Как выглядит днк человека фото: Как выглядит ДНК — Naked Science

Суммарная ДНК всего человечества растет со скоростью, превышающей скорость света / / Независимая газета

Даже грандиозные космические объекты отступают перед сложностью молекулы наследственности, ДНК. Фото Pixabay

Все (или почти все) клетки человеческого организма имеют идентичный геном. Общее число нуклеотидов (полимерных молекул, составляющих нашу ДНК) в 23 парах хромосом, примерно равно 3,2 млрд, то есть – 3 х 109.  Общее число клеток в человеческом организме составляет около  1014 (100 тыс. миллиардов). Таким образом, общее число нуклеотидных пар в человеческом организме по порядку величины составляет 1021 (100  млрд миллиардов).

Сколько нуклеотидов синтезируется в организме человека в секунду?  В году 31,5 млн секунд. Продолжительность жизни человека менее 100 лет. То есть человеческая жизнь длится не более 3,15 х 109 (3 млрд) секунд. Будем считать, что клетки в теле человека не обновляются. В действительности клетки рецепторов на поверхности языка, которые помогают различать вкусы пищи, обновляются каждые 10 дней; эритроциты обновляются в среднем за 120 дней; клетки печени – за 300–500 дней, а все клетки организма человека, по современной оценке, обновляются раз в семь лет.

Но даже если считать, что клетки, будучи однажды созданными, не обновляются на протяжении жизни, получаем нижнюю оценку числа синтезируемых в секунду нуклеотидов в человеческом теле: 1021/(3 х 109) – более 1011 нуклеотидов в секунду! То есть число синтезируемых в секунду нуклеотидов в теле каждого человека – более 100 млрд!

А теперь учтем, что линейная длина одного нуклеотида в нуклеиновой кислоте lн = 0,34 нм = 3,4 ангстрем. Умножив этот показатель на число нуклеотидных пар в человеческом организме, получаем, что общая длина двуспиральной ДНК в живой клетке примерно 1 м. Поскольку каждая из цепей двуспиральной ДНК синтезируется независимо, в каждой клетке в среднем около 2 м нуклеотидов. Примем нижнюю оценку – 1,5 м.

Какова общая длина нуклеотидов в человеческом теле? Умножив 1,5 м на число клеток (1014), получаем, что общая длина ДНК в организме человека примерно 1011 км. Для сравнения: расстояние от Земли до Солнца – 150 млн км (1,5 х 108 км). Таким образом, общая длина нуклеотидов, синтезированных в теле человека, как минимум в 100 больше, чем расстояние от Земли до Солнца! Абсолютно грандиозная величина.

Поскольку ДНК выполняет крайне важные функции в организме, являясь, в частности, молекулой наследственности, передающей информацию для синтеза дочерних клеток от материнской, а в процессе полового акта отцовская и материнская ДНК соединяются, оценка общей длины ДНК у всех людей на Земле, несомненно, имеет смысл. Численность населения Земли сейчас несколько меньше 10 млрд человек, то есть по порядку величины 1010. Таким образом, все человечество содержит 1021 км ДНК.

Оценим, насколько это большая величина. Размер нашей Галактики,  Млечный Путь, от 100 тыс. до 200 тыс. световых лет. Световой год – расстояние, которое свет проходит за 365 дней, – это примерно 10 трлн км (1013 км). Таким образом, размер Галактики около 1018 км. Общая длина нитей ДНК человечества на два порядка величины (примерно в 100 раз) превышает размер Галактики! Другими словами, речь идет о том, что общее количество молекул наследственности, взаимодействующих друг с другом в процессе жизни биоценоза и развития организма, чудовищно велико.

Итак, запомним главные цифры:

– в человеческом организме синтезируется более 100 млрд (1011) молекул наследственности в секунду;

– общая длина молекул ДНК в теле одного человека не менее 1011 км, что в сотни раз превышает расстояние от Земли до Солнца;

– суммарный геном человечества содержит 1021 км ДНК, что в 100 раз больше размеров Млечного Пути;

– суммарная длина ДНК человечества увеличивается более чем на 10 млрд км в секунду, то есть суммарная скорость синтеза ДНК только человеческого генома (без включения в эту оценку синтеза ДНК других видов, участвующих в биоценозе Земли) в 10 тыс. раз больше скорости света.

