Биологи вспомнили о давно «забытом» или искусственно преданном забвению и высмеянном официальной наукой явлении — телегонии , вновь доказав его реальность.
Общеизвестно, что генетический материал будущего ребенка в равной степени состоит из ДНК матери и отца, однако ученые доказали, что не меньшее влияние оказывают «левые» гены бывших сексуальных партнеров. Исследователи, изучающие дрозофил, обнаружили, что на размер потомства оказывает влияние в том числе и размер предыдущего партнера самки.
Как отмечает Daily Mail, ученые установили, что химические вещества, содержащиеся в семенной жидкости самцов, имеют куда более длительный и важный эффект, чем считалось ранее.
Они выяснили, что организмы мух не просто «усваивали» информацию о партнерах, с которыми они даже не производили общего потомства, но и частично передавали ее потомкам от других самцов.
Специалисты уверены, что подобное свойственно и человеческому организму.
Теория под названием «телегония» не нова. Ее предложил еще древнегреческий философ Аристотель. Само слово «телегония» происходит от греческого словосочетания «рожденный вдали от отца» и относится к легенде о мифическом сыне Одиссея — Телегоне. Согласно этому мифу, Одиссея погубили случайность и его незнание о своем сыне, рожденном вдали от него.
Именно эта теория стала одной из причин, по которым в древности были запрещены браки царей с разведенными. Предполагалось, организм женщины передает детям информацию о бывшем муже и наследники царя становятся «не чистой крови».
Голубятники или собачники знают: если непородистый самец «попортил» самку, то, даже если потомство не появилось на свет, при скрещивании с породистым самцом у нее уже не получится «элитного потомства».
В Советском Союзе о телегонии вспомнили в шестидесятые годы прошлого столетия. Через девять месяцев после всемирного молодежного фестиваля 1958 года в Москве родилось немало черных младенцев. Этому мало кто удивился, и основная часть новорожденных тут же пополнила местные дома ребенка. Но через несколько лет в некоторых московских семьях неожиданно стали рождаться негритята.
При этом несчастные мамаши признавались, что первый половой контакт они совершили несколько лет назад во время фестиваля с гостем из Африки, а ребенка родили годы спустя от своего белого супруга, которому даже и не думали изменять.
Известен также скандал со студенткой МГУ из элитной семьи, которая родила чернокожего. Выяснилось, что у нее когда-то до белого мужа был сокурсник-любовник — негр.
В результате многочисленных исследований было установлено, что эффект телегонии распространяется на людей так же, как и на все высокоорганизованные биологические виды.
Если зачатию ребенка предшествовали половые отношения его матери с одним или более партнером помимо отца по плоти этого ребенка, то у рожденного встречались и элементы хромосомного набора бывших любовников матери. При этом на результат не влияло использование противозачаточных препаратов.
Позже генетики дискредитировали и высмеяли теорию телегонии, назвав ее заблуждением . Официальная наука признала эту скандальную теорию мифом.
Естественно, что и в настоящее время у теории телегонии бесчисленное множество противников. Она вызывает яростные нападки, над ней иронизируют, однако все больше ученых заявляют об обнаружении генетических мутаций хромосомной цепочки ребенка, которые можно объяснить только телегонией.
По свидетельству директора Шведского института молекулярной биологии Артура Мингрейма, анализ ДНК одних и тех же людей в разные периоды их жизни позволил установить, что у женщины после родов в ДНК происходят заметные изменения — у нее появляются гены отца ее ребенка.
Шведские ученые выяснили, что несущая в себе цепочки ДНК гиалуроновая кислота, находящаяся в мужских слизистых выделениях, во время близости попадает в яичники, где хранятся яйцеклетки, и внедряется в них. Таким образом женщина, даже не забеременев, будет нести в себе яйцеклетки, в которые окажутся встроены цепочки ДНК всех ее предыдущих половых партнеров.
В свою очередь, профессор Рассел Бондуриански (Russell Bonduriansky) из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии, который обнаружил систему такого генетического наследования у дрозофил, заявил: «Традиционная наука предполагает, что передача ДНК отца при спаривании осуществляется только в случае зачатия плода, однако мы считаем, что процесс гораздо сложнее».
Исследование мух, проведенное им в 2014 году, позволило установить, что самка непрерывно связана с предыдущими партнерами. Более того, если потомство было зачато со вторым «супругом», то его размер зависел вовсе не от отца, а от предыдущего «любовника».
