Informacije, nukleotidi

Molekula DNK i tihi geni

Ceo živi svet sastoji se od ćelija. Životinje, ribe, ptice, biljke, pečurke, mikrobe, sami ljudi čine ćelije. Van ćelije nema života. Ćelije svih živih organizama su slične po strukturi, hemijskom sastavu, metabolizmu, sve ćelije se množe sa fisijom. To su vrlo složene strukture, gotovo cele biljke, gde desetine hiljada reakcija prolazi 1 sekundu. Nažalost, ne možemo kontrolisati lični život naših ličnih ćelija. Ovde imaju nepovredivost, koju tek počinjemo da prevazidjemo. Čovek u njegovom životu rukovodi se razlozima, a ćelije čiji je on komponovan uživo svojim vlastitim pravilima, koji se ne uvek poklapaju sa našim željama. Ali, vrlo je moguće da ćemo u bliskoj budućnosti s njima naći zajednički jezik i složiti se o nečemu što je važno za nas i za njih.

U centru ćelije nalazi se jezgro, unutar koje se nalaze dvostruko-spiralne spirale Watson-Crick-a jedinstvene po strukturi i funkciji. Cijeli DNK molekul je podijeljen u mala područja zvana geni. To su elementarne jedinice nasleđenih karakteristika koje određuju naš izgled, pol, intelektualni potencijal, očekivani životni vijek i, pored toga, daju nam širok opseg genetski određenih patologija, uključujući i rak.

DNK molekuli su gusto upakovani u koverte proteina i oblikuju konglomerate, koji se nazivaju hromozomi. U somatskim ćelijama osobe, to jest, u ćelijama njegovog tela, postoji diploidni ili dvostruki skup hromozoma. Od njih 46 ili 23 parova. Svaki par sadrži apsolutno identičan skup informacija. Kada se deli ćelije, parovi hromozoma se raspadaju, a svaka ćelija dobija kompletan skup informacija. Nakon toga, obnovljen je diploidni skup hromozoma. U ljudskim seksualnim ćelijama nalazi se 23 hromozoma, ali kada se oplodnja, kada sperme i jajost spajaju, dvostruki skup hromozoma se obnavlja. Istovremeno, postoji neka konfuzija muških i ženskih informacija, zbog čega fetus prima znake i očeve i mame.

Ukupnost svih gena sadržanih u skupu hromozoma ćelija ćelija naziva se ljudski genom. Kompletna humana genom sadrži oko 80.000 gena. Molekula DNK je, možda, nije tako težak kao što je bio izvorno. Predstavljen je dvema dugačkim nitima. Filamenti se sastoje od nukleotida. Nukleotidi su hemijska jedinjenja koja se sastoje od tri supstance: azotna baza, ugljikohidrat deoksirize i fosforne kiseline. Bez upada u detalje, možemo reći da DNK čitavog organskog sveta formiraju samo četiri vrste nukleotida. To su četiri slova, četiri simbola alfabeta života: Adenine (A), Timin (T), Guanine (D) i Citosine (C). Povezani su jedni s drugima u lancoru polimera dužine od stotina hiljada nanometara, više od 3 metra. Ova dužina filamenta dozvoljava da na njoj stavlja više od 3 milijarde nukleotida, u nizu kojih je i sve genetske informacije kodirane. Ove dvije ćelije su spojene vodoničnim vezama i spiralno okreću jedna oko druge, formirajući gustu strukturu u kojoj se čuvaju toliko tajni. Naučnici su se suočili sa problemom otkrivanja ovih tajni, dešifrujući ljudski genom, tj. Izolirajte sve gene i odredite njihov značaj. Zadatak je izgledao neizbežan i hitan, a 1990. godine počelo je projekat ljudskog genoma.

