Публікацыі і напісанне артыкулаўПублікацыі

Інфармацыя, Нуклеатыдаў

Малекула ДНК і якія маўчаць гены

Увесь жывы свет складаецца з клетак. Жывёлы, рыбы, птушкі, расліны, грыбы, мікробы, самі людзі ўсё складаецца з клетак. Па-за клеткі няма жыцця. Клеткі ўсіх жывых арганізмаў падобныя па будынку, хімічным складзе, абмену рэчываў, усе клеткі размножваюцца дзяленнем. Гэта вельмі складаныя структуры, практычна цэлыя камбінаты, дзе за 1 секунду праходзяць дзясяткі тысяч рэакцый. На жаль, мы не можам кантраляваць асабістае жыццё нашых асабістых клетак. Тут яны валодаюць недатыкальнасцю, якую мы яшчэ толькі пачынаем пераадольваць. Чалавек у сваім жыцці кіруецца розумам, а клеткі, з якіх ён складаецца, жывуць па сваіх правілах, якія не заўсёды супадаюць з нашымі жаданнямі. Але вельмі магчыма, што ў найбліжэйшай будучыні мы зможам знайсці з імі агульную мову і дамовіцца пра што-кольвечы важным і для нас і для іх.

У цэнтры клеткі размешчана ядро, усярэдзіне якога знаходзяцца закручаныя ў падвойную спіраль Ўотсана-Крыку унікальныя па будынку і функцыі малекулы ДНК. Уся малекула ДНК падзелена на невялікія ўчасткі, званыя генамі. Гэта элементарныя адзінкі спадчынных прыкмет, якія вызначаюць наш знешні выгляд, пол, інтэлектуальны патэнцыял, працягласць жыцця і, у дадатак да ўсяго, дораць нам шырокі спектр генетычна абумоўленых паталогій, у тым ліку анкалагічнага характару.

Малекулы ДНК шчыльна спакаваныя ў бялковыя абалонкі і ўтвараюць кангламераты, якія называюцца храмасомамі. У саматычных клетках чалавека, гэта значыць у клетках яго цела, знаходзіцца дыплоідным ці двайны набор храмасом. Іх 46 штук або 23 пары. Кожная пара ўтрымлівае абсалютна ідэнтычны набор інфармацыі. Пры дзяленні клеткі пары храмасом разыходзяцца, і кожная клетка атрымлівае поўны набор інфармацыі. Пасля дыплоідным набор храмасом аднаўляецца. У палавых клетках чалавека ўтрымоўваецца 23 храмасомы, але пры апладненні, калі народак і яйкаклетка зліваюцца, двайны набор храмасом аднаўляецца. Пры гэтым адбываецца некаторае змешванне мужчынскай і жаночай інфармацыі, у выніку чаго плод атрымлівае прыкметы і таты і мамы.

Сукупнасць усіх генаў, якія змяшчаюцца ў наборы храмасом палавых клетак, называецца геномаў чалавека. Поўны геном чалавека змяшчае каля 80 тысяч генаў. Малекула ДНК ўладкованая, быць можа, не гэтак складана, як арыгінальна. Яна прадстаўлена двума доўгімі ніткамі. Ніткі складаюцца з нуклеатыдаў. Нуклеатыдаў - гэта хімічныя злучэнні, якія складаюцца з трох рэчываў: азоцістай падставы, вуглявода дезоксирибозы і фосфарнай кіслаты. Не ўдаючыся ў дэталі, можна сказаць, што ДНК ўсяго арганічнага свету ўтвораны ўсяго толькі чатырма відамі нуклеатыдаў. Гэта чатыры літары, чатыры сімвала алфавіту жыцця: Аденин (А), Тимин (Т), Гуанінь (Г) і Цитозин (Ц). Яны злучаюцца паміж сабой у палімерную ланцуг даўжынёй сотні тысяч нанаметраў, больш 3х метраў. Такая даўжыня ніткі дазваляе размясціць на ёй больш за 3 млрд. Нуклеатыдаў, у паслядоўнасці якіх, і закадавана ўся генетычная інфармацыя. Гэтыя дзве ніткі злучаюцца паміж сабой з дапамогай вадародных сувязяў і спіральна закручваюцца адна вакол іншай, утвараючы шчыльную структуру у якой захоўваецца так шмат таямніц. Перад навукоўцамі ўстала праблема раскрыць гэтыя таямніцы, расшыфраваць геном чалавека, г.зн. вылучыць ўсе гены і вызначыць іх значэнне. Задача ўяўлялася непазбежнай і неадкладнай, і ў 1990 годзе пачалося ажыццяўленне праекта «Геном чалавека».

