Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК — это строительный кирпичик жизни, код биологической памяти, который обеспечивает передачу генетических данных из поколение в поколение на протяжении всей эволюции живых существ. ДНК выполнена в форме двойной спирали, а также содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков. Химически ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков нуклеотидов. Однако с биологической точки зрения ДНК — это ключ к пониманию жизни на самом тонком уровне, выход к экспериментам над геномом, которые позволяет расшифровка кода ДНК и будущее человечества как независимого от природной эволюции класса существ. За расшифровку структуры ДНК в 1953 году трое ученых получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1962 года, а в 2018 году ученые из Австралии подтверждено наличие новой структуры ДНК в человеческих клетках.
В нашем ДНК содержатся гены не только наших прямых предков. Как мы рассказывали ранее, каждый современный человек содержит гены неандертальцев. Но, как выяснилось, и это еще не все. В нашем ДНК также присутствуют следы вирусов, которые когда-то атаковали организм древних людей. Поиски этих самых следов помогает ученым понять какими болезнями болели люди тысячи лет назад. Но, самое главное, что древние вирусы, вполне возможно, в наших организмах, вполне возможно, играют определенную роль в современных заболеваниях, таких как рак. Причем в последнее время ученые находят этому все больше подтверждений.
В каждом из нас что-то от неандертальцев. К такому выводу пришел шведский палеогенетик Сванте Паабо, за что удостоился Нобелевской премии по физиологии и медицине. Отныне эта новая область исследований, находящаяся на стыке археологии и молекулярной генетики, позволяет изучать древнюю ДНК в биологических останках и ископаемых организмах. Вклад Паабо в эту дисциплину огромен – на протяжении нескольких десятилетий он занимался разработкой химических и биоинформационных материалов, с помощью которых удалось обнаружить, что геном современных людей содержит следы ДНК вымерших родственников, отделившихся от наших предков сотни тысяч лет назад. Оказалось, что неандертальцы и Homo sapiens скрещивались на протяжении тысячелетий совместного существования. По этой причине от 1% до 4% генома современных людей происходит от неандертальцев. Но вот что особенно интересно – эти унаследованные гены имеют физиологическое значение и сегодня, например, влияя на то, как наша иммунная система реагирует на инфекции.
В мае 2022 года по миру начала распространяться оспа обезьян — в начале июня болезнью заразилось около 900 человек. Факт того, что заболевание появилось на территории Великобритании, Канады, Австралии и других стран очень встревожил многих ученых. Дело в том, что раньше это заболевание встречалось исключительно во влажных тропических лесах Африки, а в другие части мира не проникало. Возникла опасность начала новой пандемии, поэтому в аэропортах начали тщательно проверять здоровье пассажиров и, в случае обнаружения хоть каких-то симптомов, отправлять их на карантин. Недавно британские ученые изучили ДНК распространившегося по миру штамма и выяснили, что он передавался между людьми уже в 2017 году, просто этого никто не замечал. За все это время вирус мутировал — стал ли он опаснее, чем раньше?
Не все знают, что мутации в ДНК происходят не только под воздействием каких-либо мутагенов или болезней, но и сами по себе в течение всей жизни. Конечно, существуют механизмы, которые противостоят этому процессу и исправляют все ошибки, допущенные в процессе копирования. Тем не менее, мутации в клетках со временем все равно накапливаются, что приводит к различным болезням. Наиболее известная и опасная мутация — злокачественная опухоль. Однако считается, что старение организма — это вообще следствие накопления дефектов в ДНК, которые не были исправлены системой защиты от мутаций. Логично предположить, что у животных, которые живут дольше, мутации в организме накапливаются медленнее. Это предположение возникло еще в середине прошлого века, но долгое время его невозможно было проверить. И только сейчас, с развитием технологий, ученые смогли проверить эту теорию. Как выяснилось, разные виды животных, с разной продолжительностью жизни и разным размером тела под конец своего жизненного пути действительно имеют примерно одинаковое количество генетических изменений.
Высокая заразность — одна из особенностей вируса SARS-CoV-2. Причем новые штаммы становятся все более заразным. Вначале мир напугал вариант Дельта, а затем появился еще более заразный Омикрон. Тем не менее далеко не все люди заражаются вирусом даже после длительного контакта с заболевшими. Почему это происходит? Ученые предполагают, что у некоторых людей имеется генетическая устойчивость к SARS-CoV-2. Однако остается под вопросом как работает эта устойчивость, и можно ли использовать ее для разработки новых лекарств против COVID-19. Ответить на эти вопросы должен международный консорциум COVID Human Genetic Effort. В настоящий момент программа уже набрала несколько тысяч добровольцев, которые оказались невосприимчивы к коронавирусу, и ведутся исследования.