Tokom glavnog rada, dešifrovano je više od 800 genoma biljaka i životinja, uključujući patogene mnogih opasnih bakterija: tuberkuloze, tifusa, čir na želucu i dr. Ovo je od velikog značaja za farmakologiju. Izrađene su odgovarajuće vakcine protiv uzročnika ovih bolesti, stvorena je čitava grupa novih lekova za suočavanje sa naslednim oboljenjima. Ovi lekovi su efikasniji od onih koji su ranije postojali, jer imaju selektivnost i usmerenu akciju na gene i proteinske ciljeve. Molekularna medicina primila je moćan pozitivan podstrek na polju genske dijagnoze bolesti i njihove terapije, au genetskom inženjerstvu smo bili svedoci izuzetnih događaja, od kojih je najznačajnija, verovatno, kloniranje. Kloniranje će spasiti i umnožiti briljantne nalazišta prirode, iu budućnosti i čovjeku.

Neverovatni izgledi otvoreni su prije odgajivača. Na osnovu genetike, transgene biljke su omogućile značajno povećanje prinosa useva, potpuno eliminisale gubitke od korova i štetočina, a transgene životinje udarile su našu maštovitošću s njihovom produktivnošću, otpornošću na bolest, plodnošću.

Kriminalisti su takođe dobili na raspolaganju tehnologiju koja garantuje apsolutnu sigurnost u identificiranju osobe na izuzetno malim količinama materijala koji se istražuje: kapljica pljuvačke, komad kose, perut, itd. Hiljade nevinih ljudi na svijetu je oslobođeno, a pravi kriminalci su dobili zasluženu kaznu zasnovanu na Analiza gena. Postojao je pouzdan mehanizam za utvrđivanje očinstva, materinstva i stepena srodstva za rješavanje nasleđnih problema koji se javljaju u pravnoj praksi.

Dobijeni su neočekivani i jedinstveni rezultati koji zahtevaju ozbiljno tumačenje. Tako, na primer, rezultati upoređivanja ljudskog genoma sa genomom našeg najbližeg srodnika šimpanze pokazali su gotovo potpuni svoj identitet hiljadama parametara. U praksi, oni samo premašuju razlike između ljudi iz različitih etničkih grupa. Čovek je bio mnogo bliži životinjama nego što je bilo moguće pretpostaviti. Takav visok stepen srodstva dovodi istraživače u zatvore i zahtijeva od njih nestandardne pristupe i rješenja. Možda će se napraviti određena prilagođavanja teoriji evolucije živih materija.

Genetika, uključujući i šef projekta Human Genome, F. Collins, inspirisana uspehom, formulisala je nekoliko grandioznih predviđanja za blisku budućnost. Dakle, do 2020. na tržištu bi trebalo da se pojave lekovi za dijabetes, hipertenziju, kancer i mentalne bolesti razvijene na osnovu genetskog inženjeringa, omogućavajući uticaj na oštećene ćelije. Genska terapija na nivou ćelija ćelija će izbjeći nasledne bolesti. Do 2040. godine biće moguće arhivirati pojedinačni ljudski genome i katalogizirati gene uključene u proces starenja. Ovo će povećati prosječni životni vijek osobe do 120 godina, a u budućnosti mu dati tako dobrodošlicu besmrtnost. Na kraju, osoba će imati priliku da kontroliše sopstvenu evoluciju. U ovim prognozama, sve izgleda fantastično, ali će proći godine, možda znatno manje od onih koje naučnici kažu, sve će postati stvarnost, a mi ćemo postati drugačiji.

