Skip to content Молекулярна биология за начинаещи
Ако погледнем назад, учените трябва да са знаели, че гените не биха могли да контролират живота ни. По дефиниция мозъкът е органът, отговорен за управлението и координирането на физиологията и поведението на един организъм. Но наистина ли ядрото е мозъкът на една клетка? Ако предположението ни, че то и съдържащата се в него ДНК са „мозъкът“ на клетката, е вярно, то при отстраняването на ядрото би трябвало веднага да настъпи нейната смърт.
А сега за големия експеримент… (Маестро, туш, моля.)
Ученият домъква горката клетка до работното поле на микроскопа и я закрепва към него. Използвайки микроманипулатор, той позиционира подобната на игла микропипета над клетката. Със сляпо доверие в манипулатора нашият изследовател прониква с пипетата дълбоко във вътрешността на цитоплазмата. След леко всмукване ядрото се изтегля в пипетата и тя се изважда от клетката. Под погълналата ядрото пипета лежи принесената в жертва клетка с отстранен „мозък“.
Но я почакайте! Тя още се движи! Господи… клетката е още жива!
Раната се е затворила и като пациент, претърпял операция, клетката започва бавно да се съвзема. Скоро тя отново е на крака (добре де, на псевдоподи), опитвайки се да се измъкне от работното поле на микроскопа с надеждата никога повече да не среща лекар.
След отстраняването на ядрото много клетки могат да оцелеят два или повече месеца, без гени. Жизнеспособните клетки с премахнати ядра не лежат като части от цитоплазмата с мозъчна смърт, закачени на животоподдържащи системи. Тези клетки активно приемат и обработват храна, извършват координирани действия с физиологичните си системи (дишане, храносмилане, отделяне, движение и др.), запазват възможността си да комуникират с останалите клетки и са способни да реагират адекватно на външни стимули.
Не е чудно, че отстраняването на ядрото има и странични ефекти. Без своите гени клетките са неспособни да се делят, не могат да репродуцират никаква част от протеините, които се губят при естественото износване на цитоплазмата. Невъзможността да се заместят дефектиралите цитоплазмени протеини допринася и за механичните дисфункции, които в крайна сметка водят до смъртта на клетката.
Този експеримент е проведен, за да провери тезата, че ядрото е „мозъкът“ на клетката. Ако клетката беше умряла непосредствено след отстраняването на ядрото й, изследванията щяха най-малкото да подкрепят това схващане. Само че резултатите са недвусмислени: клетките с отстранени ядра продължават да имат сложно, координирано, поддържащо живота им поведение, което означава, че „мозъкът“ е все още непокътнат и функционира.
Фактът, че такива клетки запазват биологичните си функции въпреки липсата на гени, е без ни най-малко съмнение едно ново откритие. Преди повече от сто години класическите ембриолози редовно премахвали ядрата на делящи се яйцеклетки и показвали, че една-единствена лишена от ядро яйцеклетка може да се развива до степен на бластула[1] – етап от развитието на ембриона, в който той се състои от четиридесет или повече клетки. Днес клетки с отстранени ядра се използват в индустрията като „хранителни“ слоеве в клетъчни култури, предназначени за създаването на ваксини срещу вируси.
Ако ядрото и съдържащите се в него гени не са мозъкът на клетката, тогава какъв точно е приносът на ДНК за нейния живот? Клетките без ядра умират не защото са останали без мозък, а защото са загубили репродуктивните си способности. Ако не могат да възпроизвеждат своите части, тези клетки не могат нито да заменят дефектните протеинови тухлички, нито да се възпроизвеждат. Излиза, че ядрото не е мозъкът на клетката, а нейният полов орган! Объркването на половите органи с мозък е разбираемо, защото науката винаги е била, а и все още е, мъжка работа. Мъжете често са обвинявани, че мислят с пениса си, затова не е чак такава изненада, че науката непреднамерено е объркала ядрото с мозъка на клетката!
[1] Бластула – стадий на развитието на зародиша при многоклетъчните организми, с който завършва периодът на делението на клетките. – Б. пр.
Забележка: Номерата които виждате до заглавията са по ред на публикациите, за да Ви е лесно да ги намирате в търсачката, и не отговарят на страниците. Забележката важи за всички публикации където има * и число * в заглавието.
Проектът „Човешки геном“
След като ДНК придобива звезден статут, остава трудната задача да се състави каталог на всички генетични звезди на човешкия небосвод. Слага се началото на проекта „Човешки геном“, глобален научен труд, който започва през 1980 г., за да се създаде каталог на всички възможни човешки гени.
Отначало проектът има огромни амбиции. Според общоприетите схващания човешкото тяло има нужда от по един ген, който да достави модела за всеки от над стоте хиляди протеина, от които са съставени телата ни. Добавете към това и поне 20 000 регулиращи гени, които дирижират действията на гените, закодиращи информацията в протеините. Учените излизат със заключението, че човешкият геном се състои от най-малко 120 000 гени, разположени в двадесет и три двойки човешки хромозоми.
Но това не е всичко. Вселената си прави шега, една от онези, които периодично подлъгват учените да вярват, че са разкрили тайните й.
