka.

Di tengah-tengah sel adalah nukleus, di dalamnya spiral double helical Watson-Crick unik dalam struktur dan fungsi. Seluruh molekul DNA dibahagikan kepada kawasan kecil yang dipanggil gen. Ini adalah satuan asas ciri-ciri yang diwarisi yang menentukan penampilan, jantina, potensi intelektual, jangka hayat dan, sebagai tambahan, memberi kita pelbagai jenis patologi yang ditentukan secara genetik, termasuk kanser.

Molekul DNA yang padat dimasukkan ke dalam sampul protein dan membentuk konglomerat, yang dipanggil kromosom. Dalam sel somatik seseorang, iaitu, dalam sel-sel badannya, terdapat set kromosom diploid atau dua kali ganda. Terdapat 46 daripada mereka atau 23 pasangan. Setiap pasangan mengandungi satu set maklumat yang sama sekali identik. Apabila membahagikan sel, pasangan kromosom menyimpang, dan setiap sel menerima set lengkap maklumat. Selanjutnya, set kromosom diploid dipulihkan. Dalam sel seks manusia mengandungi 23 kromosom, tetapi apabila persenyawaan, apabila sperma dan gabungan telur, set kromosom berganda dipulihkan. Pada masa yang sama, ada kekeliruan maklumat lelaki dan wanita, akibatnya janin menerima tanda-tanda dan ayah dan ibu.

Keseluruhan kesemua gen yang terkandung dalam satu set kromosom sel-sel kuman dipanggil genom manusia. Genom manusia yang lengkap mengandungi kira-kira 80,000 gen. Molekul DNA disusun, mungkin, tidak seperti yang sukar kerana ia pada asalnya. Ia diwakili oleh dua benang panjang. Filamen terdiri daripada nukleotida. Nukleotida adalah sebatian kimia yang terdiri daripada tiga bahan: asas nitrogenous, karbohidrat deoksiribosa dan asid fosforik. Tanpa terperinci, kita boleh mengatakan bahawa DNA seluruh dunia organik dibentuk oleh hanya empat jenis nukleotida. Ini adalah empat huruf, empat simbol abjad kehidupan: Adenine (A), Timin (T), Guanine (D) dan Cytosine (C). Mereka bersambung antara satu sama lain dalam rantaian polimer dengan panjang beratus ribu nanometer, lebih daripada 3 meter. Panjang filamen ini membolehkan anda meletakkan lebih daripada 3 bilion nukleotida, dalam urutan yang mana, dan semua maklumat genetik dikodkan. Kedua-dua helai ini disatukan oleh ikatan hidrogen dan kipas spiral di sekeliling yang lain, membentuk struktur padat di mana banyak rahsia disimpan. Para saintis menghadapi masalah mendedahkan rahsia ini, menguraikan genom manusia, iaitu. Isilah semua gen dan tentukan kepentingannya. Tugas itu seolah-olah tidak dapat dielakkan dan mendesak, dan pada tahun 1990 Projek Genom Manusia bermula.

Semasa kerja utama, lebih daripada 800 genom tumbuhan dan haiwan telah diuraikan, termasuk patogen bakteria berbahaya: tuberkulosis, typhus, ulser perut dan lain-lain. Ini amat penting untuk farmakologi. Vaksin yang sesuai terhadap agen penyebab penyakit ini telah dikembangkan, seluruh kumpulan ubat baru telah dicipta untuk menangani penyakit keturunan. Ubat-ubat ini lebih berkesan daripada yang wujud sebelum ini, kerana mereka mempunyai selektiviti dan tindakan arah pada sasaran gen dan protein. Dorongan positif yang kuat diberikan kepada ubat molekul dalam bidang diagnosis gen penyakit dan terapi mereka, dan dalam kejuruteraan genetik kita telah menyaksikan peristiwa yang luar biasa, yang paling penting yang, mungkin, adalah pengklonan. Pengklonan akan menyelamatkan dan membiak pencapaian alam yang cemerlang, dan pada masa akan datang dan manusia.

Prospek yang tidak dapat dipercaya dibuka sebelum penternak. Berdasarkan genetik, tumbuh-tumbuhan transgenik membenarkan peningkatan mendadak dalam hasil tanaman, dengan sepenuhnya menghapuskan kerugian dari rumpai dan perosak, dan haiwan transgenik menyerang imaginasi kita dengan produktiviti mereka, ketahanan terhadap penyakit, kesuburan.