Međutim, čak i danas molekula DNK zadržava mnogo više tajni i misterija. Računarska analiza životinjskog genoma omogućila je određivanje kvantitativnog odnosa segmenata DNK molekula koji obavljaju različite funkcije. Ovde su genetičari otkrili neverovatne činjenice. Ispostavilo se da u mnogim vrstama samo mali deo celokupne sekvence genom kodira proteine. Prema tome, kod ljudi samo oko 2% genom kodira protein, 48% genoma učestvuje samo u početnoj fazi kodiranja, a kasnije se uklanjaju iz sinteze proteina, a više od 50% genom sastoji se od ne-kodiranja, ponavljanja sekvenci DNK, Broj fragmenata relikvnih virusa. Kada upoređuju ove podatke sa genomima životinja koji stoje u različitim fazama evolucionih lestvica, istraživači suočili se sa još jednim paradoksalnim fenomenom. Ispostavilo se da je kod životinja koji su u nižim stupnjevima evolucije, frakcija ne-kodirajuće DNK je vrlo mala. U procentima, izgleda ovako. Dakle, u bakterijama skoro sva DNK radi, to je 90%, a samo 10% čini se beskorisnim. Kod kvasca, 68% DNK je kodiranje, 32% ne-kodiranje. U nematodama ovaj odnos je već 24% i 76%, respektivno. Telo postaje složenije, a procenat kodirajućih regiona DNK se smanjuje, dok se procenat informacija koji nam se ne razumije povećava. Ovde, kako izgleda na prvi pogled, treba očekivati suprotan rezultat. F. Krik, smatra "extra" DNK zgradu "smeće", trošak evolucije i plaćanje za savršenstvo ostatka. Nepotvrđeni autoritet naučnika godinama je lišio zasluženog dostojanstva ogromnog dela jedinstvenog molekula. Međutim, nedavno je veliki broj naučnika koji ne priznaju autoritet odlučili su da sahnu ideju o "neželjenoj DNK". Bliska mogućnost rješavanja misterije ne-kodirajuće DNK prouzrokovala je živu diskusiju među genetičarima. Napisano je stotine članaka o ovoj temi, predloženo je mnogo interesantnih događaja. Izraženo je mišljenje o zaštitnoj ulozi ne-kodirajuće DNK, formiranju kritične mase neophodne za pokretanje nekih intracelularnih procesa, formiranja linija sečenja i vezivanja u alternativnom spajanju. A D. Mattick, na primer, smatra da ne-kodirajuća DNK i dalje kodira tzv. Pomoćne ribonukleinske kiseline, RNK.

Došli smo do problema ćutog dela DNK s druge strane. Predloženo je da se ne samo nasledne informacije evidentiraju i čuvaju u molekulu DNK, već i tzv. Kritične informacije. Kritične informacije povezane su sa događajima koji predstavljaju stvarnu pretnju postojanju organizma. Tehnologija izvlačenja takvih informacija ima svoje specifičnosti, o kojima ćemo razmotriti u nastavku.

Za studiju izabran je uobičajeni pivski kvasac grupe saharoromiceta. Kvasci su odličan model predmeta eukariotskih ćelija za širok spektar istraživanja u biokemiji, imunologiji i genetici. Genetika kvasca razvila se veoma brzo, veliki broj radova je uradjen i teoretski i primenjen. Konačno, 1996. godine, genoma gljivica kvasca Saccharomyces cerevisiae je bila potpuno sekvencirana, što je bila osnova za proboj u sistemu kvasnog genosistema. To je omogućilo direktno poređenje nukleotida u njihovim genoma. Zbog toga je kvasac izabran kao predmet za naše istraživanje.

Ova vrsta kvasca predstavljena je običnim eukariotskim, odnosno nukleovanim, ćelijama prečnika od 3-7 mikrona. Gljive mogu izdržati vrlo niske temperature, pa čak i ne propadaju kada su zamrznute, ali samo zamrzavaju, navijajući sve svoje metaboličke procese. Najbolje se osećaju u toplom okruženju, ali na temperaturama iznad 47 stepeni njihovi životni procesi su suspendovani, a na temperaturi od 80 do 100 stepeni umiru.

Shodno tome, kritični uslovi za gljivu su temperature blizu 80 stepeni. Utjecajući na takve temperature na ćelijama gljivice Saccharomyces cerevisiae, primećene su promene u sekvenci nukleotida u tihim lokusima njihovih molekula DNK. Agresivniji efekti dovode do promjena u kodirajućem dijelu DNK i ugrožavaju održivost ovog malog organizma.

