Содержание
Как в немецком замке была открыта ДНК – DW – 01.02.2016
Модель ДНКФото: picture-alliance/dpa/A. Warmuth
Ольга Солонарь
1 февраля 2016 г.
Фридрих Мишер открыл ДНК в 1869 году, когда работал в холодной лаборатории средневекового замка в Тюбингене. О значении его открытия мир узнал поколения спустя.
https://p.dw.com/p/1HlQa
Реклама
В 1869 году в лаборатории Фридриха Мишера (Friedrich Miescher), расположенной в бывшем замке герцогов Вюртембергских в Тюбингене, было темно и холодно. Это малоприятное обстоятельство позволило молодому ученому сделать одно из важнейших научных открытий нового времени — выделить молекулу ДНК, как ее называют сегодня.
ДНК, то есть дезоксирибонуклеиновая кислота, находится в клетках всех живых организмов и отвечает за хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы. ДНК часто называют «строительным материалом» жизни, поскольку в ней хранится генетический код, являющийся основой наследственности.
То, что именно ДНК является носителем генетической информации, было доказано значительно позже, в середине 20-го века. Но открыта ДНК была именно тогда, в 1869 году, в стенах старинного немецкого замка.
В стенах средневекового замка
Была бы температура воздуха на рабочем месте Фридриха Мишера всего на пару градусов выше, чувствительная молекула распалась бы, и одна из самых крупных научных революций произошла бы не в это время и не в этом месте. Поэтому можно назвать счастливым стечением обстоятельств тот факт, что Фридрих Мишер проводил свои исследования в бывшей кухне замка Хоэнтюбинген, в которой было холодно как в холодильнике.
Фот 1879 года и современная выставка в бывшей лабораторииФото: MUTФото: MUT
Сейчас в замке расположен музей Тюбингского университета, а недавно была открыта для посетителей и бывшая лаборатория, в которой работал ученый. Этот раздел музея носит название «Лаборатория в замке Тюбингена. Колыбель биохимии» (Schlosslabor Tübingen.
Wiege der Biochemie).
Среди экспонатов здесь можно увидеть, например, пробирку, подписанную собственноручно ученым, в которую он в 1871 году всыпал препарат ДНК. Надпись на пробирке с розоватым порошком гласит: «Нуклеин из спермы лосося». Именно так -«нуклеин» — назвал Фридрих Мишер открытое им вещество, воспользовавшись латинским словом Nuсleus, что означает «ядро». Позднее, когда Мишер определил, что это вещество обладает кислотными свойствами, оно получило название нуклеиновая кислота.
Фридрих Мишер
Из медиков — в биохимики
Фридрих Мишер родился в Базеле, в Швейцарии. Он был отпрыском известной семьи, в которой были ученые и врачи. Пойдя по стопам отца и дяди, Фридрих Мишер изучал медицину.
В 1867 году, в возрасте 23-х лет, он закончил университет в Базеле. Но практикующим врачом он не стал, а обратился к научным исследованиям. Особенно его интересовали процессы, происходящие в клетках живых существ. И лаборатория в замке Тюбингена представлялась ему самым подходящим местом для исследований на эту тему.
Эта основанная в 1818 году лаборатория была одной из первых биохимических лабораторий в мире. Важную роль в ее истории сыграл химик Феликс Хоппе-Зейлер (Felix Hoppe-Seyler), который считается основателем биохимии и молекулярной биологии. Он изучал биохимию крови, в частности, гемоглобин, и дал этому белку, который окрашивает кровь в красный цвет, его название. Под началом Хоппе-Зейлера работало примерно сорок молодых ученых, среди которых был и Фридрих Мишер.
Всего лишь осадок на дне пробирки
Мишер исследовал белые кровяные тельца, лейкоциты. Он договорился с врачами в городской больнице о том, чтобы они позволили ему забирать оставшиеся после операций, пропитанные кровью и гноем бинты. Ученый хотел исследовать протеины лейкоцитов, содержащихся в гное, и их функции, но ему никак не удавалось выделить отдельные протеины. Зато в процессе своих опытов он заметил белый осадок, который оставался на дне пробирок. Состав этого вещества не был похож ни на одно известное к тому времени химическое соединение.
После нескольких недель кропотливой работы в ледяном холоде лаборатории Мишер пришел к выводу, что открыл новую субстанцию.
О значении нового вещества научный мир долгое время не догадывался. Коллеги Фридриха Мишера считали, что одна единственная субстанция не может отвечать за передачу наследственной информации у различных живых существ. Лишь в 1944 году американский медик Освальд Эвери доказал, что ДНК представляет собой носитель генетической информации.
Оригинальная пробирка с надписью «нуклеин»Фото: MUT
Для будущих поколений
При помощи ДНК можно точно определить личность человека, поскольку рисунок дезоксирибонуклеиновой кислоты, представляющей собой двойную спираль, уникален. Метод генетической дактилоскопии, который еще называется ДНК-дактилоскопия, используется во всем мире в криминалистике при проведении судебно-медицинских экспертиз для расследования различных преступлений, а также, например, для установления родства. ДНК используется для исследования генетических причин заболеваний, что имеет значение и для профилактики болезней.
Все это было бы невозможно, если бы Фридрих Мишер не мерз в 1869 году в своей лаборатории.