Профессор считает, что такой эффект «долгоиграющих химических элементов», передающихся самке от особи мужского пола, выработался в процессе эволюции. Организм самки мухи хранит ДНК всех предыдущих партнеров и «выбирает» лучшие, встраивая их в потомков.
Кроме того, по словам профессора, то же самое прослеживалось при изучении гиббонов и ястребов. Их самки передавали потомству от последнего «мужа» «бонусы» от наиболее сильных мужских представителей вида, с которыми вступали ранее в кратковременные браки без рождения потомства.
«Отцовская РНК является слишком сложной системой, которая еще мало изучена», — сообщил Бондуриански, отметив, что теория телегонии прекрасно работает и на химическом уровне, несмотря на то, что предполагает обмен информации с помощью биополя.
Он также предположил, что данная теория может относиться и к мужским особям: информация о всех предыдущих партнершах, возможно, способна закрепиться в организме самца и передаться потомству через мать. Впрочем, исследования в данном направлении Бондуриански пока не проводил.
Все мы знаем, что облик человека, некоторые привычки и, даже, заболевания передаются по наследству. Вся эта информация о живом существе закодирована в генах. Так как же эти пресловутые гены выглядят, как они функционируют и где находятся?
Итак, носителем всех генов любого человека или животного является ДНК. Данное соединение было открыто в 1869 году Иоганном Фридрихом Мишером.Химически ДНК – это дезоксирибонуклеиновая кислота. Что же это означает? Каким образом эта кислота несет в себе генетический код всего живого на нашей планете?
Начнем с того, что рассмотрим, где располагается ДНК. В клетке человека имеется множество органоидов, которые выполняют различные функции. ДНК располагается в ядре. Ядро – это маленькая органелла, которая окружена специальной мембраной, и в которой хранится весь генетический материал – ДНК.
Каково строение молекулы ДНК?
Прежде всего, рассмотрим, что представляет собой ДНК. ДНК – это очень длинная молекула, состоящая из структурных элементов – нуклеотидов. Имеется 4 вида нуклеотидов – это аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Цепочка нуклеотидов схематически выглядит следующим образом: ГГААТЦТААГ.… Вот такая последовательность нуклеотидов и есть цепочка ДНК.Впервые структура ДНК была расшифрована в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком.
В одной молекуле ДНК имеется две цепочки нуклеотидов, которые спирально закручены вокруг друг друга. Как же эти нуклеотидные цепочки держатся рядом и закручиваются в спираль? Данный феномен обусловлен свойством комплементарности. Комплементарность означает, что друг напротив друга в двух цепочках могут находиться только определенные нуклеотиды (комплементарные). Так, напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив гуанина всегда только цитозин. Таким образом, гуанин комплементарен с цитозином, а аденин – с тимином.Такие пары нуклеотидов, стоящие напротив друг друга в разных цепочках также называются комплементарными.
Схематически можно изобразить следующим образом:
Г - Ц
Т - А
Т - А
Ц - Г
Эти комплементарные пары А - Т и Г - Ц образуют химическую связь между нуклеотидами пары, причем связьмежду Г и Ц более прочная чем между А и Т. Связь образуется строго между комплементарными основаниями, то есть образование связи между не комплементарными Г и А – невозможно.
«Упаковка» ДНК, как цепочка ДНК становится хромосомой?
Почему же эти нуклеотидные цепочки ДНК еще и закручиваются вокруг друг друга? Зачем это нужно? Дело в том, что количество нуклеотидов огромно и нужно очень много места, чтобы разместить такие длинные цепочки. По этой причине происходит спиральное закручивание двух нитей ДНК вокруг друга. Данное явление носит название спирализации. В результате спирализации цепочки ДНК укорачиваются в 5-6 раз.Некоторые молекулы ДНК активно используются организмом, а другие используются редко. Такие редко используемые молекулы ДНК помимо спирализации подвергается еще более компактной «упаковке». Такая компактная упаковка называется суперспирализацией и укорачивает нить ДНК в 25-30 раз!
Как происходит упаковка спиралей ДНК?
Для суперспирализации используются гистоновые белки , которые имеют вид и структуру стержня или катушки для ниток. На эти «катушки» - гистоновые белки наматываются спирализованные нити ДНК. Таким образом, длинная нить становится очень компактно упакованной и занимает очень мало места.При необходимости использовать ту или иную молекулу ДНК происходит процесс «раскручивания», то есть нить ДНК «сматывается» с «катушки» - гистонового белка (если была на нее накручена) и раскручивается из спирали в две параллельные цепи. А когда молекула ДНК находится в таком раскрученном состоянии, то с нее можно считать необходимую генетическую информацию. Причем считывание генетической информации происходит только с раскрученных нитей ДНК!
