Сегодня мы очень много знаем про ДНК

Популярная механикаНаука

Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО

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

Александр Панчин

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

Естественная инженерия

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

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

От вирусов к организмам

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

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

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта 8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта

Если есть эти продукты регулярно, можно снизить риск инсульта на 27%!

Популярная механика
Independent Media не кормит завтраками Independent Media не кормит завтраками

Издательский дом Independent Media 22 марта провел бизнес-завтрак для партнеров

Cosmopolitan
Астрономы впервые нашли массивные магнитные звезды за пределами Млечного Пути Астрономы впервые нашли массивные магнитные звезды за пределами Млечного Пути

Впервые обнаружены магнитные массивные звезды за пределами нашей галактики

N+1
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

AD
Интроверты​​​​ Интроверты​​​​

Как использовать особенности своего характера

kiozk originals
Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит

Что изучают наследники известных фамилий, сколько это стоит и как туда поступить

Cosmopolitan
Красота по-азиатски: какие пластические операции делают восточные девушки Красота по-азиатски: какие пластические операции делают восточные девушки

О каких чертах лица мечтают современные азиатские красавицы

Cosmopolitan
Как действует бактериофаг Как действует бактериофаг

У бактерий есть свои вирусы

Популярная механика
Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами

Что будет с рынком труда, если курсы криптовалют продолжат разочаровывать

Forbes
Топ-12: главные цвета весны и лета 2018 года Топ-12: главные цвета весны и лета 2018 года

Какие цвета нужно выбирать в новом сезоне

Cosmopolitan
Хижина дяди Тома Хижина дяди Тома

Том Форд переехал в Лос-Анджелес и прислал нам оттуда селфи

Tatler
Сохраняя баланс Сохраняя баланс

Как впустить в жизнь больше радости, равновесия и счастья

Yoga Journal
Город Город

Берлин – лоскутное одеяло на карте Германии

Esquire
Картина весны Картина весны

В его блюдах честность и глубина Nordic Cuisine и узнаваемые русские архетипы

Seasons of life
День открытых дверей День открытых дверей

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

Vogue
7 предметов мужского гардероба, которые окончательно вышли из моды 7 предметов мужского гардероба, которые окончательно вышли из моды

Какие предметы мужского гардероба лучше отложить подальше

Cosmopolitan
Кто эта леди? Кто эта леди?

Молодая звезда Сирша Ронан, похоже, созрела для своего первого «Оскара»

Glamour
Роберт Паттинсон одевается нереально круто. Вот 20 доказательств Роберт Паттинсон одевается нереально круто. Вот 20 доказательств

Одевается Паттинсон все еще как сексуальный хищник

GQ
Земля мифов и легенд Земля мифов и легенд

Как отдохнуть не хуже богов Олимпа

Русский репортер
Почему так мало актрис выходят на красные дорожки в брюках? Почему так мало актрис выходят на красные дорожки в брюках?

И выберут ли они смокинги на «Оскар» сегодня вечером?

Vogue
Образ героя: почему Дуров не отдает ФСБ ключи к переписке в Telegram Образ героя: почему Дуров не отдает ФСБ ключи к переписке в Telegram

Сможет ли мессенджер и сохранить приватность пользователей и избежать блокировки

Forbes
Большая маленькая Риз Большая маленькая Риз

Риз Уизерспун. Откуда столько энергии в человеке ростом 156 см?

Добрые советы
10 молодых журналистов, за которыми нужно следить в 2018 году 10 молодых журналистов, за которыми нужно следить в 2018 году

Среди них авторы материалов о деле Улюкаева, наркотиках, криминале и бездомных

Esquire
Робот вместо отдела кадров Робот вместо отдела кадров

Цифровая эпоха переворачивает представление о рабочих буднях

CHIP
Виктория Романец, Оксана Самойлова и другие: кто любит хвастаться подарками? Виктория Романец, Оксана Самойлова и другие: кто любит хвастаться подарками?

Осторожно! Уровень роскоши в материале зашкаливает!

Cosmopolitan
Чисто сработал Чисто сработал

Интерьер квартиры в Нью-Йорке в стиле современной классики

AD
Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4 Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4

Самый продаваемый «Вольво» во всём мире

Популярная механика
Михаил Зыгарь: Карта истории Михаил Зыгарь: Карта истории

О том, как этот проект позволяет посмотреть на события прошлого

СНОБ
Политизация траура Политизация траура

Как акции памяти погибших в Кемерове стали пространством для политической борьбы

СНОБ
Кук и гик Кук и гик

Знакомимся с Оливией Кук, которая играет главную роль в новом фильме Спилберга

Vogue
Открыть в приложении