Смотрите также:
Написать в редакцию
Реклама
Пропустить раздел Еще по теме
Еще по теме
Показать еще
Пропустить раздел Близкие темы
Близкие темы
ГенетикаДезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)Пропустить раздел Топ-тема
1 стр. из 3
Пропустить раздел Другие публикации DW
На главную страницу
Прочесть историю по ДНК | Наука и жизнь
Ещё совсем недавно заглянуть в прошлое — узнать, где жили люди, какой образ жизни вели, на каком языке говорили и кого из них можно считать нашими предками, — могли только археологи, историки и лингвисты. В последние десятилетия к ним присоединились генетики, которые создали мощнейший инструмент — исследование древней ДНК (палеоДНК).
Молекула ДНК, основной носитель информации в клетке, оказалась поразительно устойчива и сохраняется в ископаемых останках в течение десятков тысяч лет. В ней законсервированы ответы на многие вопросы истории человечества.
Археологи работают в Денисовой пещере. На заднем плане видны пронумерованные культурные слои пещеры. Фото А. П. Бужиловой.
Приготовление образца для выделения древней ДНК (высверливание ткани зуба). Фото Олега Балановского.
Образцы для выделения древней ДНК облучают ультрафиолетом, чтобы уничтожить биологические молекулы на поверхности, которые могут принадлежать современному человеку. Вся внутренняя ДНК при этом остаётся нетронутой.Фото Олега Балановского.
Раскопки Денисовой пещеры (Алтайский край) позволили впервые установить строгую хронологическую последовательность развития и смены древних культур от эпохи раннего неолита до этнографической современности. По мнению заведующего лабораторией млекопитающих Палеонтологического института им.
А. А. Борисяка РАН А. К. Агаджаняна, обитатели 11-го культурного слоя Денисовой пещеры пользовались огнём. Именно в этом слое были найдены останки древнего человека, представляющего особую ветвь в эволюции рода Homo. Этот вид получил название денисовского человека. Фото Александра Агаджаняна.
Скелетные останки человека из курганного могильника Натухаевская-3 в Краснодарском крае (майкопская культура). Фото А. Д. Колпаковой.
Ключевые миграции, сформировавшие генофонд Европы. Неолитические земледельцы с Ближнего Востока и из Анатолии пришли в Европу и смешались с мезолитическими охотниками-собирателями в генофонде первых неолитических европейских земледельцев (короткие белые стрелки). Они же внесли вклад в генофонд кочевников бронзового века ямной культуры (пунктирная розовая стрелка). Миграция «ямников» в Европу добавила степной компонент в генофонд европейских земледельцев (жёлтая стрелка). Рисунок О. П. Балановского.
По материалам статьи: I. Morozova et al. Toward high-resolution population genomics using archaeological samples // DNA research, 2016, published online: July 19, 2016, doi: 10.
1093/dnares/dsw029.
‹
›
Открыть в полном размере
Надо сказать, что и по современной ДНК генетики реконструируют исторические события: по сегодняшней структуре генофонда догадываются, какие события могли её сформировать, а используя знания о скорости мутаций, отсчитывают время назад по так называемым молекулярным часам. Но современная ДНК даёт возможность лишь смоделировать прошлое, а древняя ДНК — непосредственно прочитать то, что в ней записано.
Первую древнюю ДНК генетики выделили ещё в 1984 году из высохшей мышцы вымершего родственника зебры. В 1991-м ДНК впервые извлекли из ископаемых костей человека. Но её анализ целиком зависел от развития технологий, поэтому стал возможен с появлением метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) и вышел на новый уровень с возникновением методов секвенирования нового поколения. Эти методы радикально облегчили прочтение последовательности нуклеотидов (кирпичиков, из которых состоит ДНК). Самое главное — они позволяют прочитать не целую молекулу, а разорванную на мелкие кусочки, как обычно и происходит с ДНК в процессе длительного хранения в ископаемых костях.
В 1991 году биологи впервые извлекли палеоДНК человека, в 2010-м смогли прочитать древний геном целиком — из костей неандертальца возрастом 38 тыс. лет и из костей палеоэскимоса возрастом 4 тыс. лет.
С этого времени число прочитанных древних геномов нарастает лавинообразно, с каждым годом публикуется всё больше статей в этой области. Вторгшись в храм древности со своими ДНК-перфораторами, генетики расспросили старожилов храма — прежде всего, археологов — о проблемах, которые надо решить. По словам этнографа и антрополога М. В. Витова, «антропологические измерения предоставляют историку чрезвычайно обильный и многочисленный, но однообразный и односторонний материал». Это в полной мере относится и к генетике. О древних эпохах генетика предоставляет также материал обильный, но односторонний: только о движениях самого населения, но не о его культуре или языке. Зато на вопрос о населении: была на данной территории преемственность населения или его смена произошла в результате миграции — древняя ДНК даёт прямой ответ.
Эти ответы порой подтверждают построения археологов, историков и лингвистов, порой они оказываются неожиданными. С данного момента начинается тот междисциплинарный диалог между представителями биологических наук (генетики и антропологии) и гуманитарных дисциплин (археологии, истории, лингвистики), который может привести к взаимопониманию и сближению точек зрения. Так уточняется картина мира. «Генетика вносит важный фрагмент в общий пазл. Не больше, но и не меньше» — так о роли генетики в изучении истории человека сказал Вольфганг Хаак, один из ведущих специалистов созданного недавно Института истории человечества Общества Макса Планка (Max Planck Institute for the Science of Human History) в Йене, Германия.