Совокупность суперспирализованных хромосом называется гетерохроматин , а хромосом, доступных для считывания информации – эухроматин .
Что такое гены, какова их связь с ДНК?
Теперь давайте рассмотрим, что же такое гены. Известно, что есть гены, определяющие группу крови, цвет глаз, волос, кожи и множество других свойств нашего организма. Ген – это строго определенный участок ДНК, состоящий из определенного количества нуклеотидов, расположенных в строго определенной комбинации. Расположение в строго определенном участке ДНК означает, что конкретному гену отведено его место, и поменять это место невозможно. Уместно провести такое сравнение: человек живет на определенной улице, в определенном доме и квартире, и самовольно человек не может переселиться в другой дом, квартиру или на другую улицу. Определенное количество нуклеотидов в гене означает, что каждый ген имеет конкретное число нуклеотидов и их не может стать больше или меньше. Например, ген, кодирующий выработку инсулина , состоит из 60 пар нуклеотидов; ген, кодирующий выработку гормона окситоцина – из 370 пар нуклеотидов.Строгая последовательность нуклеотидов является уникальной для каждого гена и строго определенной. Например, последовательность ААТТААТА – это фрагмент гена, кодирующего выработку инсулина. Для того чтобы получить инсулин, используется именно такая последовательность, для получения, например, адреналина, используется другая комбинация нуклеотидов. Важно понимать, что только определенная комбинация нуклеотидов кодирует определенный «продукт» (адреналин, инсулин и т.д.). Такая вот уникальная комбинация определенного числа нуклеотидов, стоящая на «своем месте» - это и есть ген .
Помимо генов в цепи ДНК расположены, так называемые «некодирующие последовательности». Такие некодирующие последовательности нуклеотидов регулируют работу генов, помогают спирализации хромосом, отмечают точку начала и конца гена. Однако, на сегодняшний день, роль большинства некодирующих последовательностей остается невыясненной.
Что такое хромосома? Половые хромосомы
Совокупность генов индивидуума называется геномом. Естественно, весь геном невозможно уложить в одну ДНК. Геном разбит на 46 пар молекул ДНК. Одна пара молекул ДНК называется хромосома. Так вот именно этих хромосом у человека имеется 46 штук. Каждая хромосома несет строго определенный набор генов, например, в 18 хромосоме заложены гены, кодирующие цвет глаз и т.д.Хромосомы различаются друг от друга по длине и форме. Самые распространенные формы в виде Х или Y, но имеются также и другие. У человека имеются по две хромосомы одинаковой формы, которые называются парными (парами). В связи с такими различиями все парные хромосомы пронумерованы – их имеется 23 пары. Это означает, что имеется пара хромосом №1, пара №2, №3 и т.д. Каждый ген ответственный за определенный признак находится в одной и той же хромосоме. В современных руководствах для специалистов может указываться локализация гена, например, следующим образом: 22 хромосома, длинное плечо.В чем заключаются различия хромосом?
Как же еще различаются между собой хромосомы? Что означает термин длинное плечо? Возьмем хромосомы формы Х. Пересечение нитей ДНК может происходить строго посередине (Х), а может происходить и не центрально. Когда такое пересечение нитей ДНК происходит не центрально, то относительно точки перекреста одни концы длиннее, другие, соответственно, короче. Такие длинные концы принято называть длинным плечом хромосомы, а короткие – соответственно – коротким плечом. У хромосом формы Y большую часть занимают длинные плечи, а короткие совсем небольшие (на схематичном изображении они даже не указываются).Размер хромосом колеблется: самыми крупными являются хромосомы пар №1 и №3, самыми маленькими хромосомы пар № 17, №19.
Помимо форм и размеров хромосомы различаются по выполняемым функциям. Из 23 пар, 22 пары являются соматическими и 1 пара – половые. Что это значит? Соматические хромосомы определяют все внешние признаки индивидуума, особенности его поведенческих реакций, наследственный психотип, то есть все черты и особенности каждого конкретного человека. А пара половых хромосом определяет пол человека: мужчина или женщина. Существует две разновидности половых хромосом человека – это Х (икс) и У (игрек). Если они сочетаются как ХХ (икс - икс) – это женщина, а если ХУ (икс - игрек) – перед нами мужчина.
