ОТКРЫТИЕ СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛЫ ДНК

ОТКРЫТИЕ СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛЫ ДНК

Фрагмент цепочки ДНК

Проникая все глубже в тайны мироздания, человек пытался ответить на один из основных вопросов, которым задавались еще древние мудрецы: что есть жизнь, что есть сам человек? Тайна рождения живых организмов интересовала ученых не меньше, чем строение звезд. Открытия в области биологии, совершенные в XX в., вывели человечество на новые рубежи, наметили поистине фантастические перспективы. Молекулярная биология по-прежнему остается одной из самых перспективных наук нашего времени.

Разработав теорию эволюции живых организмов, Дарвин не мог ответить на вопрос, как закрепляются в потомстве изменения в структуре и функциях живых организмов, возникшие в процессе этой эволюции. Но когда его книга только-только вышла из печати, в Чехии уже ставил свои опыты Грегор Мендель. Его выводы положили начало развитию науки о наследственности — генетики, которой суждено было объяснить важнейшие загадки мироздания. На модели гороха Мендель впервые установил существование особых «наследственных факторов» (позднее названных «генами»), передающихся от одного поколения другому, переносящих при этом определенные признаки. Однако еще долгое время сам механизм передачи был ученым неизвестен.

В то же время в Германии работал зоолог Август Вейсман, который высказал и доказал правильность мнения о том, что переход родительских свойств на потомство зависит от прямой передачи родителями некоего материального вещества, которое, по мнению Вейсмана, было заключено в хромосомах — органеллах клетки. Важнейшие для развития генетики исследования в дальнейшем провел американец Томас Морган. Поставив массу экспериментов на мухах-дрозофилах, он и его сотрудники пришли к выводам о материальных основах наследственности, линейной локализации генов в хромосомах, закономерности их мутационной изменчивости, цитогенетическом механизме их наследственной передачи и др., что позволило окончательно оформить основные принципы хромосомной теории наследственности.

В 1869 г. биохимик Мишер выделил из клеточных ядер неизвестное до тех пор вещество со свойствами слабой кислоты. Позднее химик Левин установил, что в состав этой кислоты входит углевод дезоксирибоза, отчего она и была названа дезоксирибонуклеиновой (ДНК). В 1920 г. тот же Левин идентифицировал в составе ДНК четыре азотистых основания: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимидин (Т). Таким образом, уже в 20-х годах XX в. ученые знали, из чего состоит ДНК. Эти сведения были существенно дополнены в 1950 г. биохимиком Чаргафом, обнаружившим, что в молекуле ДНК количество А равно количеству Т, а количество Г равно количеству Ц.

Однако, что касается роли ДНК в хранении и передаче наследственной информации, то долгое время по этому поводу имелись только догадки. В 1944 г. микробиологи Эвери, Маккарти и Маклеод впервые передали от одного микроба к другому определенные свойства с помощью ДНК.

А 28 февраля 1953 г. два молодых ученых из Кембриджского университета Джеймс Уотсон и Френсис Крик сообщили о своем открытии структуры молекулы ДНК. Они установили, что эта молекула представляет собой спираль, состоящую из двух цепочек. В каждой цепочке, имеющей фосфатно-сахарную основу, содержатся азотистые основания. Водородные связи между А и Т, с одной стороны, и Г и Ц — с другой, определяют устойчивость двуспиральной структуры. Уотсон и Крик определили, что последовательность азотистых оснований в структуре двуспиральной ДНК является «кодом» генетической информации, который передается при копировании (удвоении) молекулы. Когда две цепи ДНК разъединяются, к ним могут прикрепляться новые нуклеотиды, и около каждой из старых цепей образуется новая, точно ей соответствующая (поскольку единственно возможным является сочетание нуклеотидов А — Т, Г — Ц).

Статья Уотсона и Крика под названием «Молекулярная структура нуклеиновых кислот» была опубликована 25 апреля 1953 г. в журнале «Nature». В этом же номере была напечатана статья лондонских ученых Р. Франклин и М. Вилкинса, в которой были описаны результаты рентгеновского исследования молекулы ДНК, показавшего, что эта молекула действительно представляет собой двойную спираль.