Почему это трудно
Изучать древнюю ДНК очень непросто, поэтому даже сегодня в мире существует лишь несколько лабораторий, которые делают это качественно. Самая большая проблема — загрязнение (специалисты говорят — контаминация) материала. Лежащие в земле тысячи лет кости заселены бактериями и грибами, поэтому первая задача состоит в том, чтобы отделить человеческую ДНК от микробной.
С другой стороны, надо не допустить её загрязнения современной ДНК, прежде всего, от людей, которые с ней работают. Поэтому помещения для работы с древней ДНК должны отвечать стандартам чистоты, а сами исследователи работать в экипировке, напоминающей космические скафандры.
Есть ещё одна проблема: в ископаемых образцах, в данном случае в человеческих останках из древних захоронений, содержится очень мало ДНК, пригодной для выделения и анализа. Иногда специалистам приходится работать всего лишь с несколькими молекулами. Наконец, и самих образцов, то есть человеческих останков, в которых сохранилась ДНК, пока ещё мало. Поэтому трудно набрать нужную статистику, что создаёт трудности в интерпретации полученных результатов. Кстати, сохранность ДНК в палеоматериале зависит в первую очередь не от возраста останков, а от условий, в которых они хранились в природе. Главные её враги — высокая температура и влажность. Именно поэтому большинство изученных древних геномов относятся к средней полосе или северу; в Южной Европе и на Ближнем Востоке останков гораздо меньше, а в Африке пока только один материал оказался пригодным для изучения.
В нашей стране лаборатории, которые пытаются работать с древней ДНК, можно пересчитать по пальцам. Собственно, лабораторный анализ проводят лишь новосибирские исследователи (группа Александра Пилипенко) и группа Евгения Рогаева в Институте общей генетики (ИОГен) РАН. Некоторые исследовательские коллективы, например лаборатории популяционной генетики человека в Медико-генетическом научном центре (МГНЦ) и Институте общей генетики РАН, успешно сотрудничают с ведущими зарубежными коллективами, участвуют в биоинформационном анализе и обобщении данных. Помимо всего прочего, Россия — неисчерпаемый источник палеоматериала, где благодаря холодному климату останки хорошо сохраняются.
Как пересекались «параллельные человечества»
Прежде всего, исследования древней ДНК дали возможность описать наши отношения с другими видами людей, уточнив представление о «чистоте» вида Homo sapiens. О неандертальцах науке известно очень давно, и антропологи много спорили, смешивались ли ветви сапиенсов и неандертальцев. Эти вымершие представители «другого человечества» генетически были изучены в группе Сванте Паабо, самого известного в мире специалиста по древней ДНК (Институт эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Лейпциге, нем. Max Planck Institut fur evolutionare Anthropologie). Сначала он изучил митохондриальную ДНК неандертальца (небольшого размера молекулы ДНК, содержащиеся в митохондриях и передающиеся по материнской линии) и заявил о полном отсутствии смешения. Но когда спустя несколько лет он же секвенировал остальной геном неандертальца, то сменил тезис на противоположный: выяснилось, что около 2% генома современного человека имеет неандертальское происхождение. Дальнейшие исследования показали, что эта доля варьирует от 1 до 4% по Евразии, но практически отсутствует у населения Африки южнее Сахары. И неудивительно — такое генетическое наследство сапиенсы могли получить только при скрещивании с неандертальцами, а поскольку межвидовая метисация происходила после выхода человека из Африки, то у современных африканцев нет её следов.
После того как генетики научились находить последовательности неандертальской ДНК, спрятанные в современном геноме, выяснилось, что у разных людей неандертальское генетическое наследство различно как по размеру, так и по набору фрагментов ДНК. Генетики из Вашингтонского университета (Vernot, Akey, 2014) подсчитали его в 665 геномах жителей Европы и Восточной Азии и выяснили: суммарно в их геномах спрятано около 600 миллионов нуклеотидов, унаследованных от неандертальцев, что составляет около 20% неандертальского генома. Иными словами, пятая часть генома неандертальцев не исчезла окончательно, а живёт в современном человечестве. Хотя у каждого отдельного человека, как сказано выше, доля неандертальской ДНК составляет от 1 до 4%. Интересно и то, что в азиатских популяциях её чуть больше, чем в европейских. Учёные объясняют это вторым потоком неандертальских генов, затронувшим только Восточную Азию.
Где и когда сапиенсы плодотворно общались с неандертальцами? Первоначально считали, что это случилось вскоре после выхода первых людей из Африки, то есть 50—60 тыс. лет назад, на Ближнем Востоке, где мигранты сделали остановку. Но открытие 2015 года показало, что не только там и не только тогда. При исследовании ДНК древнейшего человека современного вида на территории Европы (в Румынии) возрастом 37—42 тыс. лет обнаружилось, что в ДНК индивида Oase 1 число неандертальских фрагментов существенно больше, чем в других, столь же древних, найденных на территории России: в образце Костенки-14 (Воронежская область) возрастом 36—39 тыс. лет, в образце из Усть-Ишима близ Байкала возрастом 42—43 тыс. лет и в нескольких других. В геноме Oase 1 неандертальская ДНК составила более 7%, причём её фрагменты достигали значительной длины. Это говорит о недавней метисации с неандертальцами, так как с течением времени длинные фрагменты становятся короткими. Авторы подсчитали, что предки Oase 1 скрещивались с неандертальцами всего за четыре—шесть поколений до его рождения. Очевидно, уже в Европе. Правда, след от этой недавней метисации не дошёл до нашего времени: учёные не обнаружили генетического сходства Oase 1 с последующими популяциями.
