Kohe algusest peale määratleme, mida me siin selle sõna all mõtleme genoom. Selle termini pakkus esmakordselt välja 1920. aastal saksa geneetik G. Winkler. Siis oli juba teine teaduslik termin - genotüüp, mille V. Johansen tõi geneetikute arsenali juba 1909. aastal, mille all mõeldi antud konkreetse raku või konkreetse organismi kõigi pärilike kalduvuste kogumit. Seejärel ütles Johansen ise üllatusega, et tema "sõna" realiseerus ootamatult hiljem esile kerkivas kromosoomi teooria T. Morgana. Aga siis ta ilmus uus termin- genoom. Erinevalt genotüübist pidi see termin saama iseloomulik tervele organismiliigile, mitte konkreetsele indiviidile. Ja sellest sai uus etapp geneetika arengus.
IN bioloogiline sõnastik kontseptsioon genoom on määratletud kui geenide kogum, mis on iseloomulik antud organismitüübi haploidsele (ühele) kromosoomikomplektile. See sõnastus ei kõla mittespetsialistile päris selgelt ja mis kõige tähtsam – see on sõna tänapäevases arusaamises ebatäpne. Genoomi aluseks on desoksüribonukleiinhappe molekul, mis on lühendatult tuntud kui DNA. Kõik genoomid (DNA) sisaldavad ju vähemalt kahte tüüpi informatsiooni: kodeeritud infot messenger-molekulide (nn RNA) ja valgu struktuuri kohta (see teave sisaldub geenides), samuti juhiseid, mis määravad aja ja selle teabe avaldumise koht organismi arengu ja edasise elutegevuse käigus (see teave paikneb peamiselt geenidevahelistes piirkondades, kuigi osaliselt geenides endis). Geenid ise hõivavad genoomist väga väikese osa, kuid samal ajal moodustavad nad selle aluse. Geenides salvestatud teave on omamoodi "juhis" valkude, meie keha peamiste ehitusplokkide valmistamiseks. Geenide "õlgadel" lasub tohutu vastutus selle eest, kuidas iga rakk ja organism tervikuna välja näevad ja töötavad. Nad juhivad meie elu eostamise hetkest kuni viimase hingetõmbeni, ilma nendeta ei tööta ükski organ, veri ei voola, süda ei löö, maks ja aju ei tööta.
Genoomi täielikuks iseloomustamiseks on aga selles sisalduv teave valkude struktuuri kohta ebapiisav. Samuti vajame andmeid töös osalevate geneetilise aparaadi elementide kohta ( väljendus) geenid reguleerivad nende avaldumist erinevates arenguetappides ja erinevates elusituatsioonides.
Kuid isegi sellest ei piisa täielik määratlus genoom. Lõppude lõpuks sisaldab genoom ka elemente, mis aitavad kaasa selle isepaljunemisele ( replikatsioon), DNA kompaktne pakendamine tuumas ja mõned muud endiselt ebaselged piirkonnad, mida mõnikord nimetatakse "isekateks" (st justkui teenindavad nad ainult iseennast). Kõigil neil põhjustel täna, millal me räägime genoomi kohta tähendab tavaliselt kogu DNA järjestuste komplekti, mis on esitatud raku tuumade kromosoomides teatud tüüpi organismid, sealhulgas loomulikult geenid. Selles raamatus peame silmas täpselt seda määratlust. Samas tuleb meeles pidada, et ka mõned teised raku struktuurid (organellid) sisaldavad organismide toimimiseks vajalikku geneetilist informatsiooni. Eelkõige on kõigil loomorganismidel, sealhulgas inimestel, ka mitokondriaalne genoom, st DNA molekulid, mis esinevad rakusiseses struktuuris nagu mitokondrid ja sisaldavad mitmeid niinimetatud mitokondriaalseid geene. Inimese mitokondri genoom on kromosoomidel paikneva tuumagenoomiga võrreldes väga väike, kuid sellegipoolest on selle panus raku ainevahetusse väga märkimisväärne.
On selge, et ainult DNA struktuuri tundmisest ei piisa täielik kirjeldus raku pärilik süsteem. Sellele järeldusele tuuakse kirjanduses järgmine analoogia: teave telliste arvu ja kuju kohta ei saa paljastada gooti katedraali kujundust ja selle ehitamise edenemist. Rohkem laiemas mõttes Raku pärilik süsteem koosneb mitte ainult DNA struktuurist, vaid ka selle teistest komponentidest, mille kogum ja keskkonnategurid määravad genoomi toimimise, isendi arengu kulgemise ja sellest tuleneva organism elab hiljem.
Inimese genoom- bioloogilise liigi genoom Homosapiens. Enamik normaalseid inimrakke sisaldab tervet komplekti 46 kromosoomi, mis moodustavad genoomi: 44 neist ei sõltu soost (autosomaalsed kromosoomid) ja kaks - X-kromosoom ja Y-kromosoom - määravad soo (XY meestel või XX aastal). naised). Kromosoomid sisse kokku sisaldavad ligikaudu 3 miljardit aluspaari DNA nukleotiide, moodustades 20 000-25 000. Inimese genoomi projekti elluviimisel kirjutati raku tuumas interfaasi staadiumis kromosoomide sisu (eukromatiini aine) välja sümbolite jadana. Praegu kasutatakse seda järjestust biomeditsiinis aktiivselt kogu maailmas. Uuringud on näidanud, et inimese genoom sisaldab märkimisväärselt väiksem arv geene kui projekti alguses oodati. Funktsiooni oli võimalik määrata vaid 1,5% kogu materjalist, ülejäänu on nn rämps-DNA. See 1,5% sisaldab geene, mis kodeerivad RNA-d ja valke, samuti nende regulatoorseid järjestusi, introneid ja võib-olla ka pseudogeene.
Inimese genoom koosneb 23 paarist kromosoome ( kokku 46 kromosoomi), kus iga kromosoom sisaldab sadu eraldatud geene geenidevaheline ruum. Geenidevaheline ruum sisaldab reguleerivaid piirkondi ja mittekodeerivat DNA-d.
Genoomis on 23 paari erinevaid kromosoome: 22 neist ei mõjuta sugu ning kaks kromosoomi (X ja Y) määravad soo. Kromosoomid 1 kuni 22 on nummerdatud suuruse vähenemise järjekorras. Somaatilistes rakkudes on tavaliselt 23 kromosoomipaari: üks koopia kromosoomidest 1 kuni 22 vastavalt kummaltki vanemalt, samuti X-kromosoom emalt ja Y- või X-kromosoom isalt. Kokku selgub, et somaatiline rakk sisaldab 46 kromosoomi.
Inimgenoomi projekti tulemuste kohaselt on geenide arv inimese genoomis umbes 28 000 geeni. Esialgne hinnang oli üle 100 tuhande geeni. Geeniotsingu meetodite (geenide ennustamise) täiustamise tõttu on oodata geenide arvu edasist vähenemist.
Huvitaval kombel ei ole inimese geenide arv palju suurem kui lihtsamate mudelorganismide, näiteks ümarusside geenide arv. Caenorhabditiselegans või lendab Drosophilamelanogaster. See on tingitud asjaolust, et alternatiivne splaissimine on inimese genoomis laialdaselt esindatud. Alternatiivne splaissimine võimaldab saada ühest geenist mitu erinevat valguahelat. Selle tulemusena näib inimese proteoom olevat oluliselt suurem kui uuritud organismide proteoom. Enamikul inimese geenidel on mitu eksonit ja intronid on sageli oluliselt pikemad kui geeni piirnevad eksonid.
Geenid on kromosoomides ebaühtlaselt jaotunud. Iga kromosoom sisaldab geenirikkaid ja geenivaeseid piirkondi. Need piirkonnad korreleeruvad kromosomaalsete ribadega (kromosoomi ribad, mis on mikroskoobi all nähtavad) ja CG-rikaste piirkondadega. Praegu ei ole selle geenide ebaühtlase jaotuse olulisust täielikult mõistetud.
Lisaks valku kodeerivatele geenidele sisaldab inimese genoom tuhandeid RNA geene, sealhulgas ülekande-RNA-d (tRNA), ribosomaalset RNA-d, mikroRNA-d (mikroRNA) ja muid valke mittekodeerivaid RNA järjestusi.
Seotud Informatsioon.
See oli seitse aastat tagasi – 26. juunil 2000. aastal. Ühisel pressikonverentsil, kus osalesid USA president ja Suurbritannia peaminister, osalesid kahe uurimisrühma esindajad - Rahvusvaheline inimgenoomi järjestuse konsortsium(IHGSC) ja Celera genoomika- teatas, et 70ndatel alanud töö inimgenoomi dešifreerimisel on edukalt lõpule viidud ja selle mustandversioon on koostatud. Inimarengu uus episood on alanud – postgenoomiline ajastu.