Наследственные болезни и повреждения хромосом
Однако случаются «поломки» генома, тогда у людей выявляются генетические заболевания. Например, когда в 21 паре хромосом вместо двух присутствует три хромосомы, человек рождается с синдромом Дауна.Существует множество более мелких «поломок» генетического материала, которые не ведут к возникновению болезни, а наоборот, придают хорошие свойства. Все «поломки» генетического материала называются мутациями. Мутации, ведущие к болезням или ухудшению свойств организма, считают отрицательными, а мутации, ведущие к образованию новых полезных свойств, считают положительными.
Однако, применительно к большинству болезней, которыми сегодня страдают люди, передается по наследству не заболевание, а лишь предрасположенность. Например, у отца ребенка сахар усваивается медленно. Это не означает, что ребенок родится с сахарным диабетом , но у ребенка будет иметься предрасположенность. Это означает, если ребенок будет злоупотреблять сладостями и мучными изделиями, то у него разовьется сахарный диабет.
На сегодняшний день развивается так называемая предикативная медицина. В рамках данной медицинской практики у человека выявляются предрасположенности (на основе выявления соответствующих генов), а затем ему даются рекомендации - какой диеты придерживаться, как правильно чередовать режим труда и отдыха, чтобы не заболеть.
Как прочитать информацию, закодированную в ДНК?
А как же можно прочитать информацию, содержащуюся в ДНК? Как использует ее собственный организм? Сама ДНК представляет собой некую матрицу, но не простую, а закодированную. Чтобы прочесть информацию с матрицы ДНК, она сначала переносится на специальный переносчик – РНК. РНК – это химически рибонуклеиновая кислота. Отличается от ДНК тем, что может проходить через мембрану ядра в клетку, а ДНК лишена такой способности (она может находиться только в ядре). Закодированная информация же используется в самой клетке. Итак, РНК – это переносчик кодированной информации из ядра в клетку.Как происходит синтез РНК, как при помощи РНК синтезируется белок?
Нити ДНК, с которых нужно «считать» информацию, раскручиваются, к ним подходит специальный фермент – «строитель» и синтезирует параллельно нити ДНК комплементарную цепочку РНК. Молекула РНК также состоит из 4 видов нуклеотидов – аденина (А), урацила (У), гуанина (Г) и цитозина (Ц). При этом комплементарными являются следующие пары: аденин – урацил, гуанин – цитозин. Как видно, в отличие от ДНК, в РНК используется урацил вместо тимина. То есть фермент-«строитель» работает следующим образом: если в нити ДНК он видит А, то к нити РНК присоединяет У, если Г – то присоединяет Ц и т.д. Таким образом, с каждого активного гена при транскрипции формируется шаблон – копия РНК, способная проходить через мембрану ядра.Как происходит синтез белка закодированного определенным геном?
Покинув ядро, РНК попадает в цитоплазму. Уже в цитоплазме РНК может быть, как матрица встроена в специальные ферментные системы (рибосомы), которые могут синтезировать, руководствуясь информацией РНК соответствующую последовательность аминокислот белка. Как известно, молекула белка состоит из аминокислот. Как же рибосоме удается узнать, какую именно аминокислоту надо присоединить к растущей белковой цепи? Делается это на основе триплетного кода. Триплетный код означает, что последовательность в три нуклеотида цепочки РНК (триплет, например, ГГУ) кодируют одну аминокислоту (в данном случае глицин). Каждую аминокислоту кодирует определенный триплет. И так, рибосома «прочитывает» триплет, определяет какую аминокислоту надо присоединить следующей по мере считывания информации в РНК. Когда цепочка аминокислот сформирована, она принимает определенную пространственную форму и становится белком, способным осуществлять возложенные на него ферментные, строительные, гормональные и другие функции.Белок для любого живого организма является продуктом гена. Именно белками определяются все разнообразные свойства, качества и внешние проявления генов.
Здоровье
Двое влюбленных, сливающихся в страстном поцелуе, обмениваются не только бактериями, жидкостями тела, но и частями своего генетического кода.
И каким бы коротким не был поцелуй, ДНК вашего партнера останется у вас во рту, по меньшей мере, еще в течение часа .
Не правда ли романтично? Однако специалисты утверждают, что наличие чужого ДНК у вас во рту может помочь в раскрытии преступлений. Так, например, жертвы изнасилования и нападения смогут представить уличающие доказательства, оставшиеся в слюне. ДНК в слюне также может рассказать, верны ли партнеры друг другу .
