Сегодня мы очень много знаем про ДНК

Популярная механикаНаука

Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО

Во вселенной стратегической компьютерной игры StarCraft внеземная раса зергов примечательна тем, что научилась усваивать генетический материал других организмов и преобразовывать собственные гены, меняясь и адаптируясь к новым условиям. Эта, на первый взгляд, фантастическая идея намного ближе к реальным возможностям живых организмов, чем кажется.

Александр Панчин

Сегодня мы очень много знаем про ДНК: этой двухцепочечной молекуле посвящено более двух миллионов научных публикаций. Молекулу ДНК можно рассмотреть как текст, написанный с использованием алфавита из четырех букв (нуклеотидов). Совокупность всех нуклеотидов, составляющих хромосомы любого организма, называется геномом. Геном человека насчитывает примерно три миллиарда «букв». Отдельные участки генома представляют собой обособленные гены — функциональные элементы, которые чаще всего отвечают за синтез конкретных белков. У человека около 20 000 кодирующих белки генов. Белки, как и молекулы ДНК, являются полимерами, но состоят не из нуклеотидов, а из аминокислот. «Алфавит» аминокислот, входящих в состав белков, насчитывает 20 молекул. Зная нуклеотидную последовательность гена, можно точно определить аминокислотную последовательность белка, который он кодирует. Дело в том, что все организмы используют один и тот же (с небольшими вариациями) хорошо изученный генетический код — правила соответствия кодонов (троек нуклеотидов) определенным аминокислотам. Подобная универсальность позволяет генам из одного организма работать в другом организме и при этом производить тот же самый белок.

Естественная инженерия

Один из основных методов генной инженерии растений использует агробактерии и разработанный ими механизм модификации растительных геномов (см. «ПМ» № 10'2005). Гены обитающих в почве агробактерий кодируют специальные белки, способные «протащить» определенную молекулу ДНК в растительную клетку, встроить ее в растительный геном и тем самым заставить растение производить нужные для бактерии питательные вещества. Ученые позаимствовали эту идею и нашли ей применение, заменив нужные бактериям гены на те, которые кодируют белки, необходимые в сельском хозяйстве. Например, Bt-токсины, которые производят почвенные бактерии Bacillus thuringiensis, абсолютно безопасные для млекопитающих и ядовитые для некоторых насекомых, или белки, придающие растению устойчивость к конкретному гербициду.

Обмен генами для бактерий, даже не родственных — очень распространенное явление. Именно из-за этого микробы, устойчивые к пенициллину, появились уже через несколько лет после начала его массового применения, а в наши дни проблема устойчивости к антибиотикам стала одной из самых тревожных в медицине.

От вирусов к организмам

Естественной «генной инженерией» занимаются не только бактерии, но и вирусы. В геномах многих организмов, включая человека, есть транспозоны — бывшие вирусы, которые давно встроились в ДНК хозяина и, как правило, не принося ему вреда, могут «перескакивать» с одного места в геноме на другое. Ретровирусы (такие как ВИЧ) умеют встраивать свой генетический материал прямо в геном эукариотических клеток (например, клеток человека). Аденовирусы не встраивают свою генетическую информацию в геномы животных и растений: их гены могут включаться и работать без этого. Эти и другие вирусы активно используются в генной терапии для лечения целого спектра наследственных заболеваний.

Таким образом, естественная генная инженерия очень широко используется в природе и играет огромную роль в адаптации организмов к окружающей среде. Еще важнее то, что все живые организмы постоянно подвергаются генетическим изменениям в результате случайных мутаций. Из этого следует важный вывод: по сути, каждый организм (если не считать клонов) является уникальным и генетически модифицированным по сравнению со своими предками. У него есть как новые мутации, так и новые комбинации существовавших ранее вариантов генов — в геноме любого ребенка обнаруживаются десятки генетических вариантов, которых не было ни у одного из родителей. Кроме возникновения новых мутаций, в ходе полового размножения в каждом поколении возникает новая комбинация уже существующих у родителей генетических вариантов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как правильно использовать гермоснаряжение: лайфхаки для туристов Как правильно использовать гермоснаряжение: лайфхаки для туристов

При многообразии видов отдыха есть универсальная вещь, которая пригодится везде

Популярная механика
Новый сайт для онлайн-мониторинга российских ралли: болеем за наших! Новый сайт для онлайн-мониторинга российских ралли: болеем за наших!

Цифровые технологии дошли и до российского автомотоспорта

Популярная механика
Как организм слонов смог победить рак, и может ли человек достичь этого Как организм слонов смог победить рак, и может ли человек достичь этого

Генетическая загадка слонов: почему эти гиганты почти не болеют онкологией?