Согласно дарвинизму, мутации не могут иметь определенной цели или плана. Другими словами, они должны происходить случайно, а дальше в дело вступает естественный отбор. Приспособленные к своей среде организмы остаются в живых и развиваются, а не приспособленные, соответственно, погибают. Таким образом случайные мутации являются основой теории эволюции, о чем нам известно еще со школьной скамьи. Однако недавнее исследование отчасти поставило эту теорию под сомнение, ведь оно доказывает, что мутации не могут быть полностью случайными. К такому выводу пришли ученые, изучая обычный придорожный сорняк, именуемый кресс-салатом (Arabidopsis thaliana). Как удалось выяснить, растение предотвращает изменение важных для него генов, но при этом другие участки генома оставляет «открытыми» для внесения изменений.
Мутации в ДНК могут возникать по самым разным причинам. К примеру, радиоактивное излучение повреждает генетические буквы, которые представляют собой азотистые основания. Так как они и образуют генетической код, их повреждение вызывает в ДНК ошибки, в следствие которых появляются мутации. К примеру, известно, что легко повреждают генетической код космические лучи. Причем они представляют собой опасность, от которой очень сложно защититься. В частности, какой бы защищенной ни была МКС, уровень радиации на ней в 100 раз выше, чем на Земле. Это существенно осложняет длительные космические перелеты. Но, как оказалось, космическое излучение — не единственная опасность, угрожающая генетическому коду в космосе. Оказывается, мутации может вызывать еще и отсутствие гравитации, о чем сообщают американские ученые.
В организме каждого из нас есть нечто невидимое. То, что спасает нас от других невидимых глазу вещей. И это – иммунитет. И прежде чем вы подумаете, что все знаете про иммунную систему, сообщим – она действительно играет жизненно важную роль, защищая организм от вредных веществ, микробов и клеточных изменений, которые могут привести к заболеваниям. А состоит наш иммунитет из различных органов, клеток и белков. Да-да, пока наша иммунная система работает нормально, мы вообще не думаем о ее существовании. Но если иммунитет внезапно дает сбой – потому что ослаб или не может бороться с особенно агрессивными микробами – вы заболеете. Дело в том, что те микробы, с которыми ваше тело никогда раньше не сталкивалось, могут стать причиной развития той или иной болезни. Интересно, что наша иммунная система ведет своего рода учет микробов – каждый, кого она встречает, навеки остается в клетках ее памяти. Это означает, что организм способен быстро распознать и уничтожить микроб, если тот снова попадет в организм. А результаты нового исследования и вовсе показали, что иммунитет каждого человека уникален так же, как отпечатки пальцев. После исследования антител к COVID-19 в крови здоровых и больных людей, авторы исследования пришли к выводу, что существует самое настоящее иммунное разнообразие, о котором мы раньше даже не догадывались.
Метод идентификации личности при помощи его генетического материала был разработан в 1984 году британским ученым Алеком Джеффирсом. С тех пор его стали использовать криминалисты. Изначально он был дорогим, и воспринимался, как нечто экзотическое. Однако постепенно превратился просто в рутину. Причем за это время технология была настолько усовершенствована, что для анализа стали использовать частицы ДНК, обнаруженные на месте преступления, которые даже не видны глазу. Считается что, если такие частицы обнаружены на какой-либо поверхности, значит человек к ней прикасался. Но насколько убедительным доказательством можно считать ДНК-след? Ученые Университета Флиндерса сообщают, что вовсе не обязательно касаться какой-либо поверхности, чтобы на ней появились следы ДНК. К такому вводу они пришли на основе эксперимента, поэтому нет поводов ему не доверять. Это значит, что подобное доказательство можно ставить под сомнение.
Помимо Homo sapiens на нашей планете живут миллионы других существ. Те, что покрупнее и подобрее как правило оказываются домашними питомцами, а вот остальным повезло меньше. Это касается как крупных диких животных, например, слонов (за ними очень любят охотиться браконьеры, но вообще слоны – это отдельная, невероятно интересная тема), так и птиц, членистоногих и насекомых. При этом те же самые муравьи проявляют невероятную смекалку, проживая в структурированных гнездовых сообществах, которые возглавляют королева или королевы. А вот их главная задача – отложить тысячи яиц и обеспечить выживание колонии. Умно, не так ли? Но если о муравьях можно рассказать много увлекательных историй, то как на счет червей? Казалось бы, банальнее некуда – земляные черви создают норки в почве (глубиной не менее 60—80 см), способствуя ее увлажнению, перемешиванию и аэрации. А после прохождения через их кишечник все питательные вещества из растительных остатков высвобождаются. Правда, особой смекалкой эти ребята не отличаются, как и их собратья, проживающие в других организмах, например, паразиты. Но не тут-то было. Как показали результаты нового исследования, микроскопическая нематода Caenorhabditis elegans делится друг с другом воспоминаниями обмениваясь РНК. Вот этого точно никто не ожидал (как минимум мы в редакции Hi-News.ru:)