Наталия Камодева и другие исследователи из Университета Комениус в Братиславе, Словакии провели исследование на 12 парах. Ученые попросили участников в парах страстно целоваться в течение 2-х минут. До эксперимента и через 5, 10, 30 и 60 минут после поцелуя у всех взяли образцы слюны.
Так как метод основан на выявлении хромосомы Y, его можно использовать только для установления ДНК мужчины в слюне женщины. Результаты показали, что ДНК мужчины присутствовало в слюне женщины даже через час после поцелуя, а возможно и дольше . Таким образом, слюна может стать надежным источником для доказательства супружеской измены, сексуального насилия, и других видов принуждения.
Можно ли заразиться через поцелуй?
Как известно в нашей ротовой полости живет более 600 видов бактерий . При поцелуе мы обмениваемся бактериями и вирусами, что идет на пользу нашей иммунной системе.
Но можно ли подхватить какую-то болезнь через поцелуй? Если вы с партнером здоровы, то естественные защитные силы организма предотвратят болезнь.
Но существует несколько болезней, которые могут передаваться через поцелуи:
Инфекционный мононуклеоз
Инфекционный мононуклеоз, который также называют "поцелуйная болезнь" – это вирусное заболевание, вызванное вирусом Эпштейна-Барр. Вирус передается через слюну, а симптомы болезни напоминают те, что присутствуют при других острых вирусных респираторных инфекциях.
Герпес
Вирус простого герпеса передается через прямой контакт с вирусом. Он наиболее заразен для других во время формирования пузырьков и образования язвочек.
Гепатит B
При поцелуе также может передаваться вирус гепатита В, хотя его уровень в крови гораздо выше, чем в слюне. Инфекция возникает, когда зараженная кровь и слюна находятся в прямом контакте с кровью и слизистыми оболочками (рот, нос) другого человека. Человек легче заражается через поцелуй, если во рту присутствуют открытые ранки.
Бородавки
Бородавки слизистой рта тоже существуют, и они могут передаваться при поцелуе, особенно в областях повреждений.
Менингококковая инфекция
Менингит - опасное заболевание, при котором воспаляются оболочки головного и спинного мозга. Бактерия может передаваться при прямом контакте или воздушно-капельным путем. Исследования показали, что риск повышается только при очень глубоком поцелуе.
Сифилис
Сифилис вызван бактерией Treponema pallidum (бледная трепонема). Самый распространенный путь передачи – половой, во время прямого контакта с инфицированной язвочкой во время сексуальной активности. Бактерия проникает в организм через небольшие ранки и порезы в коже и на слизистой оболочке. Сифилис может, хотя и редко, передаваться через поцелуй. В основном это происходит через незащищенный контакт с очагом повреждения.
ВИЧ через поцелуй: можно ли заразиться?
Не было случаев, чтобы ВИЧ передавался через поцелуй, так как концентрация вируса в слюне очень низкая, чтобы представлять риск инфекции . ВИЧ передается через инфицированную кровь, при половом контакте, инъекции, от инфицированной матери ребенку во время беременности и родов и кормления грудью.
Все это не говорит о том, что нужно перестать целоваться. Хотя некоторые микроорганизмы, вызывающие болезни, передаются через поцелуй, большинство не представляют опасности или риск очень мал.
Дети наследуют от своих родителей, бабушек и дедушек, не только цвет волос или глаз. В последнее время ученые склоняются к версии, что ДНК человека хранит гораздо больше информации, чем нам кажется.
Исследования касательно генетической памяти ведутся давно и ряд ученых, которые их
проводили, считают, что уже выделены основные «черты», которые хранят не только внешние сходства с предками, но и их личные качества и даже воспоминания. Кроме того, эта память оказывает большое влияние на формирование личности.
Эксперты считают, что фобии являются именно той самой генетической памятью, которая ныне живущему передалась от предков. При этом «переносчиками» памяти могут быть не только родители, но и прабабушки и прадедушки.
Эксперимент ученых, для подтверждения их версии был проведен на мышах, которых учили избегать запаха вишни. В итоге «дрессировка» проявилась в виде измененного ДНК: та часть, которая отвечала за к этому запаху, активизировалась в сперме самцов мышей. А их внуки унаследовали полученный предками страх и, несмотря на полное отсутствие причин для тревоги, всячески пытались его избежать.
Наследственной чертой может стать и общительность человека. Ряд ученых уверены, что определенные черты характера являются не приобретенными в течение жизни и опыта, а заложенными ДНК. И к ней они относят экстраверсию, предполагая, что кто-то из предков тоже отличался общительностью. Также рассматривается гипотеза, что взаимосвязь между экстраверсией и синдромом дефицита внимания и гиперактивностью также заложены на генетическом уровне.
