А вы знали, что все наши предки были кареглазыми? А что нашествие борщевика на поля вот-вот победит генная инженерия? Авторы нового школьного курса по генетике ГК "Просвещение" отвечают на "детские" вопросы о генетике. Будет интересно и взрослым!
Мы правда родственники обезьян?
Александр Пилипенко, к. б. н., заведующий лабораторией молекулярной палеогенетики и палеогеномики Института цитологии и генетики СО РАН
Мы с обезьянами родственники, только эволюционные. Эволюционное родство означает, что у организмов когда-то был общий предок, после которого каждый из видов пошел своим эволюционным путем.
На самом деле мы связаны эволюционным родством со всеми видами живых существ. Только степень родства отличается: чем позже существовал наш общий предок, тем ближе наше родство. Млекопитающие – более близкие наши родственники, чем, например, птицы, а уж тем более насекомые или растения. Но все мы когда-то имели общих предков.
Человек и различные виды обезьян входят в отряд приматов. Общий предок человека и остальных приматов жил 65-75 миллионов лет назад. Это совсем небольшой срок по меркам эволюции. Поэтому различные виды обезьян – довольно близкие нам эволюционные родственники. Кстати, самые близкие родственники человека среди млекопитающих за пределами отряда приматов – это грызуны.
Очень близкое эволюционное родство связывает нас с высшими человекообразными обезьянами. Самые близкие родственники из ныне живущих видов – это шимпанзе: наши эволюционные тропинки разошлись всего 6-7 миллионов лет назад.
Когда-то существовали еще более близкие наши родственники – представители рода Homo (Люди). Это сейчас мы с вами остались единственным сохранившимся видом в этой группе. А еще каких-то 50-100 тысяч лет назад, помимо Человека разумного (так мы сами себя скромно назвали) жили неандертальцы и денисовский человек. Наши общие с ними предки существовали меньше миллиона лет назад, буквально в эволюционном "вчера". Кстати, эти исчезнувшие виды людей оставили важный генетический след в современном человечестве. Это удалось установить с помощью анализа древней ДНК.
Как можно увидеть свою ДНК?
Елена Воронина, к. б. н., доцент, научный сотрудник лаборатории фармакогеномики Института химической биологии и фундаментальной медицины
Увидеть ДНК можно, если выделить ее из нескольких сотен тысяч клеток. Для этого ученые разрушают клеточные мембраны и клеточные белки, в том числе те, на которые "наматывается" ДНК в клетках. Затем добавляют спирт: молекулы ДНК, пытаясь от него "спрятаться", как бы прижимаются друг к другу и выпадают в осадок в виде тонких белых нитей. В этот момент ученый видит молекулы ДНК.
Нечто подобное можно увидеть, если провести такой эксперимент: собрать 3-5 мл слюны (в ней содержатся эпителиальные клетки с внутренней поверхности щек) и развести примерно равным объемом 1% раствора поваренной соли. В полученный раствор добавить 2-3 капли моющего средства и миллилитр разведенного в воде (1 таблетка в 10 мл воды) ферментативного препарата (например, Панкреатин или Мезим). Погреть в теплой воде (около 35оС) 15-20 минут и затем аккуратно по стеночке или палочке добавить в раствор холодный спирт (чем больше концентрация спирта, тем лучше – можно использовать изопропиловый спирт, купленный в аптеке).
На границе водной и спиртовой фазы вы увидите формирование тонких белых нитей, которые постепенно будут формировать большой клубок – это и есть молекулы ДНК. При таком способе мы увидим не чистые молекулы ДНК, так как не очищаем препарат от белков и полисахаридов. Но можно сказать, что "одним глазком" мы на ДНК посмотрели.
А вот увидеть двухцепочечную спираль, модель которой представляет себе каждый, невозможно даже в электронный микроскоп. В самом сильном микроскопе ДНК видна как очень тонкая нить.
Сейчас активно развивается создание самоорганизующихся наноструктур из молекул ДНК. Ученые синтезируют цепочки ДНК с рассчитанной нуклеотидной последовательностью, и за счет взаимодействия нуклеотидов они начинают собираться в задуманные исследователем фигуры – шары, пирамиды, звездочки и даже смайлики. Такие структуры хорошо видны в микроскоп.
Знаменитые А, Г, Т, Ц тоже невозможно увидеть в микроскопе. Для этого существует секвенирование, при котором ученые шаг за шагом определяют, какой из нуклеотидов присоединен следующим в цепочке ДНК. И этот шаг за шагом – миллиарды шагов. Современные приборы могут "прочитать" всю ДНК человека (6 миллиардов нуклеотидов) за одни сутки.