Penganalisis juga menerima pelepasan teknologi yang menjamin kepastian mutlak dalam pengenalpastian seseorang dengan jumlah yang sangat kecil bahan yang diselidiki: titisan air liur, sekeping rambut, kelemumur, dan sebagainya. Beribu-ribu orang yang tidak bersalah di dunia telah dibebaskan, dan penjenayah benar menerima hukuman yang sewajarnya berdasarkan Analisis gen. Terdapat mekanisme yang boleh dipercayai untuk menentukan paterniti, bersalin dan tahap kekeluargaan untuk menyelesaikan masalah warisan yang timbul dalam amalan undang-undang.

Hasil yang tidak dijangka dan unik diperolehi, yang memerlukan tafsiran yang serius. Jadi, sebagai contoh, hasil membandingkan genom manusia dengan genom relatif saudara terdekat kami menunjukkan hampir lengkap identiti mereka dengan beribu-ribu parameter. Dalam amalan, mereka hanya sedikit melebihi perbezaan antara orang-orang dari pelbagai kumpulan etnik. Lelaki itu lebih hampir dengan haiwan daripada yang mungkin untuk diandaikan. Tahap persaudaraan yang tinggi menyebabkan penyelidik menjadi mati dan memerlukan pendekatan dan penyelesaian yang tidak standard. Mungkin penyesuaian tertentu akan dibuat kepada teori evolusi benda hidup.

Genetik, termasuk ketua Projek Genom Manusia, F. Collins, yang diilhami oleh kejayaan, merumuskan beberapa ramalan megah untuk masa terdekat. Jadi menjelang tahun 2020, pasaran harus menimbulkan dadah untuk diabetes, hipertensi, kanser dan penyakit mental yang dibangunkan berdasarkan kejuruteraan genetik, yang memberi kesan kepada sel-sel yang rosak. Terapi gen pada tahap sel kuman akan mengelakkan penyakit keturunan. Menjelang 2040, ia akan dapat mengarkibkan genom manusia individu, dan mengkatalogkan gen yang terlibat dalam proses penuaan. Ini akan meningkatkan purata jangka hayat seseorang kepada 120 tahun, dan pada masa akan datang memberinya keabadian yang tidak diingini. Akhirnya, seseorang akan mempunyai peluang untuk mengawal evolusi sendiri. Dalam ramalan ini, semuanya kelihatan hebat, tetapi tahun akan berlalu, mungkin jauh lebih kecil daripada yang dikatakan saintis, semuanya akan menjadi kenyataan, dan kita akan menjadi berbeza.

Walau bagaimanapun, walaupun hari ini molekul DNA menyimpan lebih banyak rahsia dan misteri. Analisis komputer genom haiwan memungkinkan untuk menentukan nisbah kuantitatif segmen molekul DNA yang melaksanakan pelbagai fungsi. Di sini, pakar genetik telah menemui fakta yang menakjubkan. Ternyata dalam banyak spesies hanya sebahagian kecil daripada urutan keseluruhan protein genom encoding. Oleh itu, pada manusia hanya kira-kira 2% daripada genom yang mengodkan protein, 48% daripada genom mengambil bahagian hanya dalam peringkat awal pengekodan, dan kemudiannya dikeluarkan dari sintesis protein, dan lebih daripada 50% genom terdiri daripada pengekodan, Bilangan serpihan virus relik. Apabila membandingkan data ini dengan genom haiwan yang berdiri di peringkat yang berbeza dari tangga evolusi, para penyelidik menghadapi fenomena paradoks yang lain. Ternyata dalam haiwan yang berada di peringkat evolusi yang lebih rendah, pecahan DNA bukan pengekodan sangat kecil. Dalam istilah peratusan, ia kelihatan seperti ini. Jadi dalam bakteria, hampir semua DNA bekerja, 90% dan hanya 10% nampaknya tidak berguna. Dalam ragi, 68% DNA adalah pengekodan, 32% bukan pengekodan. Dalam nematod, nisbah ini masing-masing 24% dan 76%. Tubuh menjadi lebih rumit, dan proporsi wilayah kod pengekodan berkurang, sementara proporsi informasi yang tidak dapat difahami akan meningkat. Di sini, sepertinya sepintas lalu, hasil yang bertentangan harus dijangkakan. F. Krik, dianggap "tambahan" DNA sebuah "sampah" bangunan, kos evolusi dan bayaran untuk kesempurnaan yang lain. Kuasa saintis saintis selama bertahun-tahun telah kehilangan martabat yang pantas dari sebahagian besar molekul yang unik. Walau bagaimanapun, baru-baru ini, beberapa saintis yang tidak mengiktiraf kuasa, telah memutuskan untuk mengebumikan idea "DNA sampah" kemungkinan yang dekat untuk menyelesaikan misteri DNA bukan pengekodan menyebabkan perbincangan yang meriah di kalangan ahli genetik. Beratus artikel mengenai subjek ini telah ditulis, banyak perkembangan yang menarik telah dicadangkan. Pendapat dinyatakan mengenai peranan perlindungan DNA bukan pengekodan, pembentukan jisim kritikal yang diperlukan untuk mencetuskan beberapa proses intraselular, pembentukan garis pemotongan dan ikatan dalam splicing alternatif. Dan D. Mattick, sebagai contoh, percaya bahawa DNA bukan pengekodan masih mengkodekan, yang dikenali sebagai, asid ribonukleik tambahan , RNA.