К наследственности отнесли и чувство юмора, которое не является залогом воспитания, а носит врожденный характер. Основывается это мнение на исследованиях, что у людей с коротким аллелем гена 5-HTTLPR чаще проявляются такие положительные реакции, как улыбка и смех. Эти данные подтверждались в ряде экспериментов, в которых участвовали разновозрастные и разнополые люди из различных этнических и социальных групп.
Кроме того такая черта, портящая жизнь многим людям, как их склонность к стрессу, является переданной от предков. И это касается не только стресса, который получает женщина, будучи беременной и передавая состояние своему будущему малышу. Даже , испытанный до наступления беременности женщиной или до зачатия будущим отцом может стать наследственным фактором для их потомства. Причина этого - поврежденные хромосомы будущих родителей из-за пережитого. Кстати, ученые утверждают, что и всякого рода «плохие» зависимости в 40-60% случаев передаются о родителей детям.
Те люди, которым хватает всего несколько часов сна, но они при этом хорошо себя чувствуют и полноценно работают, должны сказать «спасибо» своим родственникам, от которых им и передалась черта. Такая способность выработалась благодаря гену p.Tyr362His. Он еще известен как «ген Тэтчер», в честь британской премьер-министра, которая могла спать 4 часа в сутки, не испытывая дискомфорта. Считается, что люди с таким геномом способны не только тратить на сон минимум, но и лучше выполнять умственные задачи, бодрствуя более 38 часов.
Экономия денег, как ни странно - тоже наследственная черта, считают эксперты, и в этом случае она свойственна как бедным людям, вынужденным так делать, так и состоятельным, которые могут себе позволить не думать «о дне завтрашнем». Кроме того, генетически «экономные люди» реже страдают от плохих привычек, таких как переедание, курение, алкоголизм, поскольку им не просто жалко тратить на это деньги, но и потому, что они склонны к .
Некоторые аспекты музыкального таланта человека скрываются в его генетике, а не посещениях музыкальных школ. К такому мнению тоже пришли ученые, изучающие наследственность. Особенно это касается умения распознать тон и ритм. В исследованиях на эту тему участвовали однояйцовые и разнояйцовые близнецы, у которых сравнивались способности к пению и музыке. В итоге оказалось, что некоторые из них, несмотря на отсутствие практики, показали более высокие результаты, чем те, кто занимался вокалом или играл на музыкальных инструментах.
После открытия принципа молекулярной организации такого вещества, как ДНК в 1953 году, начала развиваться молекулярная биология. Далее в процессе исследований ученые выяснили как рекомбенируется ДНК, ее состав и как устроен наш человеческий геном.
Каждый день на молекулярном уровне происходят сложнейшие процессы. Как устроена молекула ДНК, из чего она состоит? И какую роль играют в клетке молекулы ДНК? Расскажем подробно обо всех процессах, происходящих внутри двойной цепи.
Что такое наследственная информация?
Итак, с чего все начиналось? Еще в 1868 нашли в ядрах бактерий. А в 1928 г. Н. Кольцов выдвинул теорию о том, что именно в ДНК зашифрована вся генетическая информация о живом организме. Затем Дж. Уотсон и Ф. Крик нашли модель всем теперь известной спирали ДНК в 1953 году, за что заслужено получили признание и награду — Нобелевскую премию.
Что такое вообще ДНК? Это вещество состоит из 2 объединенных нитей, точнее спиралей. Участок такой цепочки с определенной информацией называется геном.
В ДНК хранится вся информация о том, что за белки будут формироваться и в каком порядке. Макромолекула ДНК — это материальный носитель невероятно объемной информации, которая записана строгой последовательностью отдельных кирпичиков — нуклеотидов. Всего нуклеотидов 4, они дополняют друг друга химически и геометрически. Этот принцип дополнения, или комплементарности, в науке будет описан позже. Это правило играет ключевую роль в кодировке и декодировании генетической информации.
Так как нить ДНК невероятно длинная, повторений в этой последовательности не бывает. У каждого живого существа собственная уникальная цепочка ДНК.
Функции ДНК
К функциям относятся хранение наследственной информации и ее
передача потомству. Без этой функции геном вида не мог бы сохраняться и развиваться на протяжении тысячелетий.