Tako se informacije o nepovoljnim životnim uslovima ugrožavaju u nečujnim lokusima gljivične DNK. Štaviše, to su uslovi koji su ga doveli do ozbiljnog uništenja, ali istovremeno je uspeo da preživi, pošto je takvo korisno iskustvo spasio za sebe. Jednom u takvim uslovima, glivica već zna o svojim katastrofalnim posledicama i preduzima sve mere da ih izbegne. Ista stvar se dešava sa ljudskim ćelijama. Naše telo takođe se sastoji od ćelija koje imaju određeni stepen slobode i nezavisnosti. Takođe snimaju kritične informacije i pokušavaju da ga koriste u situacijama koje prete njihovom ćelijskom životu. Kritične informacije u ćelijama su zabeležene ne kao u mozgu, zabeleženo je u senzacijama. Svaka senzacija, da li su vizuelne slike povezane sa ljudima, zgradama, lokalitetom gde su se desili takvi događaji, što je gotovo dovelo do tragedije, mirisa ukusa, unutrašnjih senzacija kao što su bol, zvuk i, naravno, govor se snimaju u molekulima DNK. Osoba je preživjela, podaci se snimaju i ćelije vjeruju da će, kada se nađe u sličnoj situaciji, ovi podaci pomoći mu da opstane. DNK molekuli su prilično uporna jedinjenja i mogu da čuvaju svoje informacije koliko god želite. Dakle, kritični događaji zabeleženi u njegovoj strukturi mogu biti vrlo, vrlo drevni.

Radi jasnoće, pokušajmo dati primer. To se desilo u dalekoj Perziji. Persija je nastala u VI veku pre nove ere. E. To je bilo najveće carstvo iz Egipta do reke Indus. U 332. pne. E. Aleksandar Makedon je pobedio vojsku kralja Dariusa i uhvatio bogat grad Perzipolis. Za očajnički otpor, on je 3 dana dao grad svojim vojnicima za pljačkanje. Građani su živeli u strahu. U veličanstvenoj palati, u svojoj sobi, mlada žena je strastveno molila i pitala je Gospodina za spas. Ikonice su bile svuda okolo i sveće su pale. Močan udarac pokupi vrata sa svim zatvorima, a snažan ratnik se probija u sobu. Kratka borba i žena, srušena, roleta su nesvesna na podu. Silovana, govori grčki govor, kuća je opljačkana i odlazi. Mučena žena je preživela i, između ostalog, na sreću ili nesrećno, zatrudnela. Sve senzacije ovog strašnog dana: ikone, sveće, grčki govor, bol, gromoglasni su zabeleženi u njenim molekulima DNK. Žena je bezbedno uklonjena iz tereta i prenijela sve informacije svom detetu. Putujući u nizu nekoliko desetina generacija, ova informacija se kasnije našla u genomovom mladiću već u našem vremenu i, čudno, u Rusiji.

U kom slučaju se ove informacije mogu tražiti. Naravno, to će se tražiti u situaciji sličnoj onoj u kojoj je ona dobijena. Tada je organizam uspio preživjeti i, u sličnoj situaciji, mehanički će reprodukovati sve senzacije i akcije koje su zabilježene u njegovoj DNK. Ako se nađe u crkvi, gde stoje ikone i sveće gori, on će početi da se uvlači na pod i izlazi iz pretnji. U ovom slučaju, reći ćemo da su se demoni ušli u to. Ako odjednom govori na grčkom, onda ćemo reći da je u prošlom životu živio u Grčkoj. Zapravo, mladić nikad nije živio u Grčkoj ili Perziji, nema demona. U svojim molekulima DNK je napisao kritične informacije koje ga sprečavaju da mirno živi i koji se uz pomoć Freudove psihoanalize mogu uspešno ukloniti.

Šta možemo reći u zaključku o ovom pitanju? Kritične informacije koje ugrožavaju postojanje direktno ćelija našeg tela zabeleženo je u tihim loki molekula DNK. Kod osobe koje ove informacije zauzimaju skoro sve zapremine molekula DNK, kao i za ogroman period postojanja takvih situacija, bilo je ogromne količine. Situacije su često bile slične, pa posmatramo veliki broj ponavljanja u nečujnim lokusima. Vremenom, stari snimci mogu biti izbrisani, budući da su podaci snimljeni u tihim lokusima znatno mlađi nego kod kodiranja gena. Dakle, činjenica da u Prirodi nema mesta za slučaj je još jednom potvrđena, a svaka pojava u njoj ima svoju svrhu. I mi, ljudi, treba da shvatimo da ne uvek naše ponašanje diktira uzrokom i, stoga, nije uvijek adekvatno okolnostima.

Yelikov S.L.