О денисовце — ещё одном виде человека, жившем в Евразии одновременно с сапиенсами и неандертальцами, — мир узнал после того, как тот же Сванте Паабо прочитал сначала митохондриальный, а потом и ядерный геном из фаланги пальца, найденной в 2008 году в Денисовой пещере на Алтае. Эта история замечательна тем, что денисовца определили как отдельный вид человека исключительно по ДНК. Можно сказать, что на сегодняшний день о денисовце мы не знаем ничего, кроме его генома (костные фрагменты ничтожны: помимо первоначальной фаланги пальца позже найдено ещё два зуба). Сейчас генетики изучили ДНК из всех трёх фрагментов и узнали, что денисовцы жили в той пещере от 100 до 50 тыс. лет назад, возможно, в какой-то период делили её с неандертальцами, а возможно, заселялись в неё дважды (Sawyer, 2015). Жили они, похоже, почти по всей Азии, а особенно большой след оставили в геномах жителей островов у юго-восточной оконечности Азии; так, в Меланезии он достигает 2—4%.
Заселение Европы
В последние годы появилось множество работ, в которых с помощью анализа древней ДНК показано, как человечество осваивало Европу, какие группы внесли свой вклад в генофонд современного населения. В самых общих чертах картина такова. После того как человек современного типа достиг Европы (от 40 до 35 тыс. лет назад), группы охотников-собирателей обитали в разных её частях и практически не смешивались друг с другом. Последний факт получен как раз генетиками: образцы древней ДНК охотников-собирателей верхнего палеолита показывают, что их популяции в разных регионах были генетически очень различны.
В неолите произошла революция — люди перешли от присваивающего хозяйства к производящему: от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству. Она радикально поменяла образ жизни наших предков и стимулировала развитие технологий. Земледелие, возникнув впервые около VII тысячелетия до н. э. на Ближнем Востоке, в течение последующих тысячелетий распространилось в Европу. Один из главных вопросов, которые пытаются решить специалисты разных наук, состоит в том, привело ли оно к смене населения. Существуют две гипотезы: культурная диффузия, когда происходит передача навыков земледелия между соседними группами населения, а сами они практически остаются на месте, и демическая диффузия, когда технологии передаются вместе с мигрирующим населением.
Определить, была ли миграция (то есть поток генов), — дело генетиков. Сначала они изучили древнюю митохондриальную ДНК (мтДНК) из европейской неолитической популяции (культуры линейно-ленточной керамики) и показали её сходство с мтДНК населения Ближнего Востока. Это свидетельствует, что ближневосточные земледельцы действительно мигрировали в Европу, принеся с собой технологии выращивания культурных растений. Вывод о ближневосточной неолитической миграции подтвердился и тогда, когда генетики смогли секвенировать полный ядерный геном из древних образцов. Авторы статьи в «Nature» под руководством ведущих специалистов по древней ДНК Дэвида Райха (Гарвардская медицинская школа в Бостоне) и Йоханнеса Краузе (Институт истории человечества Общества Макса Планка в Йене) изучали, из каких групп населения формировался генофонд Европы. По их гипотезе, основными источниками стали три древние популяции. Первая — европейские охотники-собиратели (жившие в Европе со времён палеолита), вторая — ближневосточные земледельцы (которые мигрировали в Европу и смешались с местными аборигенами), третью условно назвали «древними североевразийцами» (тоже охотники-собиратели, впервые генетически изученные в образце со стоянки Мальта в Сибири).
Чем больше древних геномов стало возможно прочитать, тем точнее становилась эта картина. Когда число древних образцов ДНК достигло 94 (от палеолита до железного века), та же команда опубликовала в «Nature» очередную статью, в которой описала генетический след другой большой миграции в Европу. Эта миграция в позднем неолите и начале бронзового века происходила из причерноморско-каспийских степей. Авторы связывают её с населением археологической ямной культуры, жившим в этих местах 5 тыс. лет назад. (Культура получила название из-за обычая погребения умерших в открытых ямах.) «Степной» генетический компонент они выявили в западноевропейских популяциях бронзового века, в населении культуры шнуровой керамики.
Итак, две большие миграционные волны сыграли ведущую роль в предыстории Европы. Первая — в раннем неолите — принесла в Европу гены первых земледельцев с Ближнего Востока, вторая — в позднем неолите — гены степняков ямной культуры. Но если первая — неолитическая миграция с Ближнего Востока — признаётся практически всеми специалистами и в этом генетики совпадают с археологами, то по поводу степной миграции бронзового века ломается много копий. Здесь с генетиками не согласны как археологи, так и лингвисты. Большинство археологов (в частности, Лев Самуилович Клейн) не находят археологических подтверждений миграции «ямников» и не усматривают связи их культуры с европейской культурой шнуровой керамики. Лингвисты же выступают против попыток авторов связать эту миграцию с распространением в Европу индоевропейских языков, поскольку место возникновения и пути распространения этой самой многочисленной семьи языков до сих пор представляют предмет бурных дискуссий.