Организмы, которые претерпели серьезные
мутации генов, чаще не выживают или теряют способность производить потомство. Так происходит природная защита от вырождения вида.
Еще одна существенно важная функция — реализация хранимой информации. Клетка не может создать ни одного жизненно важного белка без тех инструкций, которые хранятся в двойной цепочке.
Состав нуклеиновых кислот
Сейчас уже достоверно известно, из чего состоят сами нуклеотиды — кирпичики ДНК. В их состав входят 3 вещества:
- Ортофосфорная кислота.
- Азотистое основание. Пиримидиновые основания — которые имеют только одно кольцо. К ним относят тимин и цитозин. Пуриновые основания, в составе которых присутствуют 2 кольца. Это гуанин и аденин.
- Сахароза. В составе ДНК — дезоксирибоза, В РНК — рибоза.
Число нуклеотидов всегда равно числу азотистых оснований. В специальных лабораториях расщепляют нуклеотид и выделяют из него азотистое основание. Так изучают отдельные свойства этих нуклеотидов и возможные мутации в них.
Уровни организации наследственной информации
Разделяют 3 уровня организации: генный, хромосомный и геномный. Вся информация, нужная для синтеза нового белка, содержится на небольшом участке цепочки — гене. То есть ген считается низший и самый простой уровень кодировки информации.
Гены, в свою очередь, собраны в хромосомы. Благодаря такой организации носителя наследственного материала группы признаков по определенным законам чередуются и передаются от одного поколения к другому. Надо заметить, генов в организме невероятно много, но информация не теряется, даже когда много раз рекомбенируется.
Разделяют несколько видов генов:
- по функциональному назначению выделяют 2 типа: структурные и регуляторные последовательности;
- по влиянию на процессы, протекающие в клетке, различают: супервитальные, летальные, условно летальные гены, а также гены мутаторы и антимутаторы.
Располагаются гены вдоль хромосомы в линейном порядке. В хромосомах информация сфокусирована не вразброс, существует определенный порядок. Существует даже карта, в которой отображены позиции, или локусы генов. Например, известно, что в хромосоме № 18 зашифрованы данные о цвете глаз ребенка .
А что же такое геном? Так называют всю совокупность нуклеотидных последовательностей в клетке организма. Геном характеризует целый вид, а не отдельную особь.
Каков генетический код человека?
Дело в том, что весь огромнейший потенциал человеческого развития заложен уже в период зачатия. Вся наследственная информация, которая необходима для развития зиготы и роста ребенка уже после рождения, зашифрована в генах. Участки ДНК и есть самые основные носители наследственной информации.
У человека 46 хромосом, или 22 соматические пары плюс по одной определяющей пол хромосоме от каждого родителя. Этот диплоидный набор хромосом кодирует весь физический облик человека, его умственные и физические способности и предрасположенность к заболеваниям. Соматические хромосомы внешне неразличимы, но несут они разную информацию, так как одна из них от отца, другая - от матери.
Мужской код отличается от женского последней парой хромосом — ХУ. Женский диплоидный набор — это последняя пара, ХХ. Мужчинам достается одна Х-хромосома от биологической матери, и затем она передается дочерям. Половая У-хромосома передается сыновьям.
Хромосомы человека значительно разнятся по размеру. Например, самая маленькая пара хромосом - №17. А самая большая пара - 1 и 3.
Диаметр двойной спирали у человека - всего 2 нм. ДНК настолько плотно закручена, что вмещается в маленьком ядре клетки, хотя ее длина будет достигать 2 метров, если ее раскрутить. Длина спирали — это сотни миллионов нуклеотидов.
Как передается генетический код?
Итак, какую роль играют в клетке молекулы ДНК при делении? Гены — носители наследственной информации - находятся внутри каждой клетки организма. Чтобы передать свой код дочернему организму, многие существа делят свое ДНК на 2 одинаковые спирали. Это называется репликацией. В процессе репликации ДНК расплетается и специальные «машины» дополняют каждую цепочку. После того как раздвоится генетическая спираль, начинает делиться ядро и все органеллы, а затем и вся клетка.
Но у человека другой процесс передачи генов - половой. Признаки отца и матери перемешиваются, в новом генетическом коде содержится информация от обоих родителей.
Хранение и передача наследственной информации возможны благодаря сложной организации спирали ДНК. Ведь как мы говорили, структура белков зашифрована именно в генах. Раз создавшись во время зачатия, этот код на протяжении всей жизни будет копировать сам себя. Кариотип (личный набор хромосом) не изменяется во время обновления клеток органов. Передача же информации осуществляется с помощью половых гамет — мужских и женских.