Разумеется, речь не идет о путешествии с помощью молекулы наследственности со скоростью, перемещение с которой невозможно согласно теории относительности. Речь идет о том, насколько мощны процессы синтеза молекулы наследственности в биоценозе вообще и в человечестве в частности.

Нью-Йорк

Геном человека наконец расшифрован полностью

01 апреля 2022
16:54

Ольга Мурая

Теперь в человеческом геноме не осталось ни одного белого пятна.

Фото Pixabay.

Новые данные раскроют немало секретов функционирования организма и помогут лечить многие генетические заболевания, включая онкологические.

Учёные впервые расшифровали человеческий геном полностью. Это чёткая последовательность из трёх миллиардов оснований-«букв», в которой больше не осталось пробелов.

Такая точность имеет решающее значение для понимания того, каким разным может быть геном человека и какую роль генетика играет в различных заболеваниях.

Два десятилетия назад учёные уже заявляли о завершении проекта «Геном человека», но это сообщение было несколько преждевременным. Несомненно, это было важным достижением: исследователи всего мира получили доступ к ДНК-последовательности большинства генов в человеческом геноме (правда, речь шла о европеоидной расе).

Однако 8% генома человека всё ещё оставались не секвенированными («не прочитанными») и оставались неизученными. Это примерно 151 миллион пар оснований, разбросанных по всему геному, которые пренебрежительно описывались некоторыми исследователями как «мусорная ДНК» без чёткой функции.

Упущенные области включали почти идентичные повторяющиеся участки, содержащие функциональные гены, а также центромеры и теломеры — участки в середине и на концах хромосом соответственно. Эти области содержат длинные серии повторяющихся последовательностей.

В то время повторы генетического кода считались не функциональными. Позднее стало понятно, что это не так.

Кроме того, более ранняя технология секвенирования ДНК позволяла считывать только относительно короткие серии последовательностей, что усложняло задачу «дешифровки» и склеивания отдельных «прочитанных» участков.

Благодаря секвенсорам ДНК нового поколения, исследователи могут декодировать гораздо более длинные фрагменты, до миллиона пар оснований или «букв» ДНК. Это означает, что расшифрованные «куски» намного крупнее и их легче собрать обратно в исходную последовательность.

Итак, воспользовавшись скачком технологий, большая международная группа учёных декодировала последние восемь процентов генома человека. Эти фрагменты нашего генома, как и ожидалось, содержат больше, чем просто мусор.

В новых данных были таинственные участки некодирующей ДНК: они не становятся шаблонами для белков, но всё же играют решающую роль во многих клеточных функциях. В частности, они могут лежать в основе состояний, при которых клеточное деление выходит из-под контроля (так появляется раковая опухоль).

Эти недостающие восемь процентов подарили учёным совершенно новое понимание того, как делятся клетки. Это позволит исследователям изучить ряд болезней, причины которых раньше были неясны.

Проект «Геном человека» (Human Genome Project) дал учёным представление о большей части человеческого генома. Стало понятно, что подавляющая часть человеческих хромосом богата генами, слабо «упакована» и способна к интенсивному синтезу РНК — эти участки называются эухроматин.

Однако также в геноме есть настоящий лабиринт из плотно закрученной спирали гетерохроматина — он занимает меньшую часть генома и не производит белки.

У учёных поначалу были веские причины недооценивать гетерохроматин. Ведь эухроматиновые области содержат больше генов и их проще секвенировать.

Точно так же, как головоломку из непохожих частей легче собрать, чем головоломку, состоящую из одинаковых частей (представьте себе паззл, где все детали одного цвета), с инструментами геномики того времени эухроматическую ДНК было анализировать легче, чем её гетерохроматический аналог.