Kami datang kepada masalah bahagian senyap DNA dari sisi lain. Disarankan bahawa bukan sahaja maklumat keturunan dicatat dan disimpan dalam molekul DNA, tetapi juga disebut maklumat penting. Maklumat kritikal dikaitkan dengan peristiwa yang menimbulkan ancaman nyata terhadap kewujudan organisma. Teknologi pengekstrakan maklumat tersebut mempunyai keunikan tersendiri, yang akan dibincangkan di bawah.

Untuk kajian ini, yis brewer biasa kumpulan saccharomycetes dipilih. Yeast adalah objek model yang sangat baik sel eukariotik untuk pelbagai penyelidikan dalam biokimia, imunologi, dan genetik. Genetika ragi berkembang dengan pesat, sejumlah besar kerja telah dilakukan secara teori dan digunakan. Akhirnya, pada tahun 1996, genom jamur fungus Saccharomyces cerevisiae telah sepenuhnya dijangkiti, yang merupakan asas untuk penemuan dalam sistem genosystem ragi. Ini membenarkan perbandingan langsung urutan nukleotida dalam genom mereka. Itulah sebabnya yis telah dipilih sebagai objek kajian kami.

Jenis yis ini diwakili oleh eukaryotic biasa, iaitu, nukleus, sel dengan diameter 3-7 mikron. Kulat boleh menahan suhu yang sangat rendah dan bahkan tidak binasa apabila beku, tetapi hanya membekukan, melancarkan semua proses metabolik mereka. Mereka rasa terbaik dalam persekitaran yang hangat, tetapi pada suhu di atas 47 darjah proses hidup mereka digantung, dan pada suhu 80 - 100 darjah mereka mati.

Akibatnya, keadaan kritikal untuk kulat adalah suhu yang hampir 80 darjah. Mempengaruhi suhu sedemikian pada sel-sel jamur Saccharomyces cerevisiae, perubahan dalam urutan nukleotida di lokus diam dari molekul DNA mereka diperhatikan. Kesan yang lebih agresif menyebabkan perubahan dalam pengekodan DNA dan mengancam daya hidup organisma kecil ini.

Oleh itu, maklumat tentang keadaan kehidupan yang tidak diingini mengancamnya dicatatkan di dalam loci senyap DNA kulat. Lebih-lebih lagi, ini adalah syarat-syarat yang membawa dia kemusnahan serius, tetapi pada masa yang sama ia berjaya bertahan, setelah menyelamatkan pengalaman yang berguna untuk dirinya sendiri. Sekali dalam keadaan sedemikian, kulat sudah mengetahui akibat buruk mereka dan mengambil semua langkah untuk mengelakkannya. Perkara yang sama berlaku dengan sel manusia. Tubuh kita juga terdiri daripada sel-sel yang mempunyai tahap kebebasan dan kemerdekaan tertentu. Mereka juga merekodkan maklumat penting dan juga cuba menggunakannya dalam situasi yang mengancam kehidupan sel mereka. Maklumat kritikal dalam sel dicatat tidak seperti di otak, ia direkodkan dalam sensasi. Setiap sensasi, sama ada imej visual yang berkaitan dengan orang, bangunan, tempat kejadian di mana peristiwa-peristiwa ini, tragedi yang hampir membawa kepada tragedi, bau rasa, sensasi dalaman seperti sakit, bunyi dan, tentu saja, ucapan direkodkan dalam molekul DNA. Orang itu telah selamat, maklumat itu direkodkan dan sel-sel percaya bahawa apabila dia mendapati dirinya dalam situasi yang sama, maklumat ini akan membantu dia untuk bertahan semula. Molekul DNA adalah sebatian yang agak berterusan dan boleh menyimpan maklumat mereka selagi anda suka. Oleh itu, peristiwa-peristiwa kritikal yang direkodkan dalam strukturnya boleh sangat sangat kuno.