Передавать свою информацию потомству не способны только вирусы, содержащие одну цепочку РНК. Поэтому, чтобы воспроизводиться, им нужны клетки человека или животного.
Реализация наследственной информации
В ядре клетки постоянно происходят важные процессы. Вся информация, записанная в хромосомах, используется для построения белков из аминокислот. Но цепочка ДНК никогда не покидает ядро, поэтому здесь нужна помощь другого важного соединения = РНК. Как раз РНК способно проникнуть через мембрану ядра и взаимодействовать с цепочкой ДНК.
Посредством взаимодействия ДНК и 3 видов РНК происходит реализация всей закодированной информации. На каком уровне происходит реализация наследственной информации? Все взаимодействия происходят на уровне нуклеотидов. Информационная РНК копирует участок цепи ДНК и приносит эту копию в рибосому. Здесь начинается синтез из нуклеотидов новой молекулы.
Для того чтобы иРНК могла скопировать необходимую часть цепи, спираль разворачивается, а затем, по завершении процесса перекодировки, снова восстанавливается. Причем этот процесс может происходить одновременно на 2 сторонах 1 хромосомы.
Принцип комплементарности
Состоят из 4 нуклеотидов — это аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T). Соединены они водородными связями по правилу комплементарности. Работы Э. Чаргаффа помогли установить это правило, так как ученый заметил некоторые закономерности в поведении этих веществ. Э. Чаргафф открыл, что молярное отношение аденина к тимину равно единице. И точно так же отношение гуанина к цитозину всегда равно единице.
На основе его работ генетики сформировали правило взаимодействия нуклеотидов. Правило комплементарности гласит, что аденин соединяется только с тимином, а гуанин - с цитозином. Во время декодирования спирали и синтеза нового белка в рибосоме такое правило чередования помогает быстро найти необходимую аминокислоту, которая прикреплена к транспортной РНК.
РНК и его виды
Что такое наследственная информация? нуклеотидов в двойной цепи ДНК. А что такое РНК? В чем заключается ее работа? РНК, или рибонуклеиновая кислота, помогает извлекать информацию из ДНК, декодировать ее и на основе принципа комплементарности создавать необходимые клеткам белки.
Всего выделяют 3 вида РНК. Каждая из них выполняет строго свою функцию.
- Информационная (иРНК) , или еще ее называют матричная. Она заходит прямо в центр клетки, в ядро. Находит в одной из хромосом необходимый генетический материал для постройки белка и копирует одну из сторон двойной цепи. Копирование происходит снова по принципу комплементарности.
- Транспортная — это небольшая молекула, у которой на одной стороне декодеры-нуклеотиды, а на другой стороне соответствующие основному коду аминокислоты. Задача тРНК — доставить в «цех», то есть в рибосому, где синтезирует необходимую аминокислоту.
- рРНК — рибосомная. Она контролирует количество белка, который продуцируется. Состоит из 2 частей — аминокислотного и пептидного участка.
Единственное отличие при декодировании — у РНК нет тимина. Вместо тимина тут присутствует урацил. Но потом, в процессе синтеза белка, при ТРНК все равно правильно устанавливает все аминокислоты. Если же происходят какие-то сбои в декодировании информации, то возникает мутация.
Репарация поврежденной молекулы ДНК
Процесс восстановления поврежденной двойной цепочки называется репарацией. В процессе репарации поврежденные гены удаляются.
Затем необходимая последовательность элементов в точности воспроизводиться и врезается обратно в то же место на цепи, откуда было извлечено. Все это происходит благодаря специальным химическим веществам — ферментам.
Почему происходят мутации?
Почему некоторые гены начинают мутировать и перестают выполнять свою функцию — хранение жизненно необходимой наследственной информации? Это происходит из-за ошибки при декодировании. Например, если аденин случайно заменен на тимин.
Существуют также хромосомные и геномные мутации. Хромосомные мутации случаются, если участки наследственной информации выпадают, удваиваются либо вообще переносятся и встраиваются в другую хромосому.
Геномные мутации наиболее серьезны . Их причина - это изменение числа хромосом. То есть когда вместо пары — диплоидного набора присутствует в кариотипе триплоидный набор.
Наиболее известный пример триплоидной мутации — это синдром Дауна, при котором личный набор хромосом 47. У таких детей образуется 3 хромосомы на месте 21-й пары.
Известна также такая мутация, как полиплодия. Но полиплодия встречается только у растений.