Па ходзе асноўнай працы было расшыфравана звыш 800 геномаў раслін і жывёл, у тым ліку узбуджальнікаў многіх небяспечных бактэрый: туберкулёзу, сыпнога тыфа, язвы страўніка і іншых. Гэта мае вялікае значэнне для фармакалогіі. Былі распрацаваны адпаведныя вакцыны супраць узбуджальнікаў гэтых захворванняў, створана цэлая група новых лекаў для барацьбы з спадчыннымі захворваннямі. Гэтыя прэпараты больш эфектыўныя ў параўнанні з раней існавалымі, паколькі валодаюць выбіральнасцю і скіраванасцю дзеянні на генныя і бялковыя мішэні. Магутны станоўчы імпульс атрымала малекулярная медыцына ў сферы геннай дыягностыкі захворванняў і іх тэрапіі, а ў геннай інжынерыі мы сталі відавочцамі выключных падзей, самым значным з якіх, мабыць, з'яўляецца кланаванне. Кланаванне дазволіць захаваць і размножыць геніяльныя знаходкі прыроды, а ў будучыні і чалавека.

Неверагодныя перспектывы адкрыліся перад селекцыянерамі. Створаныя на аснове генетыкі трансгенныя расліны дазволілі рэзка павялічыць ураджайнасць сельскагаспадарчых культур, цалкам ліквідаваць страты ад пустазелля і шкоднікаў, а трансгенныя жывёлы дзівяць наша ўяўленне сваёй прадуктыўнасцю, устойлівасцю да захворванняў, пладавітасцю.

Крыміналісты таксама атрымалі ў сваё распараджэнне тэхналогію, якая гарантуе абсалютную дакладнасць у пытаннях ідэнтыфікацыі асобы па вельмі малой колькасцю доследнага матэрыялу: кроплі сліны, часцінцы воласа, перхаці і т. Д. Тысячы невінаватых людзей у свеце былі апраўданыя, а сапраўдныя злачынцы атрымалі заслужанае пакаранне на падставе геннага аналізу. З'явіўся надзейны механізм вызначэння бацькоўства, мацярынства і ступені сваяцтва для вырашэння пытанняў ў спадчыну маёмасці, якія ўзнікаюць у юрыдычнай практыцы.

Атрыманы нечаканыя і унікальныя вынікі, якія патрабуюць сур'ёзнага асэнсавання. Так, напрыклад, вынікі параўнання геному чалавека з геномам нашага бліжэйшага сваяка шымпанзэ паказалі амаль поўную іх ідэнтычнасць па тысячам параметраў. Практычна яны толькі нязначна перавышае адрозненні паміж людзьмі з розных этнічных груп. Чалавек апынуўся значна бліжэй да жывёл, чым гэта магчыма было выказаць здагадку. Такая высокая ступень сваяцтва заводзіць даследчыкаў у тупік і патрабуе ад іх нестандартных падыходаў і рашэнняў. Магчыма, будуць унесены пэўныя карэктывы ў тэорыю эвалюцыі жывой матэрыі.