В результате генетики остались со значительным пробелом в знаниях о том, что управляет некоторыми основными клеточными функциями. Более того, даже не весь эухроматический геном был правильно секвенирован. Исследователям ещё нужно было исправить некоторые ошибки, такие как ложные повторы.

Новые инструменты позволили учёным наконец описать действительно полный человеческий геном — его эухроматиновые области были изменены и «очищены» от ошибок, а гетерохроматиновые области полностью отображены.

Теперь каждая пара оснований человеческого генома предстала перед исследователями во всех подробностях.

Авторы новой работы рассчитывают, что она даст совершенно новую информацию для исследований заболеваний, связанных с гетерохроматическим геномом. Главным из них является рак, связанный с аномалиями в центромерах — участках в пересечении хроматид (парных структурных элементов хромосомы).

Раковые клетки начинают бесконтрольно делиться, когда определённые гены гетерохроматиновых центромер работают чересчур активно. Соответственно, полное представление о геноме центромер может открыть двери для новых методов лечения онкологических состояний.

Новое прорывное исследование было опубликовано в авторитетном издании Science.

Напомним, ранее мы рассказывали о противоречивом проекте по сборке человеческого генома в лабораторных условиях, а ещё о том, как геном рыбки данио-рерио может помочь в изучении редких болезней.

Больше новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах «Наука» и «Медицина» на медиаплатформе «Смотрим».

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. «Смотрим» – Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.

наука
медицина
генетика
ДНК
рак
хромосома
общество
новости
Самое читаемое
геном

В клетках человека ученые обнаружили ДНК, которая выглядит как закрученный узел, а не как двойная спираль.

Учебники по биологии могут быть переписаны.

Ученые впервые обнаружили структуру ДНК внутри живых клеток человека, которая больше похожа на четырехцепочечный узел, чем на элегантную двойную спираль, о которой мы узнали в школе.

Запутанная форма, известная как i-мотив, уже наблюдалась в лаборатории, но немногие исследователи ожидали, что она появится в клетках человека.

Новая работа показывает не только то, что i-мотивы действительно существуют в клетках человека, но и то, что они могут быть довольно распространены.

«Наши изображения показывают, что это нормальное явление», — сказал Марсель Дингер, молекулярный биолог из Института медицинских исследований Гарвана в Сиднее, Австралия, который руководил исследованием. «Вполне вероятно, что геномы всех клеток нашего тела в какой-то момент времени формируют i-мотивы».

Отчет о находке был опубликован в понедельник в Nature Chemistry.

Исследование подтверждает идею о том, что эти необычные формы ДНК могут играть важную роль в биологии человека, сказал Лоуренс Херли, профессор медицинской химии в Аризонском университете, который не участвовал в работе.

Возможно, i-мотивы помогают организму контролировать, когда гены включаются для производства белков и когда они молчат, сказал Херли. Что бы они ни делали, они обязательно будут важны для химической биологии и молекулярной терапии, добавил он.

ДНК в наших клетках проводит большую часть своего времени в знакомой структуре двойной спирали. Но даже в этой стабильной форме молекула постоянно находится в движении.

Когда фрагмент ДНК реплицируется, две нити отделяются друг от друга и соединяются с новыми последовательностями, которые собираются для соответствия.

Молекулы ДНК также разделяются, когда клетка считывает инструкции для гена. Когда процесс завершится, нити снова соединятся.

Четырехцепочечный i-мотив встречается только в относительно небольшой области генома — торчащий, как неровный узел, в гладкой спиральной форме.

Чтобы было ясно, не любой фрагмент ДНК может свернуться в форму i-motif. Должна быть определенная последовательность букв, включающая несколько цитозинов, которые в генетическом коде записываются как Cs.

Еще в начале 1990-х французские ученые, играя в лаборатории, обнаружили, что богатая цитозином область цепи ДНК может складываться поверх самой себя, создавая четырехцепочечную форму, в которой Cs соединяется с Cs вместо их обычных партнеров. , гуанины или Gs.

Исследователи назвали его i-motif. «i» означает «интеркаляция», что является химическим термином для слоистой структуры.

В лабораторных экспериментах казалось, что это ДНК-оригами может возникать только в кислых условиях, которых не существует внутри клетки.