Untuk kejelasan, mari kita beri contoh. Ia berlaku di Persia yang jauh. Persia dibentuk pada abad ke-6 SM. E. Ia adalah kerajaan terbesar dari Mesir ke Sungai Indus. Pada tahun 332 SM. E. Alexander of Macedon mengalahkan tentera Raja Darius dan menawan kota kaya Persipolis. Untuk rintangan yang terdesak, dia memberikan bandar selama 3 hari kepada tenteranya kerana rompakan. Penduduk bandar tinggal dalam ketakutan. Di istana yang indah, di dalam biliknya, seorang wanita muda berdoa dengan semangat dan meminta Tuhan untuk keselamatan. Ikon-ikon itu berada di sekelilingnya dan lilin-lilin terbakar. Pukulan kuat mengangkat pintu dengan semua sembelit dan pecah pahlawan yang kuat ke dalam bilik. Perjuangan singkat dan seorang wanita, ditetap, gulung tidak sedarkan diri di atas lantai. Ia diperkosa, ucapan Yunani didengar, rumah dirompak dan daun. Wanita yang disiksa selamat dan, antara lain, mujurlah atau tidak sedih, menjadi hamil. Semua sensasi hari yang dahsyat ini: ikon, lilin, ucapan bahasa Yunani, sakit, gegaran direkodkan dalam molekul DNAnya. Wanita itu selamat dikeluarkan dari beban dan memindahkan semua maklumat kepada anaknya. Perjalanan berturut-turut dengan beberapa belas generasi, maklumat ini akhirnya menemui dirinya dalam gen seorang lelaki muda yang sudah ada pada zaman kita dan, peliknya, di Rusia.

Dalam hal ini maklumat ini dapat dituntut. Sememangnya, ia akan menjadi permintaan dalam keadaan yang sama dengan yang di mana ia diperolehi. Pada masa itu organisma berjaya bertahan dan, dalam keadaan yang sama, ia secara mekanik akan menghasilkan semula semua sensasi dan tindakan yang direkodkan dalam DNAnya. Sekiranya dia mendapati diri sendiri di dalam sebuah gereja, di mana ikon berdiri dan lilin terbakar, dia akan mula menggulung di lantai dan menjerit ancaman. Dalam kes ini, kita akan mengatakan bahawa setan telah menyelesaikannya. Jika dia tiba-tiba bercakap dalam bahasa Yunani, maka kita akan mengatakan bahawa dalam kehidupan masa lalu dia tinggal di Greece. Malah, pemuda itu tidak pernah tinggal di Greece atau di Persia, dia tidak mempunyai syaitan. Beliau telah menulis dalam molekul DNAnya maklumat kritikal yang menghalangnya daripada hidup dengan aman dan yang, dengan bantuan psikoanalisis Freud, dapat berjaya dihapuskan.

Apa yang boleh kita katakan pada kesimpulan mengenai isu ini? Maklumat kritikal mengancam kewujudan sel-sel badan kita direkodkan dalam lokus molekul DNA. Pada orang ini maklumat ini menduduki hampir semua volum molekul DNA untuk tempoh yang besar dalam kewujudan situasi sedemikian terdapat kuantiti yang besar. Keadaan sering serupa, jadi kita melihat sejumlah besar pengulangan dalam loci senyap. Dari masa ke masa, rakaman lama boleh dipadamkan, kerana maklumat yang direkam dalam loci senyap adalah jauh lebih muda daripada gen pengekodan. Jadi, hakikat bahawa tidak ada tempat untuk peluang di Alam sekali lagi disahkan, dan setiap fenomena di dalamnya mempunyai tujuannya sendiri. Dan kita, orang, harus memahami bahawa tidak selalu tingkah laku kita ditentukan oleh sebab dan, oleh itu, ia tidak selalu mencukupi untuk keadaan.

Yelikov S.L.