Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни

Считается, что первой формой жизни является мембрана с последовательностью РНК внутри, способной копировать себя.

Итак, на молодой Земле было почти все необходимое. Были белки и строительные блоки клеточных мембран. В условиях первичного бульона РНК также могла создаваться из простых молекул. Следует ожидать, что при спонтанном формировании мембран в них иногда оказывались включения РНК. То, что таким образом возникает примитивная, саморазмножающаяся клетка, звучит довольно неправдоподобно. Если это все так, то следует помнить, что для создания такой клетки на невообразимо огромной поверхности в распоряжении у Земли было невообразимо долгое время. В этом контексте крайне вероятным становится то, что где-то однажды может произойти что-то крайне маловероятное. В конце концов, ежедневно десятки людей оказываются пораженными ударом молнии, а где-то прямо сейчас слепой цыпленок подавился зернышком.

РНК не очень стабильна и имеет тенденцию менять свою буквенную последовательность. Поэтому клетки, чья генетическая информация состоит из РНК, очень быстро стали бы очень разными. Если последовательность букв изменяется таким образом, что положительно влияет на размножение, то эти клетки будут преобладать над другими. Именно с этого наконец началась эволюция, и вот тут стало можно впервые заговорить о биологии.

Со временем, когда клетки стали более сложными, задача долгосрочного хранения информации была передана от РНК к ДНК. Хотя обе молекулы химически практически идентичны, ДНК гораздо более стабильна и поэтому лучше подходит для такой работы. Белки были созданы для того, чтобы взять на себя выполнение сложных задач, с которыми не в состоянии справиться РНК. Некоторые клетки вбирали другие клетки. Это привело к появлению внутренних секций, которые могли взять на себя выполнение различных задач, как, например, клеточное ядро, которое заботится о ДНК, или митохондрии, которые отвечают за производство энергии.

Долгое время эти одноклеточные организмы играли доминирующую роль в мировых событиях. И все же когда первые клетки заметили, что сотрудничество имеет больше преимуществ, нежели конкуренция, образовались многоклеточные организмы и случился бум сложной жизни. В результате появились вы, я и любая другая форма жизни, которую мы сегодня можем с восхищением наблюдать невооруженным глазом.

Мы – это хорошо организованная группа одноклеточных организмов, которые собрались вместе, чтобы устроить грандиозную вечеринку.

Так сколько же было первичных клеток?

Но откуда мы знаем, что у жизни был лишь один первоисточник? Разве несколько первичных клеток не могли возникнуть независимо друг от друга? Можно ли убедить себя, что вы и собака, которая вечно просится на улицу, произошли от разных первичных клеток? В некоторых своих свойствах все живые существа в мире настолько похожи, что кажется, будто не существует другого объяснения, кроме общего происхождения. Ученый-биохимик Дуглас Теобальд сравнил аминокислотные последовательности у различных видов и подсчитал, что общее происхождение всех живых существ по меньшей мере в 102860 раз более вероятно, чем другие мыслимые сценарии, такие как, например, многочисленные первичные клетки, возникшие независимо друг от друга [8]. Вероятность равняется единице, поделенной на число с 2860 нулями. Для сравнения, вероятность выпадения всех шести правильных цифр в лотерее равна единице, поделенной на число всего с шестью нулями. Так что есть веские причины верить в наше общее происхождение. Для меня это знание стало одним из прекраснейших подарков, преподнесенных нам биологией. Теперь-то мы знаем, что у нас есть общие предки с каждой обезьяной, каждой птицей, каждым грибом, каждым растением и даже каждой кишечной палочкой, с которой мы делим нашу планету. Во времена Дарвина это было невероятно. Но те, кто любит смотреть реалити-шоу, замечают, что наше отделение от одноклеточных организмов произошло не так уж и давно.

Вероятно, мы никогда не сможем с уверенностью сказать, как именно появилась первая клетка. Но тот факт, что мы можем создавать модели, которые частично поддаются экспериментальной проверке и описывают правдоподобный переход от неживой материи к живой, должен вызывать у нас некоторую гордость. Мы – первые млекопитающие, у которых это получилось. Чтобы суметь насладиться этой книгой в полной мере, давайте еще немного поговорим о ДНК, живущей в наших клетках. Вы уже знакомы с этой двойной спиралью, которая содержит буквы A, T, G, C и решает, начнете ли вы лысеть к сорока годам. Практически все клетки вашего тела содержат всю вашу генетическую информацию за несколькими незначительными исключениями, такими как эритроциты (перенос кислорода), тромбоциты (свертывание крови) и клетки в линзах глаз (зрение). Чтобы спираль ДНК поместилась в наши клетки, она должна быть очень плотно свернута.

Если вытащить цепь ДНК из клетки и распутать, то ее длина составит около двух метров.

Это представляется вполне управляемым количеством генетической информации, но на этих двух метрах записано около трех миллиардов букв! Можете ли вы вообразить себе что-то подобное? ATGTCGTGATGCTGCCGTAATG… Я сэкономлю ваше время, ведь потребуется 50 лет, чтобы прочитать всю цепь ДНК вслух, а вы сегодня вечером, скорее всего, не располагаете таким количеством времени. Если оценивать консервативно, то ваше тело состоит приблизительно из 10 000 000 000 000 (10 триллионов) клеток. Теперь вы сможете блеснуть своими познаниями в области математики.

10 триллионов клеток умножим на 2 метра ДНК и получим 20 миллиардов километров генетической информации. Расстояние между Солнцем и Землей составляет около 150 миллионов километров. Достали калькулятор?

Свернутая ДНК вашего тела – это примерно 130 расстояний от Земли до Солнца! Это даже длиннее, чем список сексуальных партнерш Чарли Шина.

Подобно тому, как буквы в этой книге приобретают смысл лишь только, формируя слова, буквы вашей ДНК образуют отдельные гены, которые можно прочесть. В общей сложности у нас их около 21 000, причем большинство из них по несколько тысяч букв длиной. Это звучит потрясающе, а вот с точки зрения водяной блохи daphnia pulex с ее 31 000 генов не особенно впечатляюще. Итак, то, насколько сложным является организм, не зависит исключительно от количества генов, а прежде всего от того, чем они занимаются и как происходит их регуляция. Как только создается РНК-копия гена, происходит либо создание белка, либо принятие самой РНК активной функции. На молекулярном уровне общая картина быстро становится очень сложной, но в конечном итоге из всего этого возникают милые существа, которые составляют нам компанию в этом мире. В следующей главе воздадим должное замечательному процессу, который породил такое многообразие наших современников: брачным играм.

Глава 2

Любовь, гены, инструмент для поглаживания

Вы смотрели мультфильм «В поисках Немо»? Приключения оранжево-белой рыбки-клоуна? Факт: когда в популяции рыб-клоунов погибают самки, самый крупный доминирующий самец превращается в даму. Почему же именно самый мужественный самец меняет свой пол? Возможно, он с самого начала вел себя так мужественно, чтобы скрыть свою сексуальную неуверенность, но правда ли он расцветет после изменения пола?

Получит ли мульфильм «В поисках Немо» продолжение с названием «Немо в поисках своей сексуальной идентичности»?

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Half-Life (с англ. – «период полураспада») – серия компьютерных игр в жанре научно-фантастического шутера от первого лица, разработанных компанией Valve Corporation. – Прим. ред.

2

Российское развлекательное шоу, адаптация британского шоу Farmer Wants a Wife, первый сезон которого вышел на экраны в 2001 году. – Прим. ред.

3

Метан не имеет запаха, но при использовании в быту и промышленности в него обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». – Прим. науч. ред.