«Считалось, что это странная идиосинкразическая вещь, которую может делать молекула, но не относящаяся к биологии человека», — сказал Динджер.

Но затем другие исследования начали находить дыры в этой теории.

Например, исследователи показали, что форма i-мотив может формироваться в среде, которая была очень многолюдной, даже если она не была такой кислой. Ядро клетки, безусловно, может быть достаточно переполнено, чтобы это могло произойти.

Догадываясь, Динджер и его коллеги решили проверить, смогут ли они найти i-мотивы внутри живых клеток.

Для этого они работали с Дэниелом Кристом, главой отдела терапии антителами в Гарванском институте. После множества проб и ошибок ученые из лаборатории Христа смогли разработать антитело, которое могло бы находить i-мотивы в геноме и связываться с ними.

Антитела были помечены биологическим маркером, который светится при попадании на него флуоресцентного света. Изучив нить ДНК под специальным микроскопом, исследователи смогли увидеть, возник ли i-мотив, ища флуоресцентные точки. Чем больше i-мотивов, тем больше точек они увидят.

Я-мотивы — это то, что ученые называют «динамическими» — они могут складываться и разворачиваться в зависимости от кислотности окружающей среды.

Кроме того, последовательности, кодирующие i-мотивы, обычно находятся не внутри самого гена. Вместо этого они немного выше по течению, в части генома, известной как промоторная область, которая определяет, включается ли определенный ген.

Эти два факта предполагают, что i-мотивы могут использоваться в качестве типа переключателя, который может регулировать экспрессию генов, сказал Рэнди Уодкинс, биохимик из Университета Миссисипи в Оксфорде, который не участвовал в новом исследовании.

Возможно, что некоторые стрессоры могут вызвать изменение кислотности клетки и вызвать формирование i-мотива. По словам Уодкинса, это, в свою очередь, может вызвать чрезмерную или недостаточную экспрессию соседнего гена.

— Думай об этом как о циферблате, — сказал он. «Но пока мы не знаем, переключает ли этот переключатель его на 11 или понижает на 0».

Однако возможно и то, что эти i-мотивы вообще ничего не делают.

«Предупреждение во всем этом заключается в том, что эти антитела могли просто захватить эти странные структуры, когда они формировались, и они не имеют никакого значения», — сказал он.

Действительно, ученые давно знали о других формах, в которые ДНК может складываться в лаборатории, в том числе о формах, напоминающих крестообразные формы и шпильки для волос.

«ДНК — это конформационно гибкая молекула, — сказал Уодкинс. «Но вопрос в том, имеет ли это вещество какое-либо биологическое значение?»

Со своей стороны, Уодкинс считает, что i-мотивы действительно играют роль в экспрессии генов, но он сказал, что потребуется дополнительная работа, чтобы сказать наверняка.

Теперь, когда исследователи знают, что эти странные четырехцепочечные структуры действительно часто встречаются в человеческой ДНК, они готовы выяснить это.

— Это открывает совершенно новую область науки, — сказал Динджер.

[email protected]

Вы любите науку? Я делаю! Подпишитесь на меня @DeborahNetburn и поставьте «лайк» Los Angeles Times Science & Health на Facebook.

БОЛЬШЕ В НАУКЕ

Как сделать робота, который будет собирать вашу мебель Ikea

Поиск самых экстремальных существ на Земле в самом глубоком подводном каньоне Западного побережья0074

Чем шире расселяются люди, тем мельче становятся другие млекопитающие. Слонов, носорогов и бегемотов следует остерегаться

ОБНОВЛЕНИЯ:

16:55: Эта история была дополнена дополнительными подробностями.

Эта статья была впервые опубликована в 8 утра.

Все, что вам нужно знать о ДНК (почти)

Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, как ее обычно называют, обладает привлекательной загадочностью. «Это в нашей ДНК» теперь является стандартным рефреном для маркетологов и отдельных лиц, возвещающих о некоторых важных добродетелях: честности, мужестве, порядочности, порядочности.

