Генетика

Развитие биотехнологий открыло новые возможности использования живых организмов на благо человечества. Методы генетической инженерии позволяют производить различные вещества в живых объектах, следовательно, мы можем использовать эти объекты в качестве природных «фабрик». Центральная догма молекулярной биологии в общем случае гласит: ДНК → РНК → белок. Именно белок часто является конечным продуктом биотехнологического производства: это может быть инсулин, интерфероны, антитела, ферменты, вакцины... Нам лишь нужно задать программу и «записать» ее в ДНК, а живой объект всё сделает сам. В качестве «фабрик» используют клетки дрожжей, бактерий, растений, а также культуры клеток насекомых и млекопитающих. В этой статье речь пойдет о растительных биофабриках.

Проанализировав огромную выборку данных (пол 35 миллионов зародышей), ученые выяснили: зачатия мальчиков происходят так же часто, как и зачатия девочек. А то, что мальчиков появляется на свет больше — следствие более частой гибели эмбрионов женского пола.

«Что там в рисе исследовать? Его китайцы уже вдоль и поперек изучили!» — именно так мне отказали в устном докладе на одной из конференций. В этом есть доля правды, ибо чего только с рисом не делали! А о том, что делали — расскажу.

Лаборатории, в которых все эксперименты выполняют роботы, помогут биологии выйти из кризиса воспроизводимости результатов. Более того, заказывая в автоматических лабораториях необходимые эксперименты, научными исследованиями в области естественных наук смогут заниматься все желающие.

У полиплоидных организмов каждая хромосома представлена более чем в двух копиях. Ученые продемонстрировали, что тетраплоидные дрожжи (с четырьмя копиями хромосом) адаптируются к неоптимальным условиям быстрее, чем диплоидные (с двумя копиями) и гаплоидные (с одной копией каждой хромосомы). Большее количество копий хромосом позволяет организмам свободнее экспериментировать с мутациями, которые могут быть полезными для адаптации.

Чтобы понять, какие именно молекулярные механизмы «подняли» кору мозга человека на принципиально иной уровень сложности по сравнению с другими животными, ученые сравнили активности регуляторных генетических элементов человека, мыши и макака резуса на разных стадиях эмбриогенеза. Оказалось, что у человека многие регуляторные элементы существенно отличаются от мышиных и обезьяньих эпигенетическим ландшафтом: профилем модифицированных гистонов, «маркирующих» только активные энхансеры и промоторы. Человеческие энхансеры с метками активности позволяют регулируемым генам транскрибироваться в большем числе мозговых структур и отвечают за размножение клеток-предшественников нейронов, регуляцию их клеточного цикла и синтез внеклеточного матрикса. Благодаря этим процессам кора головного мозга человека становится сложнее уже на ранних стадиях развития.

Каждая наука строится усилиями тысяч и тысяч ученых. Вклад каждого из них — важен и необходим. Но в каждой науке есть те, кого принято называть «отцами» или «основоположниками». Эти люди смогли сделать самые первые шаги, придумать алфавит, слагающий язык науки, которая появилась из их трудов. И, безусловно, если говорить о генетике, два первых шага сделали Грегор Мендель, открывший первые законы наследования, и Томас Морган, объяснивший, почему эти законы именно таковы. Или, говоря школьным языком, показал физический смысл открытых Менделем закономерностей. За что и был удостоен Нобелевской премии в 1933 году. Формулировка Нобелевского комитета: «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».

Словосочетание «генная инженерия» прочно вошло в лексикон нашего времени. Существуют тысячи генно-модифицированных организмов, идет речь о генной терапии наследственных заболеваний, «редактирование» геномов ведется в тысячах лабораторий по всему миру. Первый шаг на этом пути сделал человек, и поныне живущий на Земле. В следующем году создатель первой в мире рекомбинантной ДНК — Пол Берг — будет праздновать 90-летие, а в этом — 35-летие присуждения ему Нобелевской премии. Формулировка Нобелевского комитета: «за фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК». Сама же генная инженерия постепенно приближается к своему полувековому юбилею, который мировая наука отметит в 2022 году.