Расшифровка ДНК

Почему у некоторых людей голубые глаза, волнистые волосы или смуглая кожа? Все зависит от генов, полученных от родителей. Наследственная информация закодирована в молекулах ДНК, которые есть в клетках нашего тела. Ученые предполагали, что, если им удастся прочитать этот код, они смогут многое узнать о том, как растет и работает человеческий организм.

Австрийский монах Грегор Мендель (1822—1884) изучал законы наследственности, скрещивая разные сорта гороха.

В ядре каждой клетки есть тонкие нити, называемые хромосомами. В их состав входят молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК. Ее отдельные участки представляют собой гены.

Гены передаются ребенку от родителей и определяют, каким будет новое существо. Например, если у вас глаза такого же цвета, как у отца, а нос такой же формы, что и у мамы, – значит, информация в генах, унаследованных вами от обоих родителей, определила появление этих признаков. Эта передача черт от родителей к детям и называется наследственностью.

Поэтому ДНК называют носителем наследственной информации.

В монастырском саду

Первым сформулировал основные законы наследственности австрийский монах Грегор Мендель в 60-х годах XIX века. Законы, названные впоследствии его именем, он вывел, сравнивая различные поколения гороха.

Уже в начале XX века стало известно, что наследственность определяется информацией, заложенной в хромосомах. Термин «ген» ввел в 1909 году датский ученый Вильгельм Иогансен (1857—1927). Американский генетик Т. Морган (1866—1945) показал, что в каждой хромосоме может содержаться много генов, и развил хромосомную теорию наследственности.

Но как хромосомы и содержащиеся в них гены определяют наследственность? Как «работают» гены?

Открытие

К середине XX века стало очевидно, что именно ДНК хромосом содержит наследственную информацию. Все составные части ДНК были уже известны, но как объединить их в одну структуру?

Увеличенное изображение ядра делящейся клетки с набором хромосом.

В 1953 году Фрэнсису Крику и Джеймсу Уотсону удалось создать модель структуры молекулы ДНК.

Они построили модель в виде двух цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль. Каждая цепь состояла из нуклеотидов, которые могут быть четырех видов. Цепи удерживаются между собой атомами водорода.

Модель, созданная Уотсоном и Криком, была основана на результатах исследований рассеяния рентгеновских лучей на ДНК, которые провели Морис Вилкинс и Розалин Франклин.

Факты и события

• Изучая наследственность, Грегор Мендель вырастил около 28 тысяч растений гороха за десять лет и проанализировал различия в каждом поколении.
• У каждого человека около 100 тысяч генов, то есть участков ДНК с уникальной последовательностью нуклеотидов.
• В каждой клетке человеческого организма содержится 23 пары хромосом.
• Новый организм появляется в результате слияния мужской и женской половых клеток. Каждой хромосоме мужской клетки соответствует парная из женской. Затем образовавшаяся клетка делится много раз, образуя миллионы клеток, составляющие наш организм.
• Если при делении клеток ДНК воспроизведена неверно, возникает мутация. Это может происходить случайно или быть результатом повреждения, например рентгеновским облучением.

Изменяя природу

Набор генов у каждого человека индивидуален. Как по отпечаткам пальцев можно опознать личность человека, так и по его генам можно сделать то же самое. Поэтому учеными разработан так называемый метод генетических отпечатков пальцев. Он помогает исследовать болезни и опознавать преступников. После того как была открыта структура ДНК, перед учеными встало множество вопросов. Как пересадить ген из одного организма в другой? Можно ли собрать определенный набор генов и таким образом создать совершенно новый организм растения, животного или даже человека?

Это дало начало генной инженерии – науке о конструировании организмов с помощью изменения генов. Генная инженерия уже используется для получения новых растений, устойчивых к болезням. Именно на основе работ по генной инженерии сейчас получают инсулин для лечения больных диабетом.

Лауреаты Нобелевской премии Фрэнсис Крик (р.1916), Джеймс Д.Уотсон (р. 1928) и Морис Уилкинс (р.1916) изображены рядом с моделью молекулы ДНК. Миллионы атомов соединены в двойную спираль. Последовательность соединения элементов в молекуле ДНК составляет генетический код организма. На рисунке нет Розалин Франклин. Она умерла от рака, когда ей было всего 37 лет.