Mida võib genoomi dešifreerimine meile anda ning kas kulutatud raha ja jõupingutused on saavutatud tulemusi väärt? Francis Collins ( Francis S. Collins), juhendaja Ameerika programm Inimgenoom andis 2000. aastal järgmise prognoosi meditsiini ja bioloogia arengu kohta genoomse järgsel ajastul:
- 2010. aasta - geneetiline testimine, ennetavad meetmed, haiguste riski vähendamine ja geeniteraapia kuni 25 päriliku haiguse korral. Õed hakkavad läbi viima meditsiinilisi geneetilisi protseduure. Implantatsioonieelne diagnostika on laialdaselt kättesaadav ja selle meetodi piiranguid arutatakse aktiivselt. Ameerika Ühendriikides kehtivad seadused, mis takistavad geneetilist diskrimineerimist ja austavad privaatsust. Genoomika praktilised rakendused pole kõigile kättesaadavad, eriti kehtib see riigis arengumaad Oh.
- 2020 - turule ilmuvad genoomiinformatsiooni põhjal välja töötatud diabeedi, hüpertensiooni ja muude haiguste ravimid. Arendatakse vähiteraapiaid, mis on suunatud konkreetsete kasvajate vähirakkude omadustele. Farmakogenoomika on muutumas levinud lähenemisviisiks paljude ravimite väljatöötamisel. Diagnostilise meetodi muutmine vaimuhaigus, uute ravimeetodite esilekerkimine, ühiskonna suhtumise muutmine sellistesse haigustesse. Genoomika praktilised rakendused pole endiselt kõikjal saadaval.
- 2030. aasta - indiviidi kogu genoomi nukleotiidjärjestuse määramine muutub rutiinseks protseduuriks, mis maksab vähem kui 1000 dollarit. Vananemisprotsessis osalevad geenid on kataloogitud. Inimeste maksimaalse eluea pikendamiseks viiakse läbi kliinilisi uuringuid. Laboratoorsed katsed inimrakkudel on asendatud arvutimudelitel tehtud katsetega. Vastaste massiline liikumine intensiivistub arenenud tehnoloogiad USA-s ja teistes riikides.
- 2040
- Kõik üldtunnustatud tervisemeetmed põhinevad genoomikal. Enamiku haiguste eelsoodumus määratakse (isegi enne sündi). Saadaval on tõhusad ennetavad ravimid, mis on kohandatud individuaalselt. Haigused avastatakse varases staadiumis molekulaarse seire abil.
Geeniteraapia on saadaval paljude haiguste puhul. Ravimite asendamine geeniproduktidega, mida organism toodab vastusena ravile. Keskmine kestus eluiga jõuab paranenud sotsiaalmajanduslike tingimuste tõttu 90 aastani. Tõsiselt vaieldakse inimese võime üle oma evolutsiooni kontrollida.
Ebavõrdsus maailmas püsib, tekitades pingeid rahvusvahelisel tasandil.
Nagu prognoosist näha, võib genoomiinfo lähitulevikus saada paljude haiguste ravi ja ennetamise aluseks. Ilma teabeta oma geenide kohta (ja see mahub tavalisele DVD-le) suudab inimene tulevikus ainult mõne džunglis ravitseja käest nohu ravida. Kas see tundub fantastiline? Kuid kunagi ammu oli universaalne rõugete vastane vaktsineerimine või Internet sama fantastiline (pange tähele, et 70ndatel seda ei eksisteerinud)! Edaspidi antakse lapse geneetiline kood vanematele sünnitusmajas. Teoreetiliselt muutub sellise kettaga üksiku inimese vaevuste ravi ja ennetamine pelgalt tühiasjaks. Professionaalne arst saab maksimaalselt hakkama lühike aeg pane diagnoos, kirjuta välja tõhus ravi ja isegi määrata erinevate haiguste ilmnemise tõenäosus tulevikus. Näiteks tänapäevaste geneetiliste testidega saab juba täpselt määrata naise rinnavähi eelsoodumuse. Peaaegu kindlasti pole 40–50 aasta jooksul ühtegi endast lugupidavat arsti ilma geneetiline kood ei taha "pimesi ravida" - nagu tänapäeval ei saa kirurgia ilma röntgenita.
Esitagem endale küsimus – kas öeldu on usaldusväärne või võib-olla tegelikkuses läheb kõik vastupidi? Kas inimesed saavad lõpuks kõigist haigustest jagu ja saavutavad universaalse õnne? Kahjuks. Alustame sellest, et Maa on väike ja õnne ei jätku kõigile. Tegelikult ei piisa sellest isegi poolele arengumaade elanikkonnast. “Õnn” on mõeldud peamiselt teaduse, eelkõige bioloogiateaduste poolest arenenud riikidele. Näiteks tehnika, mille abil saate "lugeda" iga inimese geneetilist koodi, on juba ammu patenteeritud. See on hästi arenenud automatiseeritud tehnoloogia – kuigi see on kallis ja väga peen. Kui tahad, osta litsents või kui tahad, leiuta see välja uus tehnika. Kuid kõigil riikidel pole selliseks arenguks piisavalt raha! Selle tulemusena on paljudes osariikides meditsiin, mis on muu maailma tasemest oluliselt ees. Loomulikult ehitab Punane Rist vähearenenud riikides heategevushaiglaid, haiglaid ja genoomikeskusi. Ja järk-järgult viib see selleni, et arengumaade patsientide geneetiline teave (neid on enamus) koondub kahte või kolme seda heategevust rahastavasse võimu. Raske on isegi ette kujutada, mida sellise teabega teha saab. Võib-olla on kõik korras. Siiski on võimalik ka teine tulemus. Genoomi sekveneerimisega kaasnenud võitlus prioriteedi üle illustreerib geneetilise teabe kättesaadavuse tähtsust. Meenutagem lühidalt mõningaid fakte inimgenoomi programmi ajaloost.
Genoomi dekodeerimise vastased pidasid ülesannet ebareaalseks, sest inimese DNA on kümneid tuhandeid kordi pikem kui viiruste või plasmiidide DNA molekulid. Peamine argument oli vastu: " projekt nõuab miljardeid dollareid, millest teised teadusvaldkonnad ilma jäävad, seega genoomi projekt pidurdab teaduse arengut tervikuna. Aga kui raha leitakse ja inimese genoom lahti mõtestatakse, siis ei õigusta sellest saadav info kulusid..."Kuid James Watson, üks DNA struktuuri avastajaid ja geneetilise teabe täieliku lugemise programmi ideoloog, vastas vaimukalt: " Parem on mitte püüda suurt kala, kui mitte püüda väikest",. Teadlase argumenti võeti kuulda - genoomiprobleem tõstatati USA Kongressis aruteluks ja selle tulemusena võeti vastu riiklik inimgenoomi programm.
IN Ameerika linn Washingtoni lähedal asuv Bethesda on üks HUGO fookuspunkte ( Inimese genoomi organisatsioon). Keskus koordineerib teadustööd teemal “Inimese genoom” kuues riigis – Saksamaal, Inglismaal, Prantsusmaal, Jaapanis, Hiinas ja USA-s. Tööga ühinesid teadlased paljudest maailma riikidest, mis ühendati kolmeks meeskonnaks: kaks riikidevahelist - Ameerika Inimese genoomi projekt ja britid pärit Wellcome Trust Sanger Institute- ja Marylandi eraettevõte, mis sisenes mängu veidi hiljem - Celera genoomika. Muide, see on võib-olla esimene juhtum bioloogias, kui selline kõrge tase erafirma konkureeris valitsustevaheliste organisatsioonidega.
Võitlus toimus kolossaalseid vahendeid ja võimeid kasutades. Nagu mõni aeg tagasi märgitud Vene eksperdid, Celera seisis Inimgenoomi programmi õlgadel ehk kasutas ülemaailmse projekti raames juba tehtut. Tõesti, Celera genoomika Liitusin programmiga mitte alguses, vaid siis, kui projekt oli juba täies hoos. Kuid eksperdid alates Celera täiustas järjestusalgoritmi. Lisaks ehitati nende tellimusel superarvuti, mis võimaldas kiiremini ja täpsemalt saadud järjestusse lisada tuvastatud DNA “ehituskivid”. Loomulikult ei andnud see kõik ettevõttele Celera tingimusteta eelis, kuid sundis teda pidama võistlusel täieõiguslikuks osalejaks.
Välimus Celera genoomika pinged kasvasid järsult – valitsusprogrammidesse tööle asunud tundsid karmi konkurentsi. Lisaks muutus pärast ettevõtte loomist teravaks küsimus avaliku sektori investeeringute kasutamise efektiivsusest. Peas Celera sai professor Craig Venteriks ( Craig Venter), kellel olid suured kogemused teaduslik töö riikliku programmi “Inimese genoom” raames. Just tema ütles, et kõik avalikud programmid on ebaefektiivsed ja et tema ettevõte järjestab genoomi kiiremini ja odavamalt. Ja siis ilmnes veel üks tegur – suured ravimifirmad said sellest kinni. Fakt on see, et kui kogu teave genoomi kohta on avalikus omandis, kaotavad nad intellektuaalne omand, ja patenteerida pole enam midagi. Olles selle pärast mures, investeerisid nad miljardeid dollareid ettevõttesse Celera Genomics (millega oli ilmselt lihtsam läbirääkimisi pidada). See tugevdas tema positsiooni veelgi. Vastuseks sellele pidid riikidevahelise konsortsiumi meeskonnad kiiresti suurendama genoomi dekodeerimise töö efektiivsust. Alguses läks töö koordineerimata, kuid siis saavutati saavutusi teatud vormid kooselu – ja võidujooks hakkas hoogu võtma.
Finaal oli ilus – konkureerivad organisatsioonid teatasid vastastikusel kokkuleppel samaaegselt inimgenoomi dešifreerimise töö lõpetamisest. See juhtus, nagu me juba kirjutasime, 26. juunil 2000. aastal. Kuid ajavahe Ameerika ja Inglismaa vahel tõi USA esikohale.
Joonis 1. "Race for the Genome", milles osales valitsustevaheline ja eraettevõte, lõppes formaalselt "viigiga": mõlemad teadlaste rühmad avaldasid oma saavutused peaaegu üheaegselt. Eraettevõtte juht Celera genoomika Craig Venter avaldas oma töö ajakirjas Teadus kirjutas koos ~270 tema juhendamisel töötanud teadlasega. Rahvusvahelise inimgenoomi järjestuse konsortsiumi (IHGSC) tehtud töö avaldati ajakirjas Loodus, ja täielik autorite nimekiri hõlmab umbes 2800 inimest, kes töötavad peaaegu kolmes tosinas keskuses üle maailma.
Uuring kestis kokku 15 aastat. Inimgenoomi esimese mustandversiooni loomine läks maksma 300 miljonit dollarit. Kuid kõik selleteemalised uuringud, sealhulgas võrdlevad analüüsid ja lahendused mitmele eetilised probleemid, eraldati umbes kolm miljardit dollarit. Celera genoomika investeeris umbes sama palju, kuigi kulutas selle kõigest kuue aastaga. Hind on kolossaalne, kuid see summa on tühine võrreldes eelistega, mida arendajariik eeldatavalt peagi saab lõplik võitüle kümnete tõsiste haiguste. 2002. aasta oktoobri alguses intervjuus ajalehele The Associated Press, president Celera genoomika Craig Venter ütles, et üks tema kavatseb toota CD-sid, mis sisaldavad võimalikult palju teavet kliendi DNA kohta. Sellise tellimuse esialgne maksumus on üle 700 tuhande dollari. Ja ühele DNA struktuuri avastajale – dr James Watsonile – anti sel aastal juba kaks DVD-d oma genoomiga kokku miljoni dollari väärtuses – nagu näeme, hinnad langevad. Niisiis, ettevõtte asepresident 454 Bioteadused Michael Egholm ( Michael Egholm) teatas, et ettevõte suudab peagi tõsta dekrüpteerimise hinna 100 tuhande dollarini.
Laialdane kuulsus ja ulatuslik rahastamine on kahe teraga mõõk. Ühest küljest edeneb töö tänu piiramatule rahale lihtsalt ja kiiresti. Kuid teisest küljest peaks uuringu tulemus välja tulema nii, nagu see on tellitud. 2001. aasta alguseks oli inimese genoomis 100% kindlusega tuvastatud üle 20 tuhande geeni. See arv osutus kolm korda väiksemaks, kui vaid kaks aastat varem ennustati. Teine USA riikliku genoomiuuringute instituudi teadlaste rühm, mida juhtis Francis Collins, sai sõltumatult samad tulemused – iga inimraku genoomis 20–25 tuhat geeni. Lõplikes hinnangutes tekitas ebakindlust aga veel kaks rahvusvahelist ühist teaduslik projekt. Dr William Heseltine (tegevjuht) Inimese genoomi uuringud) nõudis, et nende pank sisaldas teavet 140 tuhande geeni kohta. Ja ta ei kavatse seda teavet praegu maailma üldsusega jagada. Tema ettevõte on investeerinud raha patentidesse ja kavatseb teenida raha saadud teabest, mis on seotud laialt levinud inimeste haiguste geenidega. Teine rühm väitis, et tuvastatud inimese geenide arv on 120 000, ning rõhutas ka, et see arv peegeldab inimese geenide koguarvu.
Siin on vaja selgitada, et need teadlased tegelesid DNA järjestuse dešifreerimisega mitte genoomi enda, vaid informatiivse (nimetatakse ka malli) RNA (mRNA või mRNA) DNA koopiate dešifreerimisega. Ehk siis ei uuritud kogu genoomi, vaid ainult seda osa sellest, mille rakk mRNA-ks ümber kodeerib ja valkude sünteesi suunab. Kuna üks geen võib olla malliks mitme erineva mRNA tüübi tootmisel (mille määravad paljud tegurid: rakutüüp, organismi arengustaadium jne), siis kõigi erinevate mRNA järjestuste koguarv (ja see on täpselt see, mida patenteeriti Inimese genoomi uuringud) on oluliselt suurem. Tõenäoliselt on selle numbri kasutamine genoomis leiduvate geenide arvu hindamiseks lihtsalt vale.
Ilmselgelt hakatakse kiiruga “erastatud” geneetilist informatsiooni lähiaastatel hoolikalt kontrollima, kuni geenide täpne arv lõpuks üldtunnustatud saab. Murettekitav on aga tõsiasi, et “tunnetuse” käigus patenteeritakse kõik, mida saab patenteerida. See pole isegi surnud karu nahk, kuid üldiselt jagati kõik, mis koopas oli, ära! Muide, tänaseks on arutelu aeglustunud ja inimese genoom sisaldab ametlikult vaid 21 667 geeni (NCBI versioon 35, oktoober 2005). Tuleb märkida, et praegu on suurem osa teabest avalikult kättesaadav. Nüüd on olemas andmebaasid, mis koguvad teavet mitte ainult inimeste, vaid ka paljude teiste organismide genoomi (näiteks EnsEMBL) genoomi struktuuri kohta. Kuid katseid saada ainuõigusi mis tahes geenide või järjestuste kasutamiseks ärilistel eesmärkidel on alati tehtud, tehakse ja tehakse ka edaspidi.
Tänaseks on programmi struktuuriosa põhieesmärgid juba suures osas täidetud - inimese genoom on läbi loetud peaaegu täielikult. 2001. aasta alguses avaldatud jada esimene mustandversioon ei olnud kaugeltki täiuslik. Sellel oli puudu ligikaudu 30% genoomi järjestusest tervikuna, millest umbes 10% oli järjestus nn. eukromatiin- geenirikkad ja aktiivselt ekspresseeritud kromosoomide piirkonnad. Hiljutiste hinnangute kohaselt moodustab eukromatiin ligikaudu 93,5% kogu genoomist. Ülejäänud 6,5% pärineb heterokromatiin- need kromosoomide piirkonnad on geenivaesed ja sisaldavad suurel hulgal kordusi, mis tekitavad nende järjestuse lugemisel teadlastele tõsiseid raskusi. Lisaks arvatakse, et heterokromatiini DNA on inaktiivne ega ekspresseerita. (See võib seletada teadlaste "tähelepanematust" inimgenoomi ülejäänud "väikese" protsendi suhtes.) Kuid isegi 2001. aastal kättesaadavad eukromaatiliste järjestuste mustandversioonid sisaldasid suurel hulgal katkestusi, vigu ning olid valesti ühendatud ja orienteeritud. killud. Vähendamata mingilgi moel selle „kavandi” olulisust teaduse ja selle rakenduste jaoks, väärib siiski märkimist, et selle eelteabe kasutamine suuremahulistes genoomi kui terviku analüüsivates eksperimentides (näiteks uurimisel geenide evolutsioon või üldine korraldus genoom) paljastas palju ebatäpsusi ja artefakte. Seetõttu oli edasine ja mitte vähem vaevarikas töö, “viimased sammud”, hädavajalik.
Joonis 2. Vasak: Automatiseeritud liin DNA proovide ettevalmistamiseks sekveneerimiseks Whiteheadi instituudi genoomiuuringute keskuses. Paremal: Laboratoorium, mis on täis masinaid suure jõudlusega DNA järjestuste dekodeerimiseks.
Dekrüpteerimise lõpuleviimine võttis veel mitu aastat ja peaaegu kahekordistas kogu projekti maksumust. Kuid juba 2004. aastal teatati, et eukromatiini loeti 99% ulatuses üldise täpsusega üks viga 100 000 aluspaari kohta. Pauside arv on vähenenud 400 korda. Lugemise täpsus ja täielikkus on muutunud piisavaks selle või selle eest vastutavate geenide tõhusaks otsimiseks pärilik haigus(nt diabeet või rinnavähk). Praktikas tähendab see, et teadlased ei pea enam läbima töömahukat protsessi, et kinnitada nende geenide järjestusi, millega nad töötavad, kuna nad saavad täielikult tugineda kogu genoomi konkreetsele avalikult kättesaadavale järjestusele.
Seega ületati oluliselt esialgset projektiplaani. Kas see on aidanud meil mõista, kuidas meie genoom on üles ehitatud ja toimib? Kahtlemata. Artikli autorid aastal Loodus, milles avaldati genoomi “lõplik” (seisuga 2004) versioon, tegi selle abil mitmeid analüüse, mis oleksid olnud täiesti mõttetud, kui neil oleks käepärast olnud vaid “mustand” järjestus. Selgus, et üle tuhande geeni sündis üsna hiljuti (loomulikult evolutsioonistandardite järgi) - algse geeni kahekordistamise ja sellele järgnenud tütargeeni ja vanemgeeni iseseisva arengu protsessis. Ja veidi alla neljakümne geeni on hiljuti "surnud", kogudes mutatsioone, mis muutsid nad täielikult passiivseks. Teine artikkel, mis ilmus samas ajakirjanumbris Loodus, juhib otseselt tähelepanu meetodi puudustele, mida teadlased kasutavad aastast Celera. Nende puuduste tagajärjeks oli arvukate korduste väljajätmine loetud DNA järjestustes ja selle tulemusena kogu genoomi alahinnatud pikkus ja keerukus. Et vältida sarnaste vigade kordamist tulevikus, tegid artikli autorid ettepaneku kasutada hübriidstrateegiat – kombinatsiooni ülitõhusast lähenemisviisist, mida kasutavad alates aastast pärit teadlased. Celera, ja suhteliselt aeglane ja töömahukas, kuid ka usaldusväärsem meetod, mida IHGSC teadlased kasutavad.
Kuhu läheb edasi enneolematu inimgenoomi uuring? Selle kohta võib nüüd midagi öelda. 2003. aasta septembris asutatud rahvusvaheline konsortsium ENCODE ( DNA elementide entsüklopeedia) seadis oma eesmärgiks "kontrollielementide" (järjestuste) avastamise ja uurimise inimese genoomis. Tõepoolest, 3 miljardit aluspaari (nimelt inimese genoomi pikkus) sisaldavad ainult 22 tuhat geeni, mis on selles DNA ookeanis meile arusaamatul viisil hajutatud. Mis kontrollib nende väljendust? Miks me vajame sellist liigset DNA-d? Kas see on tõesti ballast või avaldub see siiski, omades tundmatuid funktsioone?
Alustuseks uurisid ENCODE teadlased pilootprojektina järjestust, mis esindab 1% inimese genoomist (30 miljonit aluspaari), kasutades molekulaarbioloogia uurimise uusimaid seadmeid. Tulemused avaldati tänavu aprillis Loodus. Selgus, et suurem osa inimese genoomist (sealhulgas piirkonnad, mida varem peeti vaikivaks) toimib mallina erinevate RNA-de tootmiseks, millest paljud ei ole informatiivsed, kuna ei kodeeri valke. Paljud neist "mittekodeerivatest" RNA-dest kattuvad "klassikaliste" geenidega (valke kodeerivad DNA lõigud). Teine ootamatu tulemus oli see, kuidas reguleerivad DNA piirkonnad paiknesid geenide suhtes, mille ekspressiooni nad kontrollisid. Paljude nende piirkondade järjestused muutusid evolutsiooni käigus vähe, samas kui teised rakukontrolli jaoks olulised piirkonnad muteerusid ja muutusid evolutsiooni käigus ootamatult suure kiirusega. Kõik need avastused on tekitanud hulgaliselt uusi küsimusi, millele vastuseid saab alles edasiste uuringute käigus.
Teine ülesanne, mille lahendamine on lähituleviku küsimus, on määrata genoomist allesjäänud "väikeste" osade järjestus, mis moodustavad heterokromatiini ehk geenivaesed ja korduvusrikkad DNA lõigud, mis on vajalikud. kromosoomide kahekordistumine rakkude jagunemise ajal. Korduste olemasolu muudab nende jadade dešifreerimise ülesande jaoks lahustumatuks olemasolevaid lähenemisviise ja seetõttu on vaja uusi meetodeid leiutada. Seetõttu ärge imestage, kui 2010. aastal avaldatakse veel üks artikkel, mis teatab inimese genoomi dešifreerimise "lõpetamisest" - see räägib sellest, kuidas heterokromatiini "häkkiti".
Muidugi on nüüd meie käsutuses vaid teatud "keskmine" versioon inimese genoomist. Piltlikult öeldes on meil täna vaid kõige üldisem auto disaini kirjeldus: mootor, šassii, rattad, rool, istmed, värv, polster, bensiin ja õli jne. Saadud tulemuse täpsem uurimine näitab, et ees on aastatepikkune töö, et täpsustada meie teadmisi iga konkreetse genoomi kohta. Inimgenoomi programm ei ole lakanud eksisteerimast, see muudab ainult oma suunda: struktuursest genoomikast toimub üleminek funktsionaalsele genoomikale, mille eesmärk on määrata kindlaks, kuidas geene kontrollitakse ja toimitakse. Pealegi erinevad kõik inimesed geenitasandil samamoodi, nagu erinevad samad automudelid erinevaid valikuid samade üksuste hukkamised. Mitte ainult üksikud alused kahe geenijärjestuses erinevad inimesed võivad erineda, kuid suurte DNA fragmentide, mis mõnikord hõlmavad mitut geeni, koopiate arv võib oluliselt erineda. See tähendab, et esiplaanile kerkib töö näiteks erinevate inimpopulatsioonide, etniliste rühmade esindajate ja isegi tervete ja haigete inimeste genoomide üksikasjalikul võrdlemisel. Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad selliseid võrdlevaid analüüse kiiresti ja täpselt läbi viia, kuid kümme aastat tagasi ei osanud sellest keegi unistada. Teine rahvusvaheline teadusühing uurib inimese genoomi struktuurimuutusi. USA-s ja Euroopas eraldatakse märkimisväärseid vahendeid bioinformaatika – arvutiteaduse, matemaatika ja bioloogia ristumiskohas tekkinud noore teaduse – rahastamiseks, ilma milleta on võimatu mõista aastal kogunenud piiritut teabeookeani. kaasaegne bioloogia. Bioinformaatilised meetodid aitavad meil paljudele vastata kõige huvitavamad küsimused- "kuidas toimus inimese evolutsioon?", "millised geenid määravad inimese keha teatud omadused?", "Millised geenid vastutavad haiguste eelsoodumuse eest?" Teate, mida inglased ütlevad: " See on alguse lõpp" - "See on alguse lõpp." See fraas peegeldab täpselt Praegune olukord. Algab kõige olulisem ja – olen täiesti kindel – kõige huvitavam: tulemuste kogumine, nende võrdlemine ja edasine analüüs.
« ...Täna anname välja “Eluraamatu” esimese väljaande koos meie juhistega, - ütles Francis Collins telekanalil Rossija. - Me pöördume selle poole kümneid, sadu aastaid. Ja peagi imestavad inimesed, kuidas nad ilma selle teabeta hakkama saaksid.».
Teist seisukohta saab illustreerida, tsiteerides akadeemik V. A. Kordyumi:
“...Lootus, et uus informatsioon genoomi funktsioonide kohta on täiesti avatud, on puhtalt sümboolne. Võib ennustada, et (olemasolevate baasil) tekivad hiiglaslikud keskused, mis suudavad kõik andmed siduda üheks sidusaks tervikuks, omamoodi Inimese elektrooniliseks versiooniks ja rakendada seda praktiliselt - geenideks, valkudeks, rakkudeks, kudesid, elundeid ja kõike muud. Aga mis? Kellele meeldiv? Milleks? Programmi "Inimese genoom" kallal töötades täiustati kiiresti primaarse DNA järjestuse määramise meetodeid ja seadmeid. IN suurimad keskused see muutus omamoodi tehasetegevuseks. Kuid isegi üksikute laboriseadmete (õigemini nende komplekside) tasemel on juba loodud nii arenenud seadmed, mis on võimelised kolme kuuga määrama DNA järjestuse, mis on mahult võrdne kogu inimese genoomiga. Pole üllatav, et genoomide tuvastamise idee tekkis (ja seda hakati kohe kiiresti rakendama) üksikud inimesed. Muidugi on väga huvitav võrrelda erinevate indiviidide erinevusi nende aluspõhimõtete tasandil. Sellise võrdluse eelised on samuti vaieldamatud. Võimalik on kindlaks teha, kellel on genoomis millised kõrvalekalded, ennustada nende tagajärgi ja kõrvaldada, mis võib põhjustada haigusi. Tervis on tagatud ja eluiga pikeneb märkimisväärselt. See on ühelt poolt. Teisest küljest pole kõik ilmselge. Üksikisiku kogu pärilikkuse saamine ja analüüsimine tähendab tema kohta täieliku ja kõikehõlmava bioloogilise toimiku hankimist. See, kui teda tunneb, võimaldab see teha inimesega kõike, mida ta soovib, sama kõikehõlmavalt. Juba tuntud ahela järgi: rakk on molekulaarmasin; inimene koosneb rakkudest; rakk kõigis selle ilmingutes ja kogu võimalike vastuste vahemikus registreeritakse genoomis; Genoomiga saab manipuleerida juba täna piiratud ulatuses ja nähtavas tulevikus saab sellega manipuleerida peaaegu igal viisil...»
Nii süngeid prognoose on aga ilmselt veel vara karta (kuigi nendest on kindlasti vaja teada). Nende elluviimiseks on vaja täielikult ümber ehitada paljud sotsiaalsed ja kultuurilised traditsioonid. Arst ütles selle kohta intervjuus väga hästi bioloogiateadused Mihhail Gelfand ja. O. Venemaa Teaduste Akadeemia teabeedastusprobleemide instituudi asedirektor: “ ...kui teil on näiteks üks viiest geenist, mis määravad skisofreenia väljakujunemise, siis mis võiks juhtuda, kui see teave - teie genoom - satuks teie kätte potentsiaalne tööandja kes ei saa genoomikast midagi aru!(ja sellest tulenevalt ei pruugi nad teid palgata, pidades seda riskantseks; ja seda hoolimata asjaolust, et teil ei ole ega tule skisofreeniat – autori märkus.) Teine aspekt: genoomikal põhineva individualiseeritud meditsiini tulekuga muutub kindlustusmeditsiin täielikult. Üks asi on ju ette näha tundmatuid riske ja teine asi täiesti kindlaid riske ette näha. Kui aus olla, siis kogu lääne ühiskond tervikuna, mitte ainult Venemaa, pole praegu genoomirevolutsiooniks valmis...” .
Tõepoolest, targalt kasutada uut teavet, peate sellest aru saama. Ja selleks, et mõista genoomi pole lihtne lugeda, sellest ei piisa kaugeltki – selleks kulub meil aastakümneid. Tekkimas on väga keeruline pilt ja selle mõistmiseks peame muutma paljusid stereotüüpe. Seetõttu tegelikult genoomi dešifreerimine veel käib ja jätkub. Ja see, kas me jääme kõrvale või hakkame lõpuks selles jooksus aktiivseteks osalejateks, sõltub meist endist.
Kirjandus
- Kiselev L. (2001). New Biology sai alguse 2001. aasta veebruaris. "Teadus ja elu";
- Kiselev L. (2002). Genoomi teine elu: struktuurist funktsioonini. "Teadmine on jõud". 7 ;
- Ewan Birney, The ENCODE Project Consortium, John A. Stamatoyannopoulos, Anindya Dutta, Roderic Guigó jt. al.. (2007). Funktsionaalsete elementide tuvastamine ja analüüs 1% inimese genoomist pilootprojekti ENCODE abil. Loodus. 447 , 799-816;
- Lincoln D. Stein. (2004). Inimese genoom: alguse lõpp. Loodus. 431 , 915-916;
- Gelfand M. (2007). Postgenoomiline ajastu. "Kaubanduslik biotehnoloogia".
Artikli sisu
INIMGENOOM, rahvusvaheline programm, mille lõppeesmärk on inimese kogu genoomse DNA nukleotiidjärjestuse (sekveneerimise) määramine, samuti geenide tuvastamine ja nende lokaliseerimine genoomis (kaardistamine). Projekti algidee sai alguse 1984. aastal USA energeetikaministeeriumis töötava füüsikute rühma seast, kes soovisid pärast tuumaprojektide lõpetamist liikuda edasi teise probleemiga.
1988. aastal tutvustas ühiskomitee, kuhu kuulusid USA energeetikaministeerium ja riiklikud tervishoiuinstituudid, ulatuslikku projekti, mille ülesannete hulka kuulus lisaks inimese genoomi järjestamisele ka põhjalik bakterite, pärmseente, nematoodide geneetika uurimine. äädikakärbsed ja hiired (neid organisme on laialdaselt kasutatud mudelorganismidena). süsteemid inimese geneetika uurimisel). Lisaks üksikasjalik analüüs eetiliste ja sotsiaalsed probleemid mis tekivad seoses projektiga tehtava tööga. Komiteel õnnestus veenda Kongressi eraldama projekti jaoks 3 miljardit dollarit (üks DNA nukleotiid ühe dollari eest), milles projekti juhil oli oluline roll. Nobeli preemia laureaat J. Watson. Peagi liitusid projektiga ka teised riigid (Inglismaa, Prantsusmaa, Jaapan jne). Venemaal 1988. aastal tuli akadeemik A.A. Baev välja ideega sekveneerida inimese genoom ja 1989. aastal korraldati see meie riigis. teadusnõukogu Inimgenoomi programmi raames.
1990. aastal loodi Rahvusvaheline Inimgenoomi Organisatsioon (HUGO), mille asepresident oli mitu aastat akadeemik A. D. Mirzabekov. Genoomiprojektiga töötamise algusest peale leppisid teadlased kokku kogu selles osalejate jaoks saadud teabe avatuses ja juurdepääsetavuses, sõltumata nende panusest ja rahvusest. Kõik 23 inimese kromosoomi jagati osalevate riikide vahel. Vene teadlased pidid uurima 3. ja 19. kromosoomi ehitust. Peagi kärbiti selle töö rahastust meie riigis ja Venemaa ei võtnud järjestamises reaalset osa. Meie riigi genoomiuuringute programm on täielikult ümber struktureeritud ja keskendunud uuele valdkonnale – bioinformaatikale, mis püüab matemaatilised meetodid mõista ja mõista kõike, mis on juba dešifreeritud.
Töö pidi valmima 15 aastaga, s.o. umbes 2005. Sekveneerimiskiirus aga kasvas iga aastaga ja kui algusaastatel ulatus see üle maailma mitme miljoni nukleotiidipaarini aastas, siis 1999. aasta lõpus dešifreeris Ameerika erafirma Celera eesotsas J. Venteriga. vähemalt 10 miljonit nukleotiidipaari päevas. See saavutati tänu sellele, et järjestamist viidi läbi 250 robotpaigaldise abil; nad töötasid ööpäevaringselt, toimisid automaatselt ja edastasid kogu teabe kohe otse andmepankadesse, kus see süstematiseeriti, annoteeriti ja tehti kättesaadavaks teadlastele üle maailma. Lisaks kasutas Celera laialdaselt teistelt osalejatelt projekti raames saadud andmeid, aga ka erinevat tüüpi esialgseid andmeid. 6. aprillil 2000 toimus USA Kongressi teaduskomitee koosolek, kus Venter teatas, et tema ettevõte on lõpetanud inimgenoomi kõigi oluliste fragmentide nukleotiidjärjestuse dešifreerimise ja et eeltööd kõigi geenide (oletati, et neid on 80 tuhat ja need sisaldavad ligikaudu 3 miljardit nukleotiidi) nukleotiidjärjestuse koostamine valmib 3–6 nädalaga, s.o. palju varem kui planeeritud.
Aruanne tehti HUGO esindaja, suurima sekveneerimisspetsialisti dr R. Watersoni juuresolekul. Celera dešifreeritud genoom kuulus anonüümsele mehele, s.o. sisaldasid nii X- kui Y-kromosoome ning HUGO kasutas oma uuringutes erinevatelt inimestelt saadud materjali. Venteri ja HUGO vahel peeti läbirääkimisi tulemuste ühiseks avaldamiseks, kuid need lõppesid asjata, kuna tekkisid erimeelsused selle üle, mida tuleks pidada genoomi järjestamise lõpetamiseks. Celera sõnul saab seda väita vaid juhul, kui geenid on täielikult järjestatud ja on teada, kuidas dešifreeritud segmendid DNA molekulis paiknevad. Selle nõude täitsid Celera tulemused, samas kui HUGO tulemused ei võimaldanud meil dešifreeritud lõikude suhtelist asukohta üheselt määrata. Selle tulemusena 2001. aasta veebruaris kahe autoriteetseima erinumbris teadusajakirjad, “Teadus” ja “Loodus”, avaldati eraldi “Celera” ja HUGO uuringute tulemused ning esitati inimese genoomi täielikud nukleotiidjärjestused, mis katavad ligikaudu 90% selle pikkusest.
Projekti raames läbiviidud uuringute üldine bioloogiline tähtsus.
Inimese genoomi uurimine on viinud tohutu hulga teiste, palju lihtsamate organismide genoomide järjestamiseni; Ilma genoomiprojektita oleks need andmed saadud palju hiljem ja palju väiksemas mahus. Neid dešifreeritakse üha kiiremas tempos. Esimene suur edu oli bakteri genoomi täielik kaardistamine 1995. aastal. Haemophilus influenzae, hiljem dešifreeriti täielikult enam kui 20 bakteri genoom, sealhulgas tuberkuloosi, tüüfuse, süüfilise jm tekitajad 1996. aastal kaardistati esimese eukarüootse raku (moodustunud tuuma sisaldava raku) genoom - pärm, ja aastal 1998 mitmerakulise organismi genoom - ümaruss Caenorhabolits elegants(nematoodid). Esimese putuka, äädikakärbse Drosophila ja esimese taime Arabidopsis genoom on dešifreeritud. Inimestel on kahe väikseima kromosoomi struktuur juba kindlaks tehtud – 21. ja 22. kromosoomi struktuur. Kõik see lõi aluse bioloogias uue suuna – võrdleva genoomika – loomiseks.
Teadmised bakterite, pärmseente ja nematoodide genoomidest annavad evolutsioonibioloogidele ainulaadne võimalus mitte üksikute geenide või nende ansamblite, vaid tervete genoomide võrdlused. Nendest hiiglaslikest teabemahtudest alles hakatakse aru saama ja pole kahtlust, et aastal tekivad uued mõisted. bioloogiline evolutsioon. Seega on paljud nematoodi "isiklikud" geenid, erinevalt pärmi geenidest, tõenäoliselt seotud rakkudevaheliste interaktsioonidega, mis on iseloomulikud mitmerakulised organismid. Inimesel on vaid 4–5 korda rohkem geene kui nematoodidel, seetõttu peavad mõnel tema geenil olema "sugulased" praegu teadaolevate pärm- ja usside geenide hulgas, mis hõlbustab uute inimese geenide otsimist. Tundmatute nematoodigeenide funktsioone on palju lihtsam uurida kui sarnaste inimese geenide oma: neis on lihtne teha muudatusi (mutatsioone) või neid keelata, jälgides samal ajal muutusi organismi omadustes. Olles tuvastanud geeniproduktide bioloogilise rolli ussis, on võimalik neid andmeid inimestele ekstrapoleerida. Teine lähenemisviis on geenide aktiivsuse pärssimine spetsiifiliste inhibiitorite abil ja keha käitumise muutuste jälgimine.
Küsimus genoomi kodeerivate ja mittekodeerivate piirkondade seostest tundub väga huvitav. Nagu arvutianalüüs näitab, C.elegans umbes võrdsed osad– vastavalt 27 ja 26% hõivavad genoomis eksonid (geeni piirkonnad, milles on salvestatud teave valgu või RNA struktuuri kohta) ja intronid (geeni piirkonnad, mis sellist teavet ei kanna ja on välja lõigatud küpse RNA moodustumise ajal). Ülejäänud 47% genoomist moodustavad kordused, geenidevahelised piirkonnad jne, st. tundmatute funktsioonidega DNA-l. Võrreldes neid andmeid pärmi genoomi ja inimese genoomiga, näeme, et kodeerivate piirkondade osakaal genoomi kohta väheneb evolutsiooni käigus järsult: pärmis on see väga kõrge, inimesel väga väike. On paradoks: eukarüootide areng madalamatest vormidest kõrgematesse on seotud genoomi "lahjenemisega" - DNA pikkuseühiku kohta on kõike vähem teavet valkude ja RNA struktuuri kohta ning aina rohkem infot “millegi kohta”, tegelikult lihtsalt meile arusaamatu ja lugemata. Palju aastaid tagasi F. Crick, üks raamatu “ kaksikheeliks” – DNA mudelid, – nimetasid seda DNA-d „isekaks” või „rämpsuks”. Võimalik, et mingi osa inimese DNA-st tõesti sellesse tüüpi kuulub, kuid nüüdseks on selge, et põhiosa “isekast” DNAst säilib evolutsiooni käigus ja isegi suureneb, s.t. millegipärast annab see selle omanikule evolutsioonilisi eeliseid. Sellele nähtusele ei ole praegu seletust ega ka ilma üksikasjalik analüüs Neile on võimatu anda genoomse DNA nukleotiidjärjestusi.
Teine oluline tulemus, millel on üldine bioloogiline (ja praktiline) tähendus – genoomi varieeruvus. Üldiselt on inimese genoom väga konserveerunud. Mutatsioonid selles võivad seda kas kahjustada ja siis viia organismi ühe või teise defekti või surmani või osutuda neutraalseks. Viimased ei allu valikule, kuna neil puuduvad fenotüübilised ilmingud. Need võivad aga populatsioonis levida ja kui nende osakaal ületab 1%, siis räägivad nad genoomi polümorfismist (mitmekesisusest). Inimese genoomis on palju piirkondi, mis erinevad vaid ühe või kahe nukleotiidi võrra, kuid mida antakse edasi põlvest põlve. Ühest küljest takistab see nähtus uurijat, kuna ta peab välja selgitama, kas tegemist on tõelise polümorfismiga või on see lihtsalt sekveneerimisviga, ja teisest küljest loob see ainulaadse võimaluse üksiku organismi molekulaarseks tuvastamiseks. . Teoreetilisest vaatenurgast annab genoomne varieeruvus aluse populatsioonigeneetikale, mis varem põhines puhtalt geneetilistel ja statistilistel andmetel.
Praktilised rakendused.
Nii teadlased kui ühiskond panevad suurimad lootused võimalusele kasutada inimese genoomi järjestamise tulemusi geneetiliste haiguste ravis. Praeguseks on maailmas tuvastatud palju geene, mis põhjustavad paljusid inimese haigusi, sealhulgas selliseid tõsiseid haigusi nagu Alzheimeri tõbi, tsüstiline fibroos, Duchenne'i lihasdüstroofia, Huntingtoni korea, pärilik rinna- ja munasarjavähk. Nende geenide struktuurid on täielikult dešifreeritud ja nad ise on kloonitud. Veel 1999. aastal tehti kindlaks 22. kromosoomi struktuur ja poolte selle geenide funktsioonid. Nende defektid on seotud 27 mitmesugused haigused, sealhulgas skisofreenia, müeloidleukeemia ja trisoomia 22 – teine kõige levinum spontaanse abordi põhjus. Kõige tõhus viis Selliste patsientide ravi oleks defektse geeni asendamine tervega. Selleks on esiteks vaja teada geeni täpset lokaliseerimist genoomis ja teiseks, et geen satuks keha kõikidesse rakkudesse (või vähemalt enamusse) ja see on siis, kui kaasaegsed tehnoloogiad võimatu. Lisaks tunneb see isegi soovitud geeni, mis rakku siseneb, koheselt võõraks ja püüab sellest vabaneda. Seega saab "ravida" ainult osa rakkudest ja ainult ajutiselt. Teiseks tõsiseks takistuseks geeniteraapia kasutamisel on paljude haiguste multigeensus, s.t. nende konditsioneerimine rohkem kui ühe geeni poolt. Niisiis, massrakendus geeniteraapiat pole lähitulevikus tõenäoliselt oodata, kuigi edukad näited selline on juba olemas: raske kaasasündinud immuunpuudulikkuse all kannatava lapse seisundit oli võimalik oluliselt leevendada, sisestades talle kahjustatud geeni normaalsed koopiad. Selles valdkonnas tehakse uuringuid kõikjal maailmas ja võib-olla saavutatakse edu oodatust varem, nagu juhtus inimese genoomi järjestamisega.
Teine oluline sekveneerimistulemuste rakendusala on uute geenide tuvastamine ja nende hulgast selliste geenide tuvastamine, mis põhjustavad eelsoodumust teatud haigustele. Seega on tõendeid geneetilise eelsoodumuse kohta alkoholismile ja narkomaaniale; juba on avastatud seitse geeni, mille defektid põhjustavad ainete kuritarvitamist. See võimaldab varakult (ja isegi sünnieelselt) diagnoosida haigusi, mille eelsoodumus on juba kindlaks tehtud.
Veel üks nähtus leiab kahtlemata laialdast rakendust: avastati, et sama geeni erinevad alleelid võivad põhjustada inimeste erinevaid reaktsioone ravimitele. Farmaatsiaettevõtted kavatsevad neid andmeid kasutada ettenähtud ravimite tootmiseks erinevad rühmad patsiendid. See aitab vältida kõrvalmõjud ravi, vähendage miljoneid kulusid. Tekkimas on täiesti uus haru – farmakogeneetika, mis uurib, kuidas DNA struktuuri teatud tunnused võivad mõjutada ravi efektiivsust. Täiesti uued lähenemised loomisele ravimid, mis põhineb uute geenide avastamisel ja nende valguproduktide uurimisel. See võimaldab meil liikuda ebatõhusalt katse-eksituse meetodilt ravimite sihipärase sünteesi poole.
Genoomi varieeruvuse oluline praktiline aspekt on individuaalse tuvastamise võimalus. “Genoomilise sõrmejälgede võtmise” meetodite tundlikkus on selline, et inimestevaheliste peresidemete loomiseks täiesti kindlalt (99,9%) piisab ühest tilgast verd või süljest, ühest juuksekarvast. Pärast inimese genoomi sekveneerimist muutub see meetod, mis ei kasuta nüüd mitte ainult DNA spetsiifilisi markereid, vaid ka ühe nukleotiidi polümorfismi, veelgi usaldusväärsemaks. Genoomi varieeruvus tõi kaasa genoomika suuna – etnogenoomika. Etnilised rühmad, kes elavad Maa peal, omavad teatud etnilisele rühmale iseloomulikke grupi geneetilisi omadusi. Saadud teave võib mõnel juhul kinnitada või ümber lükata teatud hüpoteese, mis ringlevad sellistes teadusharudes nagu etnograafia, ajalugu, arheoloogia ja lingvistika. Teine huvitav suund– paleogenoomika, mis tegeleb matmispaikadest ja kalmetest leitud säilmetest eraldatud iidse DNA uurimisega.
Probleemid ja mured.
"Genoomirassi" rahastamine ja tuhandete spetsialistide osalemine selles põhines eelkõige postulaadil, et DNA nukleotiidjärjestuse dešifreerimine võib lahendada geneetika põhiprobleeme. Selgus aga, et ainult 30% inimese genoomist kodeerib valke ja osaleb arengu käigus geenide tegevuse reguleerimises. Millised on ülejäänud DNA osade funktsioonid ja kas need üldse eksisteerivad, jääb täiesti ebaselgeks. Umbes 10% inimese genoomist koosneb nn Alu-elemendid pikkusega 300 aluspaari. Need ilmusid primaatide evolutsiooni käigus tühjalt kohalt ja ainult nende seas. Kui need inimesteni jõudsid, paljunesid need poole miljoni koopiani ja jaotati mööda kromosoome kõige veidramal viisil, moodustades klompe või katkestades geene.
Teine probleem puudutab DNA kodeerivaid piirkondi endid. Puhtmolekulaarses arvutianalüüsis eeldab nende lõikude tõstmine geenide hulka puhtformaalsete kriteeriumide järgimist: kas need sisaldavad info lugemiseks vajalikke kirjavahemärke või mitte, s.t. kas neil sünteesitakse konkreetne geeniprodukt ja mis see on. Samal ajal on enamiku potentsiaalsete geenide roll, aeg ja toimimiskoht endiselt ebaselged. Venteri sõnul võib kõigi geenide funktsioonide väljaselgitamiseks kuluda vähemalt sada aastat.
Järgmiseks on vaja kokku leppida, mida panna „genoomi“ mõistesse. Sageli mõistetakse genoomi all ainult geneetilist materjali kui sellist, kuid geneetika ja tsütoloogia seisukohast ei seisne see mitte ainult DNA elementide struktuuris, vaid ka nendevaheliste seoste olemuses, mis määrab geenide toimimise ja toimimise ning kuidas neil läheb individuaalne areng teatud keskkonnatingimustes. Ja lõpetuseks ei saa mainimata jätta nn "mittekanoonilise pärilikkuse" fenomeni, mis äratas tähelepanu seoses "hullu lehma tõve" epideemiaga. Haigus hakkas Ühendkuningriigis levima 1980. aastatel pärast seda, kui lehmadele söödeti töödeldud lambapäid, mille hulka kuulusid ka lambad, kes kannatasid skreipi – neurodegeneratiivse haiguse – all. Sarnane haigus hakkas levima inimestele, kes sõid haigete lehmade liha. Avastati, et nakkustekitaja ei ole DNA ega RNA, vaid prioonid (inglise keelest prions, protein infectious particles, protein infectious particles). Tungides peremeesrakku, muudavad nad normaalsete analoogvalkude konformatsiooni. Priooninähtus on avastatud ka pärmseenest.
Seega katse esitada genoomi dekodeerimine puhtalt teadusliku ja tehnilise ülesandena on vastuvõetamatu. Vahepeal propageerivad seda seisukohta laialdaselt isegi väga autoriteetsed teadlased. Jah, raamatus Koodikoodid (Koodekside koodeks, 1993) W. Gilbert, kes avastas ühe DNA järjestuse määramise meetodi, väidab, et kogu inimese DNA nukleotiidjärjestuse määramine toob kaasa muutused meie ettekujutustes iseendast. "Ühel CD-l saab salvestada kolm miljardit aluspaari. Ja igaüks võib oma ketta taskust välja tõmmata ja öelda: "Siin see on - ma olen!" Vahepeal on vaja teada mitte ainult DNA ahela lülide järjekorda, vaid mitte ainult vastastikune kokkulepe geenid ja nende funktsioonid. Oluline on välja selgitada nendevaheliste seoste olemus, mis määrab, kuidas geenid konkreetsetes – sise- ja välistingimustes – töötavad. Lõppude lõpuks ei ole paljud inimeste haigused põhjustatud mitte geenide endi defektidest, vaid nende koordineeritud tegevuse ja nende regulatsioonisüsteemide rikkumisest.
Inimeste ja teiste organismide genoomi dekodeerimine ei ole mitte ainult toonud kaasa edusamme paljudes bioloogia valdkondades, vaid on tekitanud ka palju probleeme. Üks neist on "geneetilise passi" idee, mis näitab, kas antud inimesel on tervisele ohtlik mutatsioon. See teave on eeldatavasti konfidentsiaalne, kuid keegi ei saa garanteerida, et teave ei leki. On olemas pretsedent afroameeriklaste "geneetiliseks testimiseks", et teha kindlaks, kas nad kannavad hemoglobiini geeni, mis sisaldab sirprakulise aneemiaga seotud mutatsiooni. See mutatsioon on Aafrikas levinud malaariapiirkondades ja kui see esineb ühes alleelis, annab see kandjale resistentsuse malaaria suhtes, samas kui need, kellel on kaks koopiat (homosügootid), surevad varases lapsepõlves. 1972. aastal kulutati malaariavastase võitluse raames "sertifitseerimiseks" üle 100 miljoni dollari ja pärast programmi lõppu selgus, et a) terved inimesed, mutatsiooni kandjad, tekib süükompleks, need inimesed ei tunne end päris normaalselt ja teised hakkavad neid sellisena tajuma; b) on ilmnenud uued segregatsiooni vormid - töölevõtmisest keeldumine. Praegu eraldavad osad kindlustusfirmad vahendeid mitmete haiguste DNA-testide tegemiseks ning kui tulevased lapsevanemad, soovimatu geeni kandjad, ei nõustu rasedust katkestama ja neil on haige laps, võidakse jätta sotsiaaltoetus ilma.
Teiseks ohuks on katsed transgenoosiga, teistelt liikidelt siirdatud geenidega organismide loomine ja selliste "kimääride" levik Eestis. keskkond. Siin kujutab protsessi pöördumatus erilist ohtu. Kui tuumaelektrijaama saab sulgeda, saab DDT ja aerosoolide kasutamise lõpetada ning seejärel sealt eemaldada bioloogiline süsteem uus organism on võimatu. McClintocki poolt taimedes ja sarnastes mikroorganismide plasmiidides avastatud liikuvad geenid kanduvad looduses edasi liigiti. Geen, mis on ühele liigile kahjulik või kasulik (inimese seisukohalt), võib aja jooksul üle minna teisele liigile ja muuta selle toime olemust ettearvamatul viisil. Ameerikas on võimas biotehnoloogiafirma Monsanto loonud kartulisordi, mille rakkudes on bakterigeen, mis kodeerib toksiini, mis tapab Colorado kartulimardika vastseid. Väidetavalt on see valk inimestele ja loomadele kahjutu, kuid Euroopa riigid pole andnud luba seda sorti oma riigis kasvatada. Kartulit testitakse Venemaal. Transgeensete taimedega tehtavad katsed nõuavad katsetaimedega maatükkide kõige rangemat isoleerimist, kuid Moskva lähedal Golitsõnis asuva fütopatoloogia instituudi transgeensete taimedega kaitstud põldudel kaevasid hooldustöötajad kartulid välja ja sõid need kohe ära. Lõuna-Prantsusmaal on putukate resistentsuse geen hüpanud põllukultuuridelt umbrohtu. Teine näide ohtlikust transgenoosist on lõhe sattumine Šotimaa järvedesse, mis võtavad kaalus juurde 10 korda kiiremini kui tavaline lõhe. On oht, et need lõhed satuvad ookeani ja rikuvad teiste kalaliikide populatsiooni tasakaalu.
Inimese genoom sisaldab ligikaudu 38 000 geeni, mis esindavad üksikuid pärilikkuse ühikuid.
Sugurakkude liinid (sugu-, reproduktiiv-, iduliinirakud) sisaldavad ühte koopiat geneetilisest materjalist ja neid nimetatakse haploidseteks, somaatilised rakud (mitte-iduliini rakud) sisaldavad kahte täielikku koopiat ja neid nimetatakse diploidseteks. Geenid kombineeritakse desoksüribonukleiinhappe (DNA) pikkadeks segmentideks, mis rakkude jagunemise käigus koos valkudega moodustavad kompaktsed kompleksstruktuurid – kromosoomid. Igal somaatilisel rakul on 46 kromosoomi (22 paari autosoome ehk mittesugukromosoome ja 1 paar sugukromosoome – XY meestel ja XX naistel). Sugurakud (munad, spermatosoidid) sisaldavad 22 autosoomi, 1 sugukromosoomi, s.o kokku 23 kromosoomi. Sugurakkude liitmine viib täieliku 46 kromosoomist koosneva diploidse komplekti moodustumiseni, mis taas realiseerub embrüo rakkudes.
Inimese genoomi molekulil on kolm struktuuriplokki: pentoossuhkur (desoksüriboos), fosfaatrühm ja nelja tüüpi lämmastiku alused - puriin (adeniin ja guaniin) või pürimidiin (tüümiin ja tsütosiin). Need neli tüüpi aluseid moodustavad geneetilise koodi tähestiku. DNA põhisubühik on nukleotiid, mis koosneb desoksüriboosi molekulist, ühest fosfaatrühmast ja ühest alusest. Nad ühinevad teatud järjestuses - adeniin tümiiniga, tsütosiin guaniiniga. Erinevad pikad nukleotiidide aluste järjestused kodeerivad erinevaid valke. Üksikud kolmikud vastavad ülekande-RNA-dele, millest igaüks vastab konkreetsele aminohappele. Iga inimese genoom sisaldab umbes 3 miljardit nukleotiidipaari, mis koos kodeerivad kogu inimkeha valkude komplekti.
Vaid väike osa raku DNA-st (10% kogu DNA sisaldusest) toimib aktiivselt rakutsükli metaboolselt aktiivsel perioodil. Mõnel inaktiivsel geneetilisel materjalil võib olla oluline geeniekspressiooni reguleerimiseks või kromosoomi struktuuri ja funktsiooni säilitamiseks.
Suurem osa inimese genoomist sisaldub raku tuumades. mitokondrid ( raku organellid, mis toodavad energiat) sisaldavad oma ainulaadset genoomi. Mitokondriaalses kromosoomis on kaheahelaline ringikujuline DNA molekul, mis sisaldab 16 000 DNA aluspaari, mille järjestus on täielikult dešifreeritud. Mitokondreid moodustavaid valke saab sünteesida mitokondrites endas mitokondri genoomis sisalduva teabe põhjal või sünteesida inimese tuumagenoomis sisalduva geneetilise teabe põhjal ja transportida organellidesse. Kõik mitokondrid kanduvad edasi emalt (kuna spermatosoidid ei edasta tavaliselt mitokondreid viljastatud munarakule); ühe raku erinevate genoomidega mitokondrid esindavad emarakkude erinevaid liini, millest nad pärinevad.
Inimese genoomi struktuur ja funktsioon
Inimese genoomi põhieesmärk on struktuursete valkude ja ensüümide tootmine. See protsess hõlmab mitmeid etappe, mida nimetatakse transkriptsiooniks, töötlemiseks ja tõlkimiseks. Teabe edastamiseks "lahti harutatakse" algne DNA molekul, moodustades üheahelalise DNA, kusjuures üks või teine ahel (või mõlemad) toimib kopeerimise mallina. Kui see juhtub raku replikatsiooni ajal, kopeeritakse iga DNA ahel, moodustades kaks uut kaheahelalist tütar-DNA molekuli; seda protsessi nimetatakse replikatsiooniks. Kui protsess toimub rakutsükli metaboolselt aktiivsel perioodil, kopeeritakse ainult üks DNA ahel, moodustades üheahelalise messenger RNA (mRNA); seda protsessi nimetatakse transkriptsiooniks. Iga geeni kood transkribeeritakse DNA-st mRNA-ks, sealhulgas aminohapete (eksonite) ja eksonite (intronite) vahel paiknevate mittekodeerivate nukleotiidjärjestuste kodeerimiseks vajalik teave.
Saadud mRNA erineb DNA-st, kuna see sisaldab desoksüriboosi asemel riboosi ja tümiini asemel pürimidiinalust uratsiili. Enne tuumast väljumist läbib primaarne mRNA transkript töötluse, mille käigus eemaldatakse mRNA molekulist mittekodeerivad intronipiirkonnad ning ülejäänud kodeerivad piirkonnad-eksonid ühendatakse üheks ahelaks, moodustades funktsionaalse mRNA, mis seejärel migreerub tsütoplasmasse. , kus tõlge toimub. Translatsiooni ajal reguleerib mRNA valgu tootmist ribosoomil, moodustades komplementaarsed sidemed kolme nukleotiidi, mida nimetatakse koodoniteks, ja kolme täiendava nukleotiidi vahel ülekande-RNA molekulis, mida nimetatakse antikoodoniteks. Kui ribosoom liigub mööda RNA-d koodonist koodonini, ühendavad ensüümid tRNA molekulidega seotud külgnevaid aminohappeid, moodustades kovalentseid peptiidsidemeid. Polüpeptiidahelate ja lõpuks moodustunud valkude struktuuri määravad mRNA nukleotiidjärjestused.
"Täna, kümme aastat pärast inimgenoomi projekti lõpuleviimist, võime öelda: bioloogia on palju keerulisem, kui teadlased varem ette kujutasid." Erica Check Hayden kirjutab Nature Newsi 31. märtsi numbris ja Nature 1. aprilli numbris.1
Transkriptsiooniprojekt inimese genoom sai kahekümnenda sajandi lõpu üheks suurimaks teadussaavutuseks. Mõned võrdlevad seda Manhattani projektiga (USA tuumarelvade arendamise programm) või Apollo programmiga (mehitatud kosmoselennud NASA). Varem peeti DNA tegelastelt järjestuste lugemist igavaks ja vaevarikkaks tööks. Tänapäeval on genoomi dešifreerimine midagi loomulikku. Kuid uute andmete ilmnemisega mitmesuguste organismide genoomide kohta - pärmist kuni neandertallasteni, sai selgeks: "Kuna järjestamine ja muud arenenud tehnoloogiad pakuvad meile uusi andmeid, kasvab bioloogia keerukus meie silme all.", kirjutab Hayden.
Mõned avastused olid üllatavalt lihtsad. Geneetikud lootsid leida inimese genoomist 100 tuhat geeni, kuid need osutusid umbes 21 tuhandeks. Kuid üllatuseks avastasid teadlased koos nendega ka teisi abimolekule – transkriptsioonifaktoreid, väikseid RNA-sid, regulaatorvalke, mis aktiivselt ja omavahel seotud toimima vastavalt skeemile, mis mulle lihtsalt pähe ei mahu. Hayden võrdles neid Mandelbroti fraktaalgeomeetrias, näidates bioloogiliste süsteemide veelgi sügavamat keerukust.
"Alguses arvasime, et signaalimisrajad on üsna lihtsad ja arusaadavad,ütleb Ontario Toronto ülikooli bioloog Tony Pawson. -Nüüd saame aru, et teabe edastamine rakkudes toimub läbi terve infovõrgu, mitte mööda lihtsaid, eraldiseisvaid teid. See võrk on palju keerulisem, kui me arvasime."
Hayden tunnistab, et "rämps-DNA" mõiste on puruks löödud. Mis puudutab ideed, et geeniregulatsioon on otsene ja lineaarne protsess, s.t. geenid kodeerivad regulatoorseid valke, mis kontrollivad transkriptsiooni, märkis ta: "Vaid kümme aastat pärast genoomset bioloogia ajastut on selle arusaama kaotanud." "Bioloogia uus ülevaade mittekodeeriva DNA maailmast, mida kunagi nimetati rämps-DNA-ks, on nii põnev kui ka segadusse ajav." Kui see DNA on rämps, siis miks? Inimkeha transkribeerib 74–93% sellest DNA-st? Nende mittekodeerivate piirkondade poolt toodetud väikeste RNA-de rohkus ja nende üksteisega suhtlemine tuli meile täieliku üllatusena.
Kõige selle mõistmine hajutab osa dešifreerimisprojekti esialgsest naiivsusest. inimese genoom. Teadlased kavatsesid "avage saladused kõigest alates evolutsioonist kuni haiguste tekkeni". Teadlased lootsid leida vähiravimi ja jälgida geneetilise koodi kaudu