Несмотря на внешние различия, на уровне генов мы удивительно схожи. Люди совпадают более чем на 99%. То есть практически вся наша генетическая информация идентична вне зависимости от расы, национальности или внешности. Лишь небольшой процент — менее 1% — отвечает за индивидуальные особенности вроде цвета глаз, роста или формы лица. Эти незначительные отличия возникают из-за небольших изменений внутри одних и тех же генов и называются аллелями.
Топ-7 невероятных фактов о генетике, которые должен знать каждый
Ежегодные открытия в области генетики поражают сознание: от революционных методов генной терапии, позволяющей победить неизлечимые болезни, до удивительного поведения генов, адаптирующихся к окружающей среде. Исследования показывают, что генетика играет решающую роль в жизни человека. Читайте 7 удивительных фактов о генах, чтобы узнать, как генетика меняет наше представление о жизни!
Freepik
1. Мы все клоны?
Аллели — разные формы одного и того же гена, определяющие конкретные признаки организма. У каждого человека есть две копии каждого гена — одна унаследована от матери, другая от отца. Различия между этими копиями и есть аллели.
2. Вирусные гены есть у всех
Примерно 5-8% нашей ДНК состоит из остатков древних вирусов. Эти фрагменты, называемые эндогенными ретровирусами человека (HERV), попали в человеческий геном миллионы лет назад и теперь встроены в наши гены. Хотя они произошли от старых инфекций, эти вирусные элементы приобрели полезные функции, участвуя в регулировании активности генов, поддержании иммунитета и процессах эмбрионального развития.
Недавние исследования доказали, что некоторые HERV-гены все еще активны в нормальных тканях — они производят вирусные белки, что подтверждает их важное значение для нашего организма.
3. Вместительнее жесткого диска
ДНК способна вместить огромное количество информации: всего лишь несколько граммов этого биологического материала могут сохранить все существующие в мире данные. Один грамм ДНК способен содержать около 455 экзабайт данных, что эквивалентно примерно 177 граммам для сохранения всех цифровых сведений, накопленных человечеством к 2021 году.
Эта технология превосходит традиционные жесткие диски по нескольким параметрам: плотность хранения увеличивается в тысячи раз, а потребление энергии снижается в сотни миллионов раз. Однако существуют серьезные трудности, препятствующие широкому внедрению ДНК-хранилищ: высокие затраты, низкая скорость чтения-записи и риск мутаций, приводящих к потере данных.
4. Зомби ген
Исследователи из клиники Майо представили новый метод выделения стареющих клеток, известных как «зомби-клетки», участвующих в развитии рака, болезни Альцгеймера и других заболеваний, связанных со старением. Учёные использовали уникальные молекулы — аптамеры, состоящие из короткой цепи ДНК, способные селективно прикрепляться к специальным белкам на поверхности стареющих клеток.
Это фото сделано с помощью конфокальной микроскопии (точечного лазерного сканирования). Красные участки ДНК — стареющие клетки.
Экспериментально доказано, что эта методика эффективна на клетках мышей, открывая возможности для дальнейших исследований и клинических приложений. Новая разработка позволяет точнее определять местонахождение стареющих клеток среди множества здоровых и создавать основу для будущих методов диагностики и терапии, направленной на замедление процесса старения и лечение хронических заболеваний.
5. 8 часов на создание полной копии ДНК
Процесс копирования ДНК, происходящий перед делением клетки: желтая стрелка показывает направление, в котором движется фермент, добавляющий новые «кирпичики» ДНК; голубое кольцо — фермент, который раскручивает двойную спираль ДНК, чтобы можно было начать копирование; две цепочки — это исходная ДНК, которая раскручивается, чтобы создать две новые молекулы ДНК.
ДНК — это своего рода инструкция, содержащая всю необходимую информацию для каждой нашей клетки. Когда клетка делится, ей важно передать точную копию этой инструкции своим новым частям. Процесс, при котором создается такая копия, называется репликацией ДНК.
Во время репликации внутри клетки аккуратно расплетается структура ДНК, потом по очереди собирается в новую инструкцию рядом с каждой старой половинкой. Один участок строится сразу целиком, второй — маленькими кусочками, словно мозаика. Потом кусочки склеиваются вместе, и создается полноценная копия ДНК.
Вся эта работа длится примерно восемь часов, при этом каждая деталь нашего огромного генного текста длиной почти три миллиарда символов сохраняется абсолютно правильно.
6. Человек наполовину капуста?
ДНК всех живых существ на планете Земля имеет общие корни, восходящие примерно к 4 миллиардам лет назад, когда появился последний универсальный общий предок (LUCA). Этот примитивный организм, скорее всего, представлял собой микроскопическое существо с кольцевой структурой ДНК. Именно от него впоследствии развилось все многообразие современной жизни — от простейших бактерий до сложных многоклеточных организмов вроде растений и животных.
Несмотря на колоссальные различия между видами, генетический код каждого организма хранит базовые принципы строения и функционирования клеток. Даже у человека и растения, например капусты, порядка половины последовательностей ДНК являются общими. Это говорит об общем происхождениb и глубоких эволюционных связях между всеми формами земной жизни!
7. ДНК животных летают в воздухе!
Ученые недавно доказали, что генетический материал животных можно обнаружить даже в воздухе. Исследователи провели эксперименты в британских и датских зоопарках, используя пылесосы для сбора проб окружающего воздуха. После анализа полученных образцов они выявили ДНК различных видов животных, живущих в зоопарке, местных диких животных и даже рыб, которыми кормят питомцев. Интересно, что некоторые обнаруженные виды находились далеко от мест забора проб, иногда на расстоянии сотен метров.
Эти открытия стали возможны благодаря значительным успехам последних десяти лет в изучении так называемой экологической ДНК (эДНК). Современные технологии позволяют выявлять следы ДНК не только в воде и почве, но теперь и в атмосфере. Эксперты полагают, что такие методы позволят эффективно отслеживать состояние биологического разнообразия и охраняемых видов и откроют новые возможности для охраны природы.