Генетыкі, у тым ліку кіраўнік праекта <Геном чалавека> Ф. Колінз, натхнёныя поспехамі, сфармулявалі некалькі грандыёзных прагнозаў на бліжэйшую будучыню. Так да 2020 года на рынку павінны з'явіцца лекі ад дыябету, гіпертаніі, рака і псіхічных захворванняў распрацаваныя на аснове геннай інжынерыі, якая дазваляе прыцэльна ўздзейнічаць на пашкоджаныя клеткі. Генотерапия на ўзроўні зародкавых клетак дазволіць пазбегнуць спадчынных захворванняў. Да 2040 годзе з'явіцца магчымасць архивизировать індывідуальны геном чалавека, і правесці каталагізацыю генаў, якія ўдзельнічаюць у працэсе старэння. Гэта дазволіць павялічыць сярэднюю працягласць жыцця чалавека да 120 гадоў, а ў далейшым падарыць яму гэтак жаданае неўміручасць. Нарэшце чалавек атрымае магчымасць кантраляваць ўласную эвалюцыю. У гэтых прагнозах ўсё здаецца фантастычным, але пройдуць гады, быць можа, значна меншыя, чым тыя, пра якія кажуць навукоўцы, усё ўвасобіцца ў рэальнасць, і мы станем іншымі.

Аднак і сёння малекула ДНК захоўвае яшчэ шмат таямніц і загадак. Кампутарны аналіз геному жывёл дазволіў вызначыць колькасныя суадносіны участкаў малекулы ДНК, якія выконваюць розныя функцыі. Тут генетыкі выявілі дзіўныя факты. Аказалася, што ў шматлікіх відаў толькі нязначная частка агульнай паслядоўнасці геному кадуе вавёркі. Так у чалавека толькі каля 2% геному кадуюць бялок, 48% геному прымаюць удзел толькі ў пачатковай стадыі кадавання і ў далейшым ад сінтэзу бялкоў адхіляюцца, а больш за 50% геному складаецца з ня кадавальныя, паўтаральных паслядоўнасцяў ДНК, якія ўключаюць, да таго ж, вялікая колькасць фрагментаў рэліктавых вірусаў. Пры параўнанні гэтых дадзеных з геному жывёл якія стаяць на розных прыступках эвалюцыйнай лесвіцы даследчыкі сутыкнуліся з яшчэ адным парадаксальным з'явай. Аказалася, што ў жывёл, якія стаяць на больш нізкай ступені эвалюцыі доля ня кадавальныя ДНК вельмі маленькая. У працэнтных адносінах гэта выглядае наступным чынам. Так у бактэрый, амаль уся ДНК з'яўляецца рабочай, гэта 90% і толькі 10% як бы бескарыснай. У дрожджаў 68% ДНК з'яўляецца кадавальныя, 32% ня кадавальныя. У нематоды ўжо гэтыя суадносіны роўна 24% і 76% адпаведна. Арганізм становіцца складаней, а доля кадавальныя участкаў ДНК памяншаецца, у той час як доля незразумелай для нас інфармацыі павялічваецца. Тут, як здаецца на першы погляд, варта было б чакаць прама процілеглага выніку. Ф.Крик, лічыў «лішнюю» ДНК будаўнічым «смеццем», выдаткам эвалюцыі і платай за дасканаласць астатняй яе часткі. Беспярэчны аўтарытэт вучонага на доўгія гады пазбавіў заслужанага годнасці велізарную частку унікальнай малекулы. Аднак, у апошні час, шэраг навукоўцаў, якія не прызнаюць аўтарытэты, вырашылі пахаваць ідэю «смеццевай ДНК» Блізкая магчымасць разгадкі таямніцы не кадавальныя ДНК выклікала ажыўленую дыскусію ў асяроддзі генетыкаў. Былі напісаны сотні артыкулаў на гэтую тэму, прапанавана шмат цікавых распрацовак. Выказвалася меркаванне аб ахоўнай ролі не кадавальныя ДНК, аб фарміраванні крытычнай масы неабходнай для запуску некаторых ўнутрыклеткавых працэсаў, фарміраванні ліній разрэзу і склейвання ў альтэрнатыўным сплайсинге. А Д. Маттик, напрыклад, лічыць, што не кадуе ДНК ўсё - такі кадуе, так званыя, дапаможныя рібанукляінавай кіслаты, РНК.

Мы падышлі да праблемы Маўчаў часткі ДНК з іншага боку. Было выказана меркаванне, што ў малекуле ДНК запісваецца і захоўваецца не толькі спадчынная інфармацыя, але і, так званая, крытычная інфармацыя. Крытычная інфармацыя звязаная з падзеямі, якія ўяўляюць сабой рэальную пагрозу для існавання арганізма. Тэхналогія здабывання такой інфармацыі мае свае асаблівасці, пра якія будзе сказана ніжэй.

Для даследавання былі абраныя звычайныя піўныя дрожджы групы сахаромицетов. Дрожджы з'яўляюцца выдатным мадэльным аб'ектам эукарыятычнай клетак для самых розных даследаванняў у галіне біяхіміі, імуналогіі, генетыкі. Генетыка дрожджаў развівалася вельмі бурна, было выканана вялікая колькасць работ як тэарэтычнага, так i практычнага характару. Нарэшце, у 1996 годзе быў цалкам секвенирован геном дражджавога грыбка Saccharomyces cerevisiae, што з'явілася асновай для прарыву ў геносистематике дрожджаў. Гэта дазволіла праводзіць непасрэднае параўнанне паслядоўнасці нуклеатыдаў у іх геному. Менавіта таму дрожджы і былі выбраны ў якасці аб'екта для нашых даследаванняў.

Гэты выгляд дрожджаў прадстаўлены звычайнымі эукарыятычнай, то ёсць якія маюць ядро, клеткамі дыяметрам 3 - 7 мкм. Грыбкі вытрымліваюць вельмі нізкія тэмпературы і нават пры замарожванні не гінуць, а толькі заміраюць, скручваючы ўсе свае метабалічныя працэсы. Найлепшым чынам яны адчуваюць сябе ў цёплай асяроддзі, аднак пры тэмпературы вышэй 47 градусаў іх жыццёвыя працэсы прыпыняюцца, а пры тэмпературы 80 - 100 градусаў яны гінуць.

Такім чынам, крытычнымі ўмовамі для грыбка з'яўляюцца тэмпературы блізкія да 80 градусам. Уздзейнічаючы такімі тэмпературамі на клеткі грыбка Saccharomyces cerevisiae, былі выяўленыя змены ў паслядоўнасці нуклеатыдаў у маўклівых локусах іх малекул ДНК. Больш агрэсіўныя ўздзеяння цягнуць за сабой змены ў кадавальныя часткі ДНК і пагражаюць жыццяздольнасці гэтага маленькага арганізма.

Такім чынам, у маўклівых локусах ДНК грыбкоў запісваецца інфармацыя пра неспрыяльныя ўмовы пагражаюць іх жыцці. Больш за тое, гэта такія ўмовы, якія прынеслі яму сур'ёзныя разбурэнні, але пры гэтым ён здолеў выжыць, захаваўшы гэтак карысны для сябе вопыт. Патрапіўшы ў падобныя ўмовы, грыбок ужо ведае аб іх пагібельных наступствах і прымае ўсе меры, каб пазбегнуць іх. Тое ж самае адбываецца і з клеткамі чалавека. Наша цела таксама складаецца з клетак, якія валодаюць пэўнай ступенню свабоды і самастойнасці. Яны таксама запісваюць крытычную інфармацыю і таксама спрабуюць выкарыстоўваць яе ў пагражаюць іх клетачнай жыцця сітуацыях. Крытычная інфармацыя ў клетках запісваецца не так як у мозгу, яна запісваецца ў адчуваннях. Кожнае адчуванне, няхай гэта будзе глядзельныя выявы, звязаныя з людзьмі, будынкамі, мясцовасцю, дзе адбыліся гэтыя, ледзь не прывялі да трагедыі, падзеі, пах густ, унутраныя адчуванні, напрыклад боль, гук і вядома гаворка запісваюцца ў малекулах ДНК. Чалавек выжыў, інфармацыя запісаная і клеткі лічаць, што калі ён апынецца ў падобнай сітуацыі менавіта гэтая інфармацыя дапаможа яму выжыць яшчэ раз. Малекулы ДНК досыць ўстойлівыя злучэнні і могуць захоўваць сваю інфармацыю калі заўгодна доўга. Таму і крытычныя падзеі, запісаныя ў яе структуры, могуць быць вельмі і вельмі старажытнымі.