Шумиха часто бывает неуместной, но, несомненно, ДНК — это чудесная молекула с уникальными, удивительными свойствами.

ДНК — единственная молекула, способная воспроизводить себя. ДНК присутствует почти во всех живых клетках всех живых существ. Только ДНК и никакая другая молекула обладает способностью копировать и затем передавать наследуемую информацию последующим поколениям. ДНК действительно является сущностью самой жизни.

Несмотря на эти кажущиеся магическими трюки, ДНК подчиняется обычным законам науки и природы. Иногда эти правила неочевидны, но небольшое научное исследование и опора на надежные доказательства помогут их обнаружить.

Как выглядит ДНК?

Физически ДНК представляет собой химическое вещество в форме закрученной выдвижной лестницы, знаменитой «двойной спирали». «Лестница» состоит из «ступенек» и сахаро-фосфатных «поручней».

Ступени состоят из пары небольших химических оснований: аденина, тимина, цитозина и гуанина, сокращенно обозначаемых буквами А, Т, С и G соответственно. Важно отметить, что аденин (А) сочетается только с тимином (Т) и цитозином. (C) только пары с гуанином (G). Только пары A:T или C:G подходят в качестве перекладин между двумя боковыми поручнями.

Двойная спираль ДНК, состоящая из нуклеотидных «ступенек» и сахаро-фосфатных «поручней» © Getty Images

Вес и структура лестницы ДНК естественным образом закручивают ее в форму двойной спирали. А молекула-лестница может простираться на большие расстояния. В клетке человека, например, количество парных звеньев ДНК превышает три миллиарда, а их длина превышает шесть футов.

Больше похоже на это

Однако в многоклеточных организмах, таких как человек, ДНК не остается одной длинной нитью, а разрезается и плотно упаковывается в хромосомы.

Человеческая ДНК, извлеченная в виде одной молекулы из одной клетки, имеет длину чуть менее двух метров, но обычно сегментирована и состоит из 23 пар хромосом в каждой клетке.

Что делает ДНК?

Все бактерии, растения и животные, включая человека, используют ДНК в качестве хранилища своей наследственной информации. Иными словами, рецепт придания каждому генетическому признаку, от цвета глаз до группы крови, передается сегментами ДНК, хранящимися в каждой клетке организма. Эти сегменты ДНК, несущие генетическую информацию, называются генами, корнем генетики.

ДНК человека и ДНК помидора или, если уж на то пошло, ДНК двух людей отличаются точной последовательностью пар оснований ДНК A, T, C и G. По аналогии, два разных рецепта в одном Поваренная книга английского языка может использовать одни и те же 26 букв для составления слов, но различаться точной последовательностью тех же самых 26 букв, что приводит к разным рецептам.

Подробнее о генетике:

• Генетически модифицированные морские бактерии, способные производить синтетический шелк паука
• Эпигенетика – преодоление разрыва между природой и воспитанием
• Обнаружены новые генетические ключи к тревоге

Хотя физически ДНК представляет собой одну и ту же «двойную спираль», состоящую из длинных сегментов пар оснований A:T и C:G у всех живых существ , точная последовательность этих оснований варьируется от одного организма к другому. Именно порядок оснований обеспечивает инструкции по производству, скажем, инсулина в клетках поджелудочной железы человека или фотосинтетических ферментов в растениях. В ДНК растений отсутствуют инструкции по последовательности оснований для производства инсулина, а в ДНК человека отсутствуют инструкции для фотосинтетических ферментов.

В любом организме, таком как данный человек, ДНК в каждой клетке имеет ту же последовательность оснований, что и любая другая живая клетка этого человека.

Разница между клеткой печени и клеткой кожи заключается в том, что обе клетки активируют («экспрессируют») гены, необходимые для основных жизненных процессов, а клетка печени экспрессирует эти гены белков печени. Другие гены остаются, но не экспрессируются. Между тем, клетки кожи экспрессируют гены, уникальные для белков кожи, но гены печени (и другие) молчат.

У всех ли живых существ есть ДНК?