Да и сами генетики сейчас с осторожностью относятся к выводу о миграции ямной культуры. Например, хотя в нескольких древних образцах «ямников» обнаружена гаплогруппа (вариант) Y-хромосомы R1b (который обычно ассоциируется с Европой), более подробный анализ, выполненный в ИОГен РАН, показал, что это не западная, а восточная ветвь R1b, так что в современной Европе искать её не стоит. С осторожностью говорит об этом и один из авторов работы Вольфганг Хаак: «Возможно, правильнее назвать этот генетический след “похожим на ямную степным предковым компонентом”».
Другая группа исследователей под руководством Эске Виллерслева (Eske Willerslev из Центра географической генетики Музея естественной истории университета Копенгагена, Дания), прочитав уже более сотни древних геномов, рассмотрела период бронзового века. Эта эпоха (от 3 до 1 тыс. лет назад), когда камень уступает место металлу, сопровождается радикальными культурными и социальными изменениями в жизни людей. Они касаются не только хозяйственного уклада — возникает новое понимание имущественных отношений, семьи и личности. И снова встаёт тот же вопрос, что и с неолитом: была ли это циркуляция людей или идей?
Мортен Аллентофт (Morten E. Allentoft) и его коллеги (также из центра географической генетики музея естественной истории университета Копенгагена) склоняются к первой версии. Миграции (циркуляции людей) в бронзовом веке были очень интенсивными, и именно в этом периоде, через сложные процессы экспансии, смешения и замещения популяций, сформировались основные археологические культуры. Авторы также указывают на миграцию ямной культуры из степей, генетический след которой они находят в ряде европейских культур. Более того, они проследили миграцию ямной культуры в Сибирь, где она дала начало афанасьевской культуре Алтае-Саянского региона.
Надо сказать, что в работах разных генетиков много противоречий, которые не всегда можно объяснить. Более того, иногда одна и та же команда в последующих публикациях значительно перерабатывает свои же собственные выводы, сделанные ранее. Но процесс идёт, и по мере того как прочитанных древних геномов будет больше, а качество прочтения — надёжнее, картина реконструкции заселения Евразии должна становиться точнее.
Светлая кожа, молоко и голубые глаза
По древней ДНК можно проследить и то, как у наших предков изменялись признаки внешности, строение тела или обмен веществ. В процессе расселения по Евразии человек попадал в новые условия обитания, в которых какие-то признаки оказывались полезными. Генетические варианты, отвечающие за эти полезные признаки, повышают приспособляемость индивида и поддерживаются естественным отбором. При этом частота генетических вариантов (аллелей) повышается и признаки распространяются в популяции.
Исследование естественного отбора, происходившего в человеческих популяциях за 8 тыс. лет, по древней ДНК предприняла уже упомянутая команда Дэвида Райха. В геномах 83 индивидов, от палеолита до бронзы, генетики изучили однонуклеотидный полиморфизм (SNP, «снипы») — участки, где происходит замена одного нуклеотида другим. Из 400 тыс. изменчивых участков они выбрали те, которые оказывают влияние на синтез белков и, следовательно, на те или иные признаки. Для каждой такой функционально важной SNP-мутации оценили её частоту в древних и современных популяциях и проверили, поддерживалась ли эта мутация естественным отбором. Таких полезных мутаций, которые помогали выживать нашим предкам, оказалось несколько.
Одна из них находится в составе гена лактазы (фермента, расщепляющего молочный сахар — лактозу). Эта мутация обеспечивает синтез лактозы в течение всей жизни, поэтому обладающие ею взрослые могут пить молоко, а обладатели исходного варианта гена без мутации могут пить молоко только в младенчестве. Так вот, мутантный ген исследователи не нашли в раннем неолите, не нашли даже у скотоводов ямной культуры, несмотря на то что те использовали рогатый скот. Получается, что мутация впервые распространилась в популяции примерно 4 тыс. лет назад, а значит, люди стали способны употреблять в пищу молоко далеко не сразу после того, как одомашнили животных. Но эта привычка оказалась настолько полезной, что возникшая мутация распространялась очень быстро и сегодня имеется у 70% европейцев.
Другой признак — светлая кожа, которую обеспечивают варианты (аллели) двух генов, влияющих на пигментацию. У западноевропейских охотников-собирателей таких аллелей не было вовсе или же они были очень редки, так что, вероятно, кожа у них была довольно тёмной. Анализ показал, что первый аллель уже в раннем неолите достигает высокой частоты, а второй в то время только возникает, но быстро распространяется. У современных европейцев эти светлокожие варианты встречаются почти поголовно, за исключением испанцев.
В европейских популяциях бронзового века достигает заметной частоты и аллель, отвечающий за голубой цвет глаз. Но у него сильный географический градиент — высокая частота на севере и низкая на юге. Это понятно, так как светлый цвет радужки на юге неблагоприятен: он не защищает сетчатку от интенсивного солнечного излучения.