ГМО есть вредно? И вообще, что это такое?
Нариман Баттулин, к. б. н., заведующий лабораторией генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН
ГМО (генетически модифицированный организм) – это организм, в геном которого, с помощью методов генетической инженерии, были внесены запланированные изменения. Модификация может заключаться во внесении гена от другого неродственного вида. Новый ген добавляет новое свойство. Например, это может быть ген, повышающий устойчивость пшеницы к засухе. Современный уровень развития генетики позволяет проектировать и создавать организмы с самыми разными свойствами.
К сожалению, из-за мифов ГМО приобрели дурную славу. Но с точки зрения генетики ГМО не вреднее обычной пищи. Ни одно серьезное научное исследование не обнаружило негативных последствий для здоровья от употребления в пищу продуктов из генетически модифицированных организмов. Проверяли и отдаленные последствия на последующие поколения - и тоже никаких признаков негативного действия ГМО не обнаружили.
Генетика может справиться с борщевиком, который заполонил все?
Елена Хлесткина, д. б. н., профессор РАН, Директор Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Современная генетика и генетические технологии уже используются, а в будущем еще шире будут использоваться для решения экологических проблем. Уже сегодня мы можем выводить сорта растений, которые требуют гораздо меньше обработок пестицидами – это способствует переходу к экологическому земледелию.
Такое направление станет более успешным, когда селекционеры будут корректировать варианты "неустойчивых" генов на "устойчивые" с помощью генетического редактирования. Пилотные работы в этом направлении уже идут на разных растениях.
Главное в процессе создания сорта какой-либо культуры – "настроить" его генетически, чтобы оно производило вещества в нужной модификации так, чтобы при использовании растительного сырья потребовался минимум его доработки или химической модификации. Современная генетика и генетические технологии позволяют делать такую "настройку" целенаправленно и в короткие сроки.
Серьезной экологической угрозой являются инвазии отдельных видов растений и животных. Численность популяций агрессоров пытаются научиться контролировать при помощи генетических технологий – в будущем, к примеру, удастся вернуть борщевик в прежнее скромное состояние, когда он был невысоким, жил в подлесках и не выходил на открытые пространства, подавляя луговую растительность.
Кроме того, генетика помогает проводить мониторинг генетического разнообразия в природе, вовремя сигнализировать о рисках утраты этого разнообразия и вовремя разрабатывать и применять комплекс мер по сохранению (а с помощью генетических технологий теперь и направленному расширению) "разнообразия генов" видов, что находятся под угрозой исчезновения.
А если у меня глаза зеленые, будут зеленые у моих детей?
Татьяна Шнайдер, младший научный сотрудник сектора геномных механизмов онтогенеза Института цитологии и генетики СО РАН
Короткий ответ: нет. Как ни странно, но такой, на первый взгляд простой, признак, как цвет глаз определяется работой порядка 150 генов! Каждый из них вносит разный вклад.
Самый значимый – ген HERC2. Мутация в нем несколько тысяч лет назад (по меркам эволюции, почти вчера) привела к появлению наших голубоглазых предков. По всей видимости, все люди исходно были кареглазыми.
При данной мутации у светлоглазых (сюда можно отнести и голубоглазых) и сероглазых людей в радужке не содержится главного пигмента всея животного мира – меланина. Голубые оттенки дает рассеяние света на коллагенновых волокнах, так же, как и голубое небо мы видим из-за рассеяния света молекулами воздуха. В темных оттенках глаз меланина, наоборот, содержится много.
Зеленый цвет глаз у человека представляет собой смесь: c одной стороны – голубой цвет (коллагеновые волокна в радужке), с другой стороны - небольшое количество желто-коричневого пигмента липофусцина, который присутствует во всех клетках человека. Вспомним уроки рисования: голубой + желтый = зеленый!
Зеленый пигмент ни мы, ни другие млекопитающие не научились самостоятельно производить, поэтому чисто зеленых глаз не бывает. Зеленые глаза – это большая группа оттенков, формирование которых зависит в том числе от особенностей индивидуального развития каждого человека. Получить точную "реплику" вашего цвета глаз у ваших детей – задача практически невыполнимая даже при клонировании.
Но вы ведь не собираетесь себя клонировать? Тогда вспомните, что у каждого ребенка есть папа и мама. Какого цвета будут глаза будущей мамы (или будущего папы) вашего ребенка? Когда решите, получите чуть более определенный ответ. Правда, к тому времени вы будете лучше меня разбираться в генетике.