Язык генетики одинаков для всей жизни. Ген из любой клетки любого живого существа может быть скопирован, перенесен и понят любым другим живым существом для получения того же белка.

Например, человеческий инсулин в настоящее время производится микробами, генетически модифицированными с использованием рецепта человеческой ДНК для человеческого инсулина. То есть копия человеческого гена инсулина передается микробам, и эти микробы считывают рецепт человеческого гена инсулина и производят инсулин, хотя микробы, не имеющие крови или сахара в крови, не используют инсулин. Точно так же большинство твердых сыров в настоящее время производятся с использованием химозина (фермента свертывания молока), генерируемого генетически модифицированными микробами.

С научной точки зрения мы можем с уверенностью утверждать, что жизнь зародилась по крайней мере один раз, около 3,5 миллиардов лет назад.

• Нажмите здесь, чтобы узнать, как выделить ДНК на кухне

С научной точки зрения более интересный вопрос: «Возникала ли жизнь более одного раза?»

Ответ: вряд ли. Доказательства основаны на том, что ДНК является единственной общей чертой всех живых существ. Что еще более важно, язык, который ДНК использует для передачи информации, является общим для всех; один и тот же язык читают и понимают все живые существа. И самое главное, язык ДНК — это не просто общий язык, используемый всеми видами; это единственный язык, используемый любым видом.

Других языков генетики не существует.

При рассмотрении количества потенциальных языков, которые ДНК могла бы использовать вместо этого, тот факт, что все известные формы жизни используют один и тот же язык ДНК для передачи одной и той же информации, является убедительным доказательством того, что жизнь возникла только один раз.

Доказывает ли ДНК реальность эволюции?

Тот факт, что все живые существа используют ДНК в качестве своего физического оборудования и используют единый язык ДНК в качестве своего интеллектуального программного обеспечения, свидетельствует о том, что все живые существа произошли от общего предка давным-давно.

Другие доказательства включают гомологию генов (схожая последовательность оснований ДНК сходных генов у разных видов) и общую синтению (линейный порядок соседних генов в ДНК хромосомы).

В научном сообществе существует консенсус в том, что жизнь зародилась однажды и что эволюция обеспечила наше нынешнее разнообразие живых существ. Конечно, ученые напряженно спорят о механике эволюции, времени, продолжительности и других мелочах, касающихся эволюционных процессов.

Тем не менее, эти аргументы не противоречат научному консенсусу: эволюция реальна.

Когда мы впервые начали исследовать ДНК?

Любознательные люди всегда интересовались наследственностью, размышляя о том, как дети приобрели черты своих родителей. Но ученые не знали, что ДНК несет наследственную информацию, до середины 20-го века. И мы не знали структуру ДНК до 1953 года. И мы не знали, как генетическая информация передается внутри молекулы ДНК в течение нескольких лет после этого.

Совсем недавно молекулярные генетики научились не только читать информацию, которую несет цепочка ДНК, но и как редактировать или дополнять ее. Эти инновации позволяют разработать ряд коммерческих продуктов, таких как вышеупомянутый инсулин и сыр.

Когда ДНК стала такой популярной?

В наши дни ДНК часто упоминается в новостях. Но он не всегда был так популярен. Серия событий в середине 1990-х привлекла внимание к ДНК.

Судебный процесс по делу об убийстве Колина Питчфорка в Великобритании и судебный процесс по делу об убийстве О. Дж. Симпсона в США вызвал общественный интерес к судебно-медицинской экспертизе ДНК.

Клонирование овечки Долли в Шотландии подняло призрак технической осуществимости клонирования людей, кошмар научной фантастики.

Затем на наших обеденных тарелках появились генетически модифицированные культуры и продукты, устрашающие генетически модифицированные организмы, ГМО. Все эти громкие истории были основаны на использовании — или, возможно, злоупотреблении — ДНК.

Узнайте больше о ДНК:

• «Отпечатки ДНК» могут помочь в расшифровке свитков Мертвого моря
• ДНК: хронология открытий
• ДНК рака в форме пончика делает опухоли «более агрессивными»

Стремительный рост популярности ДНК находит свое отражение в росте числа тестирований ДНК, доступных непосредственно потребителю. За относительно небольшую плату несколько компаний проведут анализ ДНК клеток вашего мазка со щеки или образца слюны. Однако эти тесты ДНК не на 100 процентов точны.