Некоторые самые полезные гены пришли из «параллельного человечества». Например, ген, обеспечивающий выживание на большой высоте (в условиях недостатка кислорода) у современных жителей Тибета, был позаимствован ими у денисовцев. Есть данные, что ген, позволяющий эскимосам эффективно согреваться при метаболизме жиров, тоже получен ими от денисовцев. Постепенно накапливается всё больше примеров того, что Homo sapiens, выйдя из Африки в Евразию и столкнувшись с новыми для себя климатическими условиями, воспользовался для адаптации генами, полученными от смешения с денисовцами и неандертальцами, которые к тому времени уже многие десятки тысячелетий обитали в Евразии и успели приспособиться к самым разным климатическим зонам.
Это лишь несколько примеров открытий, которые сделаны благодаря палеоДНК. Кто знает, какие ещё события прошлого генетикам удастся прочитать по ДНК? Обрывки двойных спиралей, разбросанные по планете, хранят информацию наподобие бортовых «чёрных ящиков» в ожидании экспертов, способных её точно прочитать и правильно понять.
Фотография | Молекула ДНК, концептуальное произведение
{{ Элемент.Сообщение об ошибке }}
Этот товар недоступен в вашем регионе.
Товар не найден.
ВЫБЕРИТЕ ВИДЕОЛИЦЕНЗИЮ
{{ item.PlusItemLicenseSmall }}
TIMESLICES
Создать квант времени
Просмотр временных интервалов (поставляется с 1-секундными дескрипторами)
Просмотр интервалов времени
БИРКИ
{{Ключевое слово}}
{{Ключевое слово}}
ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТРАНИЦЕЙ
Описание:
Описание:
Узнать больше
Кредит:
{{ item. ImgCredit }}
Нет в наличии
Уникальный идентификатор:
{{ item.ItemID }}
Устаревший идентификатор:
{{ item.ItemDisplaySource }}
Тип:
{{item.MediaType}}
Лицензия:
{{item.LicenseModel}}
ЦЕНЫ РФ
{{item.aText[i]}}
{{ item.aPrice[i] }}
Скопировать URL
Скачать Комп
Добавить на доску
Удалить с доски
LabelPB.toLowerCase()»/>
Добавить на доску
Заказать печать
Заказать печать
Скачать в высоком разрешении
Загрузка видео в настоящее время недоступна. Пожалуйста, сообщите нам, какие файлы вам нужны, по адресу [email protected], и мы предоставим их вам как можно скорее.
Размер без сжатия:
ЛИЦЕНЗИЯ
ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН
Назначение: {{item.ImgPurpose}}
{{ item.PlusItemLicenseSmall }}
Запрос товара
ПРОСТАЯ ЦЕНА RM
ПРОСТАЯ ЦЕНА RM
ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН
Запрос товара
Назначение: {{ item.ImgPurpose }}
{{Имя}}
{{ FormatCurrency(item.aStandardPricingPrice[i]) }}
Узнать больше
Узнать больше
Скопировать URL
Скачать Комп
Скачать Комп
LabelPB.toLowerCase()» :alt=»‘Add to ‘ + site.LabelPB.toLowerCase()» aria-label=»‘Add to ‘ + site.LabelPB.toLowerCase()»/>
Добавить на доску
Удалить с доски
Добавить на доску
Добавить в корзину
Заказать печать
Заказать печать
Скачать в высоком разрешении
ТОВАР В КОРЗИНЕ
{{ item.PlusItemLicenseSmall + ‘ — $’ + item.PlusCodeAmount }}
{{ item.PlusItemLicenseSmall }}
Перейти к оформлению заказа
Скопировать URL
Скачать Комп
LabelPB.toLowerCase()» :alt=»‘Add to ‘ + site.LabelPB.toLowerCase()» aria-label=»‘Add to ‘ + site.LabelPB.toLowerCase()»/>
Добавить на доску
Удалить с доски
Добавить на доску
Добавить в корзину
Скачать в высоком разрешении
Загрузка видео в настоящее время недоступна. Пожалуйста, сообщите нам, какие файлы вам нужны, по адресу [email protected], и мы доставим их вам, как только
возможный.
ТОВАР В КОРЗИНЕ
{{ item.PlusItemLicenseSmall + ‘ — $’ + item.PlusCodeAmount }}
Перейти к оформлению заказа
Размер без сжатия:
ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН
Запрос товара
Назначение: {{item. ImgPurpose}}
Узнать больше
Узнать больше
Скопировать URL
Скачать Комп
Скачать Комп
Добавить на доску
Удалить с доски
Добавить на доску
Добавить в корзину
Заказать печать
Скачать в высоком разрешении
ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН
Запрос товара
Назначение: {{item. ImgPurpose}}
Скопировать URL
Скачать Комп
Добавить на доску
Удалить с доски
Добавить на доску
Скачать в высоком разрешении
Загрузка видео в настоящее время недоступна. Пожалуйста, сообщите нам, какие файлы вам нужны, по адресу [email protected], и мы доставим их вам, как только
возможный.
Время начала:
{{ SecondsToTime(StartTime) }} Установить
Время окончания:
{{ SecondsToTime(EndTime) }} Установить
Продолжительность: {{ Продолжительность}}
Текущий: {{ Текущий }}
Продолжительность: {{DurationTime}}
Текущее: {{ ТекущееВремя}}
{{ SecondsToTime(Value. StartTime) }} to {{ SecondsToTime(Value.EndTime) }}
Посмотреть
Удалить
Для этого элемента не заданы временные интервалы, поэтому по умолчанию это весь клип.
