Прямих доказів генетичної ролі ДНК особливості, опис та цікаві факти

У сучасному науковому співтоваристві існує кілька теорій з приводу способу передачі інформації від батьків нащадкам: від хвильових до футуристичних типу сверхразума колективів. Однак те, що саме молекули ДНК є матеріальною основою наступності організмів, суперечок не викликає. Зрозуміти, як в науковому середовищі формувалися докази генетичної ролі ДНК і що вони собою являють, - ось мета даної статті.

Прямих доказів генетичної ролі ДНК особливості, опис та цікаві факти

Трохи теорії для НЕ біологів

  • ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) і РНК (рибонуклеїнова кислота) - довгі і великі молекули, що складаються з мономерів - нуклеотидів.
  • ДНК і РНК називають нуклеїновими кислотами.
  • ДНК і РНК утворені за все чотирма нуклеотидами (три однакових, один різний в ДНК і РНК) - нуклеотиди універсальні для всього живого на планеті. Це складні органічні сполуки з азотистої основи, вуглеводного залишку і фосфорної кислоти. Називаються вони адеін, гуанін, тимін і цитозин (урацил).
  • Нуклеотиди утворюють триплети - вони кодують одну амінокислоту з двадцяти.
  • Триплети утворюють ланцюжки в складі нуклеїнових кислот, що відповідає ланцюжку амінокислот або одному специфічному білку. Білки - основа життя на планеті, вони специфічні і унікальні.
  • Ген - це шматочок нуклеїнової кислоти, що відповідає за один білок.
  • Геном - сукупність всього генетичного матеріалу організму.

Трохи історії

Швейцарський біолог Ф. Мішер в 1869 році побачив в ядрах клітин гною (лейкоцитах) ланцюжка, які назвав нуклеїновими кислотами.

Прямих доказів генетичної ролі ДНК особливості, опис та цікаві факти

Німець А. Кассель як біохімік обчислив їх склад: цукор, фосфорна кислота і п'ять різновидів азотистих основ. Він же в 1891 році довів, що нуклеїнових кислот дві - ДНК і РНК. У період від цих відкриттів до 1953 року велися дослідження хімічного складу і структурної організації нуклеїнових кислот. Відомі прізвища цього періоду - Ф. Левен, А. Тодд, Е. Чаргафф. Досліди, розпочаті Ф. Гриффітом (1928) і продовжені О. Евері, К. Маклеод і М. Маккарті (1944), представили докази ролі ДНК у передачі генетичної інформації, про що докладніше пізніше. У 1953 році американці Дж. Уотсон і Ф. Крик запропонували відому навіть школяреві модель структури ДНК у вигляді подвійної закрученої спіралі. Все, молекулярна біологія народилася!

Від білка до ДНК

На той момент часу нуклеїнові кислоти представлялися дивним матеріалом в ядрі клітини. Для чого потрібні ці освіти, не знали, і тим більше не шукали докази генетичної ролі нуклеїнових кислот. Вже були відкриті білки, що складаються з амінокислот і мають більш складну хімічну структуру. Саме білки вважали носіями спадкової інформації.

У матеріалі, який несе спадкову інформацію, першим засумнівався англійський бактеріолог Ф. Гріффіт в 1928 році. І хоча він не зміг представити переконливих доказів генетичної ролі ДНК, його досліди заслуговують на увагу.

Прямих доказів генетичної ролі ДНК особливості, опис та цікаві факти

Штами пневмококів Гріффіта

Фредерік Гріффіт, бактеріолог з Англії, заражав мишей вірусами Pneutnococcus pneumoniae, які викликали у них пневмонію, і тварини вмирали. Пневмококки існують в двох формах - заразною (вирулентной) і незаразной (авірулентние). Ці форми легко відрізнити. Отруйний пневмокок має мукополісахаридних капсулу, яка захищає клітину. Авірулентний капсули не має і не може захиститися від імунних клітин миші, тому миші і не хворіють на пневмонію. Постулат того часу: нагріте отруйний пневмокок стає авірулентним. Біолог заражає мишей сумішшю нагрітого вирулентного штаму і живого авірулентние (бескапсульних). Мишки вмирають. В їх тілах вчений виявляє живі пневмококи з капсульної оболонкою. Висновок Гріффіта: від мертвих вірулентних пневмококів до живих, але бескапсульних формам, передається щось ( «трансформує агент»), що «трансформує» авірулентние форми в вірулентні з закріпленням ознаки як спадкового (пневмококи швидко розмножуються: ті, яких він виявив в трупах мишей, - соте покоління перших). А так як віруси не мають в будові нічого, крім нуклеїнових кислот (ДНК і РНК) фактично саме Ф. Гриффіту належить перший доказ генетичної ролі ДНК і РНК, хоча він і назвав їх «трансформує агент». Нагадаємо, сталося це в 1928 році.