ТехИнсайдер
Ленинградская Прохоровка: встречный бой лучших танковых дивизий РККА и вермахта Ленинградская Прохоровка: встречный бой лучших танковых дивизий РККА и вермахта

Вторжение фашистской группы армий «Север» в Советскую Прибалтику

Maxim
От Цезаря до эльфа Добби: что такое иллеизм и зачем говорить о себе в третьем лице От Цезаря до эльфа Добби: что такое иллеизм и зачем говорить о себе в третьем лице

Почему люди говорят о себе в третьем лице и как это помогает решать конфликты?

Forbes
Как спрятать голову в железо Как спрятать голову в железо

История доспехов в европейском Средневековье и технология воссоздания в наши дни

Популярная механика
Нефть под санкциями: как Россия лишается будущего Нефть под санкциями: как Россия лишается будущего

Санкции еще нанесут удар по российской нефтяной отрасли

Forbes
Российские физики смоделировали марсианскую зиму Российские физики смоделировали марсианскую зиму

Лето на Марсе дождливое, а зима солнечная

Популярная механика
В плену стереотипов: почему рекрутеры не нанимают лучших сотрудников В плену стереотипов: почему рекрутеры не нанимают лучших сотрудников

Сфера HR в России полна предрассудков, которые влияют на подбор кадров

Forbes
10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок 10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок

10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок

Популярная механика
«Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара» «Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара»

Esquire объясняет, почему предсказывать итоги “Оскара” — бессмысленная идея

Esquire
Венский салон в Москве Венский салон в Москве

На один вечер Венский дом на Плющихе погрузился в атмосферу высокого эстетизма

СНОБ
Инструкция: как отличить вбросы от правды Инструкция: как отличить вбросы от правды

Esquire подготовил памятку для борьбы с фейками

Esquire
Трагедии вундеркиндов СССР: одаренные дети, погибшие и покончившие с собой Трагедии вундеркиндов СССР: одаренные дети, погибшие и покончившие с собой

Они светили очень ярко - и быстро сгорели

Cosmopolitan
Путешествия как искусство Путешествия как искусство

Планирование путешествия — не менее захватывающее занятие, чем сама поездка

CHIP
6 способов начать разговор с кем угодно 6 способов начать разговор с кем угодно

Больше ты не будешь одиноко стоять в углу на вечеринке филателистов-агностиков!

Maxim
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Костюмов Prada хватило на всех

GQ
10 правил общения с женщинами в 2018 году 10 правил общения с женщинами в 2018 году

Как общаться, чтобы не нарушить чужое личное пространство

Esquire
День открытых дверей День открытых дверей

Дизайнер Шарлотта де Файе — о своей жизни в потайном сердце французской столицы

Vogue
Икигай: 5 принципов счастья по-японски Икигай: 5 принципов счастья по-японски

Изучение концепций счастья в разных странах сегодня невероятно популярно

Psychologies
Русский бунт: жители Волоколамска бросают вызов власти Русский бунт: жители Волоколамска бросают вызов власти

Решение о создании единой управляющей структуры для Москвы и области назрело

Forbes
Счастье есть Счастье есть

Счастливая квартира в Минске от архитекторов бюро “Бахарев и партнеры”

AD
Реновация Реновация

Одежда нужна для привлечения внимания и сообщению хозяину каких-то качеств

Maxim
7 cекретов стиля Тимоти Шаламе 7 cекретов стиля Тимоти Шаламе

Выясняем, откуда в этом 22-летнем номинанте на «Оскар» столько очарования

Esquire
Как власти отреагировали на трагедию в Кемерове Как власти отреагировали на трагедию в Кемерове

Что Владимир Путин, Аман Тулеев и другие чиновники говорили о трагедии

Esquire
Все, что вы хотели знать о маникюре (но стеснялись спросить) Все, что вы хотели знать о маникюре (но стеснялись спросить)

О вас судят не только по крепости рукопожатия, но и по ухоженности рук

GQ
Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля

За границей ты все равно отвечаешь за свою страну

СНОБ
Умирать, так с музыкой: странная традиция стриптиза на похоронах Умирать, так с музыкой: странная традиция стриптиза на похоронах

Китайские власти пытаются запретить вызывать стриптизерш… на похороны

Cosmopolitan
Почему у магазинных помидоров «картонный» привкус? Почему у магазинных помидоров «картонный» привкус?

Современные магазинные помидоры не слишком вкусны

Популярная механика
Новая жизнь модного Дома Givenchy Новая жизнь модного Дома Givenchy

Клэр Уэйт Келлер делает шаги в сторону наследия парижского Дома

Vogue
Открыть в приложении