Мы все генетически ближе к нашим собратьям, чем можем себе представить. У всех людей более 99,9% базовой последовательности их ДНК, так что все генетические различия между вами и вашим соседом или между бушменом Калахари и саамом объясняются всего лишь 0,1% соответствующей ДНК.

Несмотря на это, различия, хотя и небольшие, могут иметь драматические последствия. Ваша последовательность ДНК определяет вашу основную группу крови (A, B, AB или O), цвет волос и глаз, болтаются ли ваши мочки ушей и можете ли вы вращать языком.

Менее тривиально, ваша последовательность ДНК делает вас более (или, если повезет, менее) восприимчивыми к определенным видам рака, сердечным заболеваниям, слепоте и более чем 200 другим заболеваниям, связанным со здоровьем.

Лучшей метафорой, иллюстрирующей функцию хранения информации в ДНК, является энциклопедия рецептов.

Многие люди берегут свои семейные кулинарные книги, доставшиеся от предков. «Секретные, семейные» рецепты иногда дополняются или аннотируются, а затем передаются детям из поколения в поколение, таким образом постоянно сохраняя, хотя и с небольшими изменениями, семейную кулинарную традицию.

Фотография, сделанная химиком и кристаллографом Розалинд Франклин в 1952. Большие темные пятна вверху и внизу рисунка представляют собой основания ДНК, а X-образные пятна обозначают спираль. Плечи креста представляют собой плоскости симметрии спирали, если смотреть сбоку. Подробнее об этом фото © KCL

В принципе полный набор генетической информации в организме — геном — ничем не отличается. Геном использует ДНК вместо бумаги, чтобы передать ценную интеллектуальную собственность семьи. Наш геном подобен той многотомной семейной энциклопедии рецептов. Ген предоставляет клетке инструкции и информацию, приказывая клетке вырабатывать определенные белки в определенных тканях, в определенное время и в определенных условиях.

А теперь представьте себе свою собственную семейную коллекцию кулинарных книг, состоящую из 23 томов, содержащих в общей сложности около 20 000 рецептов, приблизительное количество генных рецептов в геноме человека. Мы храним большую часть нашей ДНК в 23 парах хромосом, всего 46 «томов» в каждой клетке. Каждая хромосома состоит из длинной цепи ДНК, причем каждому метафорическому рецепту соответствует более короткий сегмент ДНК вдоль цепи.

По мере того, как ученые продолжают изучать и понимать ДНК, они продолжают внедрять инновации и разрабатывать практические приложения.

Теперь полиция использует ДНК для выявления давно забытых нераскрытых дел. Специалисты по генеалогии используют ДНК для составления и подтверждения генеалогических деревьев, уходящих корнями в глубь веков. Историки используют ДНК для идентификации фрагментированных останков пропавших без вести солдат, от пехоты Первой мировой войны, пропавшей без вести в бою в Вими-Ридж, до короля Ричарда III под автостоянкой в ​​Лестере.

Врачи используют новые лекарства и методы лечения, в том числе для борьбы с раком и коронавирусом, разработанные с помощью молекулярно-генетических манипуляций. А специалисты по фертильности помогают бесплодным парам иметь биологических детей. Понимание ДНК и того, как она функционирует, ведет к новым технологиям, одновременно усиливая наше увлечение молекулой жизни.

Остались вопросы? Подробнее о ДНК и генетике:

• Можем ли мы вернуть вымершие виды с помощью ДНК, как в Парке Юрского периода?
• Можем ли мы генетически модифицировать животное, чтобы оно могло жить без посторонней помощи на другой планете или луне?
• Может ли тест ДНК отличить отца от брата человека?
• Должна ли инопланетная жизнь иметь ДНК?

Книга Алана МакХьюгена, Демистификация ДНК: раскрытие двойной спирали , уже вышла (19 фунтов стерлингов).