{{ SecondsToTime(0) }} до {{ SecondsToTime(videocontrols.Duration) }}
Общее время: {{ Math.round(TotalTime * 100) / 100 }}
Цена/сек: {{ FormatCurrency(item.PricePerSec) }}
Цена: {{ ItemPrice }}
{{ сайт.LabelPB }}
{{ сайт.LabelCT }}
{{ сайт.LabelPB }}
{{ сайт.LabelCT }}
{{ Lightbox.Name }} ({{ Lightbox.NumPix }})
Вид
Управлять
Новый
{{ site.LabelCT }}: {{ user.nCartItems }} {{ user.nCartItems == 1 ? «предмет» : «элемент» }}
{{ XXText }}
{{ XXSText }}
{{ XSText }}
{{ SMText }}
{{ MDText }}
{{ LGText }}
XLText 90 002} {{ LGText }}
90 002} { {{ XXLText }}
{{ HDText }}
{{ QHDText }}
{{ K4Text }}
{{ K8Text }}
Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить ваш опыт на нашем веб-сайте.
Прочтите нашу политику в отношении файлов cookie, чтобы узнать больше.
Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить ваш опыт на нашем веб-сайте. Прочтите нашу политику в отношении файлов cookie, чтобы узнать больше.
Закрыть файлы cookie EULA
Фрэнсис Крик, Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Морис Уилкинс
Home / Learn / Исторические биографии
В лондонском Королевском колледже Розалинда Франклин получила изображения ДНК с помощью рентгеновской кристаллографии — идея, впервые высказанная Морисом Уилкинсом. Изображения Франклина позволили Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику создать свою знаменитую двухцепочечную или двойную спиральную модель.
В 1962 году Уотсон (р. 1928), Крик (1916–2004) и Уилкинс (1916–2004) совместно получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за определение в 1953 году структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Коллега Уилкинса Франклин (1920–1958), умерший от рака в возрасте 37 лет, не удостоился такой чести. Причины ее исключения обсуждались и до сих пор неясны. Существует положение о Нобелевской премии, в котором говорится, что «сумма премии ни в коем случае не может быть разделена между более чем тремя лицами». Тот факт, что она умерла до присуждения премии, также мог быть фактором, хотя условие против посмертных наград не было введено до 19 г.74.
Открытие структуры ДНК
Молекула, являющаяся основой наследственности, ДНК, содержит образцы для построения белков в организме, включая различные ферменты. Новое понимание наследственности и наследственных заболеваний стало возможным после того, как было установлено, что ДНК состоит из двух цепей, скрученных вокруг друг друга, или двойных спиралей, состоящих из чередующихся фосфатных и сахарных групп, и что эти две цепи удерживаются вместе водородными связями между парами молекул ДНК. органические основания — аденин (А) с тимином (Т) и гуанин (Г) с цитозином (Ц). Современная биотехнология также основывается на знании структуры ДНК — в данном случае на способности ученого модифицировать ДНК клеток-хозяев, которые затем будут производить желаемый продукт, например, инсулин.
Основой для работы четырех ученых послужили несколько научных прорывов: прогресс, достигнутый рентгеноструктурными анализаторами в изучении органических макромолекул; растущие данные генетиков о том, что за наследственность отвечает ДНК, а не белок в хромосомах; Эксперимент Эрвина Чаргаффа показал, что в ДНК имеется равное количество оснований А и Т, а также оснований G и С; и открытие Лайнуса Полинга, что молекулы некоторых белков имеют спиралевидную форму, сделанное благодаря использованию атомных моделей и глубокому знанию возможного расположения различных атомов.
Розалинд Франклин в Париже.
Витторио Луццати
Розалинда Франклин
Из четырех исследователей ДНК только Розалинда Франклин имела химическое образование. Она родилась в известной семье лондонских банкиров, где всех детей — девочек и мальчиков — поощряли развивать их индивидуальные способности. Она училась в Newnham College, одном из женских колледжей Кембриджского университета. Она получила степень в 1941 году, в разгар Второй мировой войны, и поступила в аспирантуру в Кембридже вместе с Рональдом Норришем, будущим лауреатом Нобелевской премии. Всего через год она отказалась от своей исследовательской стипендии, чтобы внести свой вклад в военные усилия Британской ассоциации исследований использования угля. Там она провела фундаментальные исследования свойств угля и графита. Она ненадолго вернулась в Кембридж, где представила диссертацию, основанную на этой работе, и получила докторскую степень по физической химии.
После войны через друга-француза она получила назначение в Центральную лабораторию химико-технических услуг в Париже, где познакомилась с техникой рентгеновской кристаллографии (см. видео на этой странице) и быстро стал уважаемым авторитетом в этой области. В 1951 году она вернулась в Англию в Королевский колледж Лондона, где ей было поручено модернизировать рентгеновскую кристаллографическую лабораторию для работы с ДНК.
Морис Уилкинс
Морис Уилкинс с рентгеновским кристаллографическим оборудованием около 19 лет54.