Забележете какво въздействие оказва откритието на Николай Коперник, публикувано през 1543 г., че Земята не е център на Вселената, както твърдят учените-теолози по онова време. Фактът, че всъщност Земята е тази, която обикаля около Слънцето, и че самото то също не е център на вселената, подкопава ученията на Църквата.
Разбиващото установените модели откритие на Коперник дава начало на модерна научна революция, като поставя под съмнение приеманите за „безпогрешни“ схващания на Църквата. В крайна сметка в западната цивилизация науката измества Църквата като източник на познание за тайните на Вселената.
Генните инженери преживяват нещо като шок, когато противно на техните очаквания за над 120 000, те откриват, че целият човешки геном се състои от приблизително 25 000 гени (Panissi 2003а и 2003b; Pearson 2003; Goodman 2003). Над 80% от очакваната и смятана за необходима ДНК не съществува! Липсващите гени се оказват доста по голям проблем от липсващите осемнадесет минути от записите на Никсън. Концепцията „един ген – един протеин“ стои в основата на генетичния детерминизъм. Сега, след като проектът „Човешки геном“ обори тази концепция, настоящите теории за това как действат механизмите на живота, трябва да бъдат захвърлени на боклука. Вече не можем да вярваме, че гениите инженери с относителна лекота могат да разрешат всички дилеми на нашата физиология. Просто няма достатъчно гени, върху които да се прехвърли отговорността за сложността на човешкия живот и заболявания.
Основната догма. Догмата, известна още под името Върховенството на ДНК, определя потока от информация в живия организъм. Както сочат стрелките, този поток е само в една посока – от ДНК към РНК и накрая към протеина. ДНК представлява дългосрочната памет на клетката, предавана от поколение на поколение. РНК, нестабилно копие на молекулата на ДНК, е активната памет, използвана като физически шаблон при синтезирането на протеини. Протеините са строителният материал, изграждащ молекулите, който определя структурата и поведението на клетката. ДНК се възприема като „източник“, който решава какъв да е типът протеини в клетката, следователно върховенството на ДНК буквално означава „първопричина“.
Може да ви звуча като Чикън Литъл, който крещи, че генетичното небе пада. Но не сте длъжни да вярвате на мен. Чикън Биг твърди същото. В коментара си по повод изненадващите резултати от проекта „Човешки геном“ един от най-влиятелните молекулярни биолози и лауреат на Нобелова награда Дейвид Балтимор засяга въпроса за сложното устройство на човешкото тяло (Baltimore 2001): „Въпреки че човешкият геном се състои от голям брой гени, които не могат да бъдат разгадани от нашите компютри, е напълно ясно, че неоспоримото ни превъзходство над червеите и растенията не се дължи само на това, че хората носят повече гени. Пред нас остава предизвикателството да разберем, каква е причината за сложното ни устройство – огромното разнообразие в поведението ни, умението да действаме съзнателно, забележителната физическа координация, прецизно настроените изменения в реакциите спрямо различни външни влияния, способността да се учим, да запомняме… Има ли нужда да продължавам?“
Както твърди Балтимор, резултатите от проекта „Човешки геном“ налагат да се търси и на други места какво контролира живота. „Пред нас остава предизвикателството да разберем каква е причината за сложното ни устройство…“ Небето наистина се сгромолясва.
Освен това тези резултати ни принуждават да приемем генетичната си връзка с други организми, населяващи биосферата. Не можем повече да използваме гените като обяснение за върховенството на човека в еволюционната стълбица. Изглежда, че няма голяма разлика в общия брой гени, открити в човека, и тези в простите организми. Да разгледаме три от най-обстойно проучваните от генните инженери животински модели – нематодът, или кръглият червей, познат още като Caenorhabditis elegans, плодовата мушица и лабораторната мишка.
Примитивният кръгъл червей служи като идеален модел за изучаване на ролята на гените в развитието и поведението. Този бързо растящ и размножаващ се организъм има конкретно устройство на тялото, което винаги е изградено от 969 клетки, и просто устроен мозък от около 302 клетки. Независимо от това, той има неповторим набор от поведенчески модели и което е най-важното, се поддава на генетични експерименти. Геномът на кръглия червей се състои от близо 24 000 гена (Blaxter 2003). Човешкото тяло, което е изградено от над петдесет трилиона клетки, има само с 1 500 гена повече от скромния безгръбначен, изграден само от хиляда клетки микроскопичен червей.
Плодовата мушица, друг предпочитан обект за изследвания, има 15 000 гена (Blaxter 2003; Celniker, et al, 2002). Така че доста по-сложно устроената мушица има с 9000 гена по-малко от примитивния кръгъл червей. А що се отнася до мишките, може би не трябва да ги гледаме толкова отвисоко; резултатите от паралелния геномен проект показват, че хората и гризачите имат почти еднакъв брой гени!
Забележка: Номерата които виждате до заглавията са по ред на публикациите, за да Ви е лесно да ги намирате в търсачката, и не отговарят на страниците. Забележката важи за всички публикации където има * и число * в заглавието.
Translate »
error: Content is protected !!
Този сайт използва бисквитки(cookies), за да подобри Вашето сърфиране. OkВиж повече