Генетика на пальцах - читать онлайн книгу. Автор: Андрей Шляхов cтр.№ 56

Воздействие любого внешнего фактора на организм нужно рассматривать в связке с наследственностью. Как, по-вашему, почему у одних курильщиков возникает рак легких, а у других – нет? Разумеется, имеет значение длительность и интенсивность воздействия табачного дыма на организм. У того, кто курит смолоду и помногу, больше шансов заболеть раком легких, чем у того, кто начал курить в тридцатилетнем возрасте и выкуривает по две-три сигареты в день. Но коренная причина кроется в гене, кодирующем выработку фермента с длинным названием арилгидрокарбонгидроксилаза. Этот фермент преобразует некоторые вещества, содержащиеся в табачном дыме, для того чтобы их можно было бы вывести из организма. Такое полезное преобразование имеет обратную сторону – вещества приобретают канцерогенность и могут вызывать рак легких. Мутация, снижающая активность арилгидрокарбонгидроксилазы, понижает риск возникновения рака легких.

В экологической генетике существует понятие «генетический груз». Так называют сумму неблагоприятных мутаций, вызывающих при переходе в гомозиготное состояние выраженное снижение жизнеспособности особей, или их гибель. Вспомните, что гомозиготным состоянием называется наличие двух идентичных аллелей гена в гомологичных хромосомах.

Чем больше генетический груз, тем хуже приспособленность популяции к условиям окружающей среды. «Тяжесть» генетического груза, то есть степень его влияния на приспособленность, оценивается сравнением приспособленности реальной популяции с приспособленностью смоделированной «идеальной» популяции, обладающей максимальной приспособленностью.

Вот вам заключительный вопрос: можете сказать, к чему ведет человечество экологическая генетика? В нескольких словах, охватывающих самую суть. Мы об этом уже говорили, так что ничего придумывать не нужно.

Любая популяция и протекающие в ней процессы не может рассматриваться изолированно, вне ее связи с другими популяциями, объединенными в единую экосистему. Мы едим животную и растительную пищу, в нашем кишечнике живут полезные бактерии, а вредные вызывают у нас заболевания… (Продолжите самостоятельно перечень организмов, с которыми взаимодействует человек, можете устроить соревнование с друзьями – кто назовет больше, так будет еще интереснее.)

Выявление и изучение многочисленных связей между организмами разных видов, входящими в одну экосистему, а также связей между ними и действующими на них факторами неживой природы, вывели экологическую генетику, изначально являвшуюся экологической генетикой человека, на более высокий уровень. Можно с уверенностью предположить, что содружество экологии и генетики продолжит расширяться и углубляться. По большому счету все, что касается человека, следует рассматривать в связке с его наследственностью.

Когда генетики говорят, что их наука является самым важным разделом биологии, они не очень-то и преувеличивают, потому что все живое начинается с генов.

Предупреждение: гены изменчивы, и полностью полагаться на них нельзя. Человек должен уметь контролировать свои гены, а для этого нужно знать о них как можно больше. Знание – это не просто сила, знание – это всемогущество, власть над живой и неживой природой.

Вы хотите быть властелином мира?

Все в ваших руках. То есть в вашей голове.

Приобретайте знания – и все у вас получится!

Экспрессией называют процесс выработки РНК или белка на основе кода, записанного в данном конкретном гене. Можно просто сказать «ген кодирует синтез белка», а можно получить более полное представление о процессе. Рассказ об экспрессии помещен в приложение, потому что он выходит за рамки основной тематики этой книги.

Экспрессия гена начинается с его транскрипции – синтеза матричной РНК, на которой затем станут «штамповаться» молекулы белка.

Транскрипцию осуществляет фермент РНК-полимераза. Процесс продуман до мелочей, чтобы исключить всякую возможность ошибки (но тем не менее они все же происходят и служат материалом для естественного отбора). Считывание информации РНК-полимеразой начинается со строго определенного места на молекуле ДНК, которое называется промотором. Промотор – это обозначенная природой стартовая площадка, находящаяся в начале гена, в том месте, откуда надо начинать считывать код.

Если есть стартовая площадка, с которой следует начинать движение по молекуле ДНК, то должен быть и какой-то ограничитель в конце, иначе молекула полимеразы рискует уползти в неведомые дали и считать дюжину кодов вместо одного. Разумеется, природа предусмотрела и ограничитель – последовательность нуклеотидов ДНК, являющуюся для полимеразы сигналом к прекращению синтеза молекулы РНК. Этот «ограничитель» называется терминатором.

Терминатор

В области терминатора молекула нуклеиновой кислоты образует изогнутые структуры, по виду напоминающие шпильку. Они так и называются – шпилечными структурами. Природа подстраховалась: мало того, что терминатор имеет свой индивидуальный код, так в нем еще и изгибы образуются. У молекулы РНК-полимеразы нет шансов пройти мимо терминатора, не заметив его. Образно говоря, доползла молекула РНК-полимеразы до шпильки, укололась и прекратила работу.

Фрагмент молекулы ДНК, состоящий из промотора, считываемой части и терминатора, называется опероном.

Оперон может включать один или несколько генов, кодирующих один и тот же белок или РНК, точнее – синтез одной и той же молекулы матричной РНК. Можно дать и другое определение оперона – это совокупность совместно выражающихся генов. Совместно выражающихся!

На одном опероне синтезируется одна матричная РНК.

Мутация одного гена может нарушить работу всего оперона.

Синтез матричной РНК происходит по принципу комплементарности, так, чтобы цитозин образовывал пару с гуанином, а аденин – с урацилом, заменяющим тимин в РНК. Последовательность нуклеотидов в матричной РНК идентична последовательности в опероне, за исключением того, что вместо тимина там присутствует урацил.

Молекулы РНК-полимеразы группируются в клетках в так называемые транскрипционные фабрики – отдельные участки, на которых происходит транскрипция. Почему нужно собирать полимеразы вместе, ученые пока не поняли. Но зачем-то нужно, поскольку просто так в природе ничего не происходит.

Процесс образования матрицы называется транскрипцией, а получившаяся в его результате молекула РНК – транскриптом.

Разбирая тот или иной процесс, происходящий в клетке, мы предельно его упрощаем для того, чтобы сделать понятным. Отбрасываем все второстепенное, оставляем только самое главное. Так, например, в процессе транскрипции (да и трансляции тоже) участвует множество регулирующих белков. Одни активизируют процесс, другие его подавляют. Участвуют в управлении транскрипцией и «сторонние», не входящие в оперон гены, причем не один, а несколько.