Королевский колледж Лондона и Гораций Фриланд Джадсон
В Королевском колледже уже работал Морис Уилкинс, новозеландский физик, получивший образование в Кембридже. В качестве нового кандидата наук он работал во время Второй мировой войны над усовершенствованием экранов электронно-лучевых трубок для использования в радарах, а затем был отправлен в Соединенные Штаты для работы над Манхэттенским проектом. Как и многие другие физики-ядерщики, он разочаровался в своем предмете, когда его применили к созданию атомной бомбы; вместо этого он обратился к биофизике, работая со своим кембриджским наставником Джоном Т. Рэндаллом, который претерпел подобное обращение, сначала в Сент-Эндрюсском университете в Шотландии, а затем в Королевском колледже Лондона.
Это была идея Уилкинса исследовать ДНК методами рентгеновской кристаллографии, которую он уже начал реализовывать, когда Франклин был назначен Рэндаллом. Отношения между Уилкинсом и Франклином, к сожалению, были плохими и, вероятно, замедлили их прогресс.
Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик
Тем временем в 1951 году 23-летний Джеймс Уотсон, американец, родившийся в Чикаго, прибыл в Кавендишскую лабораторию в Кембридже. У Уотсона было две степени по зоологии: степень бакалавра в Чикагском университете и степень доктора в Университете Индианы, где он заинтересовался генетикой. Он работал под руководством Сальвадора Э. Лурии в Индиане над бактериофагами, вирусами, проникающими в бактерии с целью размножения, — тема, за которую Лурия получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1919 году.69. Уотсон отправился в Данию для работы над докторской диссертацией, чтобы продолжить изучение вирусов и исправить свое относительное невежество в химии. На конференции весной 1951 года на Зоологической станции в Неаполе Уотсон услышал доклад Уилкинса о молекулярной структуре ДНК и увидел его недавние рентгеновские кристаллографические фотографии ДНК. Он был на крючке.
Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик со своей моделью ДНК в Кавендишских лабораториях в 1953 году. Чтобы запросить разрешение на использование этой фотографии, посетите веб-сайт научной фотобиблиотеки по адресу photoresearchers.com.
А. Баррингтон Браун
Вскоре Уотсон перешел в Кавендишскую лабораторию, где велось несколько важных проектов в области рентгеновской кристаллографии. Под руководством Уильяма Лоуренса Брэгга Макс Перуц исследовал гемоглобин, а Джон Кендрю изучал миоглобин, белок в мышечной ткани, хранящий кислород. (Перуц и Кендрю получили Нобелевскую премию по химии за свою работу в том же году, когда премия была присуждена исследователям ДНК — в 1962 году.)
Под руководством Перуца работал Фрэнсис Крик, который получил степень бакалавра физики в Университетском колледже Лондона и помогал разрабатывать радар и магнитные мины во время Второй мировой войны. Крик, еще один физик-биолог, должен был писать диссертацию по рентгеновской кристаллографии гемоглобина, когда прибыл Уотсон, желавший нанять коллегу для работы над ДНК.
Вдохновленные успехом Полинга в работе с молекулярными моделями, Уотсон и Крик быстро собрали несколько моделей ДНК и попытались собрать все доказательства, которые смогли собрать. Отличные рентгеновские снимки Франклин, к которым они получили доступ без ее разрешения, имели решающее значение для правильного решения. Четверо ученых объявили о структуре ДНК в статьях, опубликованных вместе в одном номере журнала 9.0401 Природа .
Отдельные карьерные пути
Затем они разошлись в разные стороны. Франклин поступила в Биркбек-колледж в Лондоне, чтобы работать в лаборатории Дж. Д. Бернала, что было для нее гораздо более подходящим местом, чем Королевский колледж. Перед своей безвременной смертью от рака она внесла важный вклад в рентгеноструктурный анализ структуры вируса табачной мозаики, ставший важной вехой в этой области. К концу жизни она подружилась с Фрэнсисом Криком и его женой и перевела свою лабораторию в Кембридж, где занялась опасной работой над полиовирусом. Уилкинс применил рентгеновские методы для структурного определения мембран нервных клеток и рибонуклеиновой кислоты (РНК) — молекулы, связанной с химическим синтезом в живой клетке, — по мере продвижения по служебной лестнице и ответственности в Королевском колледже.
Последующая карьера Уотсона в конечном итоге привела его в Лабораторию количественной биологии Колд-Спринг-Харбор (CSHL) на Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк, где в качестве директора с 1968 года он возглавил ее к новым высотам в качестве центра исследований в области молекулярной биологии. С 1988 по 1992 год он возглавлял Национальный центр исследований генома человека при Национальном институте здравоохранения. После этого он вернулся в CSHL в качестве канцлера. Расистские высказывания Уотсона об интеллекте африканцев в 2007 году привели к тому, что CSHL вынудила его уйти в отставку, хотя Лаборатория назвала его почетным профессором и почетным попечителем. Когда Уотсон удвоил свои расистские взгляды в документальном фильме 2018 года, лаборатория аннулировала эти почести и разорвала отношения с Уотсоном. Слава Уотсона как первооткрывателя структуры ДНК также сделала его продолжающееся публичное выражение сексистских взглядов на женщин в науке и его предыдущие евгенистские комментарии о гомосексуализме особенно вредными в первые десятилетия 21-го века.