Для нагляднасці паспрабуем прывесці прыклад. Гэта здарылася ў далёкай Персіі. Персія ўтварылася ў VI стагоддзі да н. э. Гэта была найвялікшая імперыя ад Егіпта да ракі Інд. У 332 годзе да н. э. Аляксандр Македонскай разбіў войска цара Дарыя і захапіў багаты горад Персиполь. За адчайнае супраціў ён аддаў горад на 3 дні сваім салдатам на разграбленне. Гараджане жылі ў страху. У пышным палацы, у сваім пакоі, апантана малілася маладая жанчына і прасіла спадары пра выратаванне. Вакол стаялі абразы і гарэлі свечкі. Магутны ўдар зрывае дзверы з усіх завал і ў пакой урываецца магутны воін. Кароткая сутычка і жанчына, збілі з ног, валяецца без прытомнасці на падлозе. Яе гвалцяць, чуецца грэчаская мовы, дом рабуюць і сыходзяць. Растузаная жанчына выжыла і акрамя ўсяго іншага, на шчасце ці няшчасце, зацяжарыла. Усе адчуванні гэтага жудаснага дня: абразы, свечкі, грэчаская мовы, боль, грукат былі запісаныя ў яе малекулах ДНК. Жанчына шчасна вырашылася ад цяжару і перадала ўсю інфармацыю свайму дзіцяці. Падарожнічаючы ў чарадзе некалькіх дзесяткаў пакаленняў гэтая інфармацыя, у рэшце рэшт, апынулася ў генах маладога чалавека ўжо ў наш час і, як гэта ні дзіўна, у Расіі.

У якім выпадку дадзеная інфармацыя можа быць запатрабаваная. Натуральна, што яна будзе запатрабаваная ў сітуацыі падобнай на тую, у якой была атрыманая. У той далёкі час арганізм здолеў выжыць і, апынуўшыся ў падобнай сітуацыі, ён механічна будзе прайграваць ўсе адчуванні і дзеянні, якія запісаны ў яго ДНК. Калі ён апынецца ў царкве, дзе стаяць іконы і гараць свечкі, ён пачне валяцца на падлозе і выкрыкваць пагрозы. У гэтым выпадку мы будзем казаць, што ў яго ўсяліліся дэманы. Калі ён раптам загаворыць на грэцкай мове, то мы будзем казаць, што ў мінулым жыцці ён жыў у Грэцыі. На самай справе малады чалавек ніколі не жыў ні ў Грэцыі, ні ў Персіі, у яго няма нячысцікаў. У яго ў малекулах ДНК запісаная крытычная інфармацыя, якая перашкаджае яму спакойна жыць і якая з дапамогай псіхааналізу З Фрэйда можа быць паспяхова выдаленая.

Што мы можам сказаць у заключэнне па гэтым пытанні? Крытычная інфармацыя, якая пагражае існаванню непасрэдна саміх клетак нашага арганізма запісваецца ў маўклівых локусах малекулы ДНК. У чалавека гэтая інфармацыя займае амаль увесь аб'ём малекулы ДНК, паколькі за велізарны перыяд яго існавання такіх сітуацый была вялікая колькасць. Сітуацыі часта былі падобнымі, таму мы назіраем у маўклівых локусах вялікая колькасць паўтораў. З часам старыя запісы, магчыма, сціраюцца, паколькі інфармацыя, запісаная ў маўклівых локусах значна маладзей, чым у кадавальныя генах. Такім чынам, яшчэ раз пацвярджаецца той факт, што ў Прыродзе няма месца выпадковасці, і кожная з'ява ў ёй мае сваё прызначэнне. А мы, людзі, павінны разумець, што не заўсёды наша паводзіны дыктуецца розумам і, такім чынам, яно не заўсёды з'яўляецца адэкватным абставінамі.

Иеликов С. Л.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.