Прямих доказів генетичної ролі ДНК особливості, опис та цікаві факти

Експериментальні докази ролі ДНК у передачі інформації

Практично те ж саме, що зробив Гріффіт, тільки без бідних мишей, зробили в 1944 році О. Т. Евері, К. М. Маклеод і М. Маккарті. У Рокфеллеровском інституті медичних досліджень в Нью-Йорку вони отримали in vitro (у пробірці) чистий трансформирующий агент Гріффіта з убитих вірулентних форм і змішували його, знову ж в пробірці, з авірулентнимі формами. Отримували капсульованих збудників. А потім вивчали склад цього самого агента. Спочатку вони довели, що це не білок, і це саме по собі вже було новаторством. Ну а потім і прийшли до того, що цей агент і є нуклеїнова кислота. Ці досліди американців - прямі докази генетичної ролі ДНК у передачі спадкової інформації. Але не єдині, які наука вважає класикою.

Друге з класичних доказів генетичної ролі ДНК

Перший ми вже описали - це досліди Евері - Маклеод - М. МакКарті.

Класика біології - ще два досвіду як прямі докази генетичної ролі ДНК. Опис скоротимо до суті.

третій досвід

Німецько-американський біохімік Гейнц Людвіг Френкель-Конрат отримав за свої дослідження премію Ласкера (1958). У каліфорнійському університеті в 1957 році він проводив досліди з вірусом тютюнової мозаїки. Схема їх схожа з Гріффітовскімі. Його досягнення - в тому, що він довів участь РНК в передачі спадкової інформації.

Цікаві сучасні докази

Сучасна молекулярна біологія і генетика постійно постачають нам нові докази генетичної ролі ДНК. Кілька вельми цікавих, несподіваних і вражаючих фактів з досліджень сучасної науки, які так чи інакше доводять роль ДНК в формуванні організму, наведено далі.

У геном кіз вчені вживили ген павука, який відповідає за білок павутини, в результаті цей білок з'явився в молоці кіз. Після спеціальної обробки та вилучення білка з молока утворюється павуковий шовк.

Голландці виростили корів з людським геном, відповідальним за специфічний білок молока жінок - лактоферрин. Цей білок відіграє важливу роль в первинному імунітет немовлят. Тестування молока корів триває, але перспективи застосування його в медицині вражають.

Доповнивши ген ембріона поросят геном білка флуоресцентної медузи, китайські вчені виростили двох світяться зеленим кольором поросят.

Про ДНК-тестування на встановлення батьківства або в судовій практиці знають всі. Але ДНК-тести використовують і при перевірці продуктів на справжність. Наприклад, можна встановити місце збору ікри або винограду для марочного вина.

У світі відомо 4 сім'ї, члени яких не мають відбитків пальців. Адерматогліфія викликана рідкісною мутацією одного-єдиного гена.

Чергування сну і неспання у людини контролює ген hDEC2, його мутація скорочує необхідність сну до 4 годин.

Кріогенетіка досягла успіху в клонуванні миші, що пробула замороженої 16 років. Оживляти «полярників» вчені не навчилися, а от клонувати їх можна.

І трохи про саму унікальною молекулі

  • 10 мільярдів кілометрів, від землі до Плутона і назад - ось довжина людської ДНК, якщо її розкласти.
  • Надрукувати весь геном людини при швидкості 8 символів в секунду, працюючи по 8 годин на добу, можна за 50 років.
  • Всю інформацію світу, що зберігається в цифровому форматі, можна вмістити в двох грамах ДНК.
  • На «невмирущого» жорсткому диску, що зберігається на космічній станції, на випадок катастрофи поміщені ДНК відомих людей, в тому числі Стівена Хокінга і Ленса Армстронга.
  • У кожній клітині нашого тіла кожна молекула ДНК близько мільйона разів на добу піддається різних ушкоджень. Однак ми ще живі - о, диво!
    Прямих доказів генетичної ролі ДНК особливості, опис та цікаві факти

Підведемо підсумок

Незважаючи на успіхи молекулярної біології і наші знання про ДНК, на багато питань людство поки не знає відповідей. Хто знає, які відкриття чекають нас в майбутньому, чи позбудеться людство від спадкових хвороб і чи буде переможене старіння.

Схожі статті