В 1953 году молекулярные биологи Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик опубликовали открытие, которое совершило переворот в научном понимании жизни. Они открыли двуспиральную структуру ДНК. Это нитевидное вещество, в основном находящееся в ядре клеток, содержит закодированную информацию. Получается, что клетки — настоящие живые библиотеки. Это потрясающее открытие положило начало новой эре в биологии! Но какой цели служат эти закодированные «записи»? И еще более интригующий вопрос: как они туда попали?
ЗАЧЕМ КЛЕТКАМ ИНФОРМАЦИЯ ?
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как из семечка вырастает дерево? Как оплодотворенная яйцеклетка становится человеком? Каким образом вы унаследовали черты своих родителей? Все это стало возможным благодаря информации, которая находится в ДНК.
Молекула ДНК, похожая на длинную закрученную лестницу
Практически все клетки содержат ДНК — сложные молекулы, напоминающие длинные закрученные лестницы. В геноме человека — нашем полном наборе ДНК — эти лестницы насчитывают приблизительно три миллиарда химических «ступенек». Ученые называют эти ступеньки парными основаниями, так как каждая ступенька состоит из двух химических веществ. Всего таких веществ четыре: аденин, гуанин, тимин и цитозин. Обычно их обозначают начальными буквами А, Г, Т и Ц — получается своего рода алфавит из четырех букв. В 1957 году Фрэнсис Крик предположил, что именно благодаря линейной последовательности этих химических ступенек образуются закодированные инструкции. В 1960-х годах ученые приступили к расшифровке этого кода.
Информацию — будь то в виде изображений, звуков или слов — можно хранить и обрабатывать множеством способов. Компьютеры, к примеру, делают это в цифровом виде. Живые клетки хранят и обрабатывают информацию химическим способом, и ДНК играет в этом ключевую роль. ДНК передается во время деления клеток и размножения организмов — процессов, которые считаются отличительными характеристиками жизни.
Как клетки используют информацию? ДНК можно сравнить с книгой рецептов, в которой подробно, шаг за шагом, описывается приготовление разных блюд. Только в итоге получается не торт или печенье, а, скажем, капуста или корова. Но конечно же, в живых клетках все процессы полностью автоматизированы, что делает эти процессы еще более сложными и загадочными.
Информация, которая содержится в клетке бактерии, могла бы заполнить книгу в 1 000 страниц
Генетическая информация хранится в ДНК до тех пор, пока она не понадобится, например, чтобы заменить изношенные или больные клетки новыми и здоровыми или передать наследственные признаки следующему поколению. Какой объем информации записан в ДНК? Возьмем один из самых маленьких организмов — бактерию. Немецкий ученый Бернд-Олаф Кюпперс сказал: «Если можно было бы перевести молекулярный текст, описывающий строение клетки бактерии, на человеческий язык, то получилась бы книга в тысячу страниц». Неудивительно, что профессор химии Дэвид Димер написал: «Просто диву даешься, насколько сложны даже самые простые формы жизни». А что можно сказать о геноме человека? «Он заполнил бы библиотеку, насчитывающую несколько тысяч томов»,— говорит Кюпперс.
Нет комментариев