Открытие Уотсона и Крика было признано практически во всем мире (опоздал лишь СССР, где генетика была разгромлена благодаря усилиям академика Лысенко). Уже в 1961 г. американские биологи Ниренберг и Очоа установили, что отдельные участки ДНК кодируют, т. е. определяют строение совершенно конкретных белковых структур («три расположенных рядом нуклеотида кодируют одну определенную аминокислоту»). Эти ученые определили кодоны, соответствующие каждой из 20 аминокислот.

Естественно, открытие Уотсона и Крика дало лишь базу для последующих исследований, но без этой базы генетика, вероятно, не могла бы развиваться дальше. В 1962 г. оба ученых получили Нобелевскую премию.

В первой половине 1970-х годов были впервые получены гибридные молекулы ДНК («ДНК-ДНК»), способные проникать в клетки различного происхождения и стимулировать там синтез несвойственных этим клеткам белков. Это было рождением новой дисциплины — генной инженерии, которая была сразу же взята под правительственный контроль в связи с потенциальной возможностью ее использования для создания биологического оружия. В 1977 г. был разработан первый вариант «машинного» метода определения нуклеотидных последовательностей в молекуле ДНК, что резко увеличило количество раскрытых («прочитанных») геномных участков и целых генов. В 1982 г. было получено первое лечебное средство нового поколения — генно-инженерный инсулин. Он производится бактериальными клетками, в которые вводится ДНК, кодирующая структуру белка инсулина. В 1983 г. был разработан способ увеличения количества молекул ДНК с помощью фермента полимеразы, а в 1985-м — метод индивидуального молекулярного «фингерпринтирования» (то есть своеобразного «снятия отпечатков пальцев») каждой оригинальной пробы ДНК. Это позволило осуществлять сравнение разных проб ДНК между собой для определения их идентичности или, напротив, несхожести. Эти методы сразу же начали применяться в судебной медицине для идентификации биологических «следов преступления», а также для установления отцовства. Расширяется новая генно-инженерная технология производства некоторых пищевых продуктов. В 2000 г. был практически полностью расшифрован геном человека. Наука вплотную подошла к возможности заранее определять фенотип, способности, патологии человека, который только должен родиться. И не только определять, но и корректировать, заменять «больные гены» на «здоровые».

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

Как велика масса молекулы воды?

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович


Ароматные молекулы гвоздики и мускатного ореха

Из книги Пуговицы Наполеона [Семнадцать молекул, которые изменили мир] автора Лекутер Пенни

Ароматные молекулы гвоздики и мускатного ореха Хотя гвоздика и мускатный орех относятся к разным видам и произрастают на разных островах, разделенных сотнями километров открытого моря, их непохожий запах объясняется присутствием в них удивительно похожих молекул.


Важные функции маленькой молекулы

Из книги Пуговицы Наполеона [Семнадцать молекул, которые изменили мир] автора Лекутер Пенни

Важные функции маленькой молекулы Что же это за вещество, которое столь сильно повлияло на устранение белых пятен с карты мира? Слово витамин образовано от вита (жизнь) и амин (азотсодержащее органическое соединение; раньше считалось, что в каждом витамине должен


Глава 12 Колдовские молекулы

Из книги Пуговицы Наполеона [Семнадцать молекул, которые изменили мир] автора Лекутер Пенни

Глава 12 Колдовские молекулы Одна группа химических веществ сыграла роковую роль в судьбах сотен тысяч людей, живших в период с середины XIV почти до конца XVIII века. Мы уже не сможем точно узнать, сколько людей почти в любой стране Европы было сожжено на костре, повешено или


Усыпляющие молекулы

Из книги Пуговицы Наполеона [Семнадцать молекул, которые изменили мир] автора Лекутер Пенни

Усыпляющие молекулы Но не все хлорорганические соединения оказались опасными для здоровья человека. Гексахлорофен оказался хорошим антисептиком, а другая маленькая хлорсодержащая молекула произвела революцию в медицине. До середины XIX века хирургические операции


Глава 17 Молекулы против малярии

Из книги Пуговицы Наполеона [Семнадцать молекул, которые изменили мир] автора Лекутер Пенни

Глава 17 Молекулы против малярии Слово “малярия” происходит от итальянских слов mal aria и буквально означает “плохой воздух”. Столетиями люди считали, что причина этой болезни кроется в ядовитых испарениях, поднимающихся от низин и болот. Возможно, малярия, возбудителем


Очерк первый Колумб и открытие Нового Света. Открытие морского пути в Индию в оценках современников и позднейших авторов. Тордесильясский договор. Путешествие Магелланана его значение

Из книги Политика: История территориальных захва­тов. XV—XX века: Сочинения автора Тарле Евгений Викторович


Странноприимные структуры

Из книги Рыцари Христа. Военно-монашеские ордены в средние века, XI-XVI вв. автора Демурже Ален

Странноприимные структуры Лазарет и госпитальПоявились два института, между которыми сразу же следует провести различие: лазарет (infirmerie) и госпиталь.Любой монашеский орден, военный или нет, имел лазарет, чтобы лечить больных братьев. В лазарете больной пользовался


ТАКТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ

Из книги История византийских войн автора Хэлдон Джон

ТАКТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ Организация тактических структур византийской армии с середины VI столетия несколько видоизменяется. Легионы и вспомогательные силы продолжают существовать, разделенные на алы в кавалерии и когорты в пехоте, номинально по 500 и 1000 солдат


Властные структуры

Из книги История Британских островов автора Блэк Джереми

Властные структуры Славная революция занимает важнейшее место в вигской интерпретации британской истории, являясь ключевым событием, определившим британскую уникальность. Однако эти представления можно поставить под сомнение, если сравнить Британию и континент в


СТРУКТУРЫ ВЛАСТИ

Из книги Всемирная история: в 6 томах. Том 3: Мир в раннее Новое время автора Коллектив авторов

СТРУКТУРЫ ВЛАСТИ Самодержцы Романовы. Московские бояре Романовы в 1613 г. стали новой правящей династией. Детские годы первого Романова, царя Михаила Федоровича, пришлись на тяжелое Смутное время, когда его опальная семья оказалась рассредоточенной по дальним монастырям.


ОТКРЫТИЕ НЮРНБЕРГСКОГО ПРОЦЕССА, ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ РЕЧИ ГЛАВНЫХ ОБВИНИТЕЛЕЙ ОТКРЫТИЕ ПРОЦЕССА

Из книги Нюрнбергский процесс, сборник материалов автора Горшенин Константин Петрович

ОТКРЫТИЕ НЮРНБЕРГСКОГО ПРОЦЕССА, ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ РЕЧИ ГЛАВНЫХ ОБВИНИТЕЛЕЙ ОТКРЫТИЕ ПРОЦЕССА ПЕРВОЕ СУДЕБНОЕ ЗАСЕДАНИЕ МЕЖДУНАРОДНОГО ВОЕННОГО ТРИБУНАЛАСудебное заседание Международного Военного Трибунала происходило во дворце юстиции в г. Нюрнберге, Германия (зона


Структуры

Из книги Византийская цивилизация автора Гийу Андре

Структуры Основным принципом разделения общества, которое охватывало всех византийцев, было деление на тех, кто командует (архонты), и тех, кто подчиняется (archomenoi). Это библейское понятие встречается во всех устных и письменных произведениях: «Всегда благо для человека


Административные структуры

Из книги Средневековая Исландия автора Буайе Режи

Административные структуры Властные институты Исландии прежде всего представлены коллективными органами, называемыми тингами, в которых все свободные мужчины имели право голоса и совместно принимали решения, имевшие общественную значимость в любой области. Закон и


2.4. Трансформация структуры

Из книги История России. Факторный анализ. Том 2. От окончания Смуты до Февральской революции автора Нефедов Сергей Александрович

2.4. Трансформация структуры После реформ Ивана Грозного и Алексея Михайловича реформы Петра I были третьей военной революцией. Каждая военная революция сопровождается трансформацией структуры, качественными изменениями в структуре «государство – элита – народ». Как и


ТУЗЕМНЫЕ СТРУКТУРЫ

Из книги Испания от античности к Средневековью автора Циркин Юлий Беркович

ТУЗЕМНЫЕ СТРУКТУРЫ Какой бы глубокой ни была романизация Испании, полностью покончить с доримскими порядками она не смогла. После кризиса III в. и особенно в период крушения императорской власти и варварских завоеваний местные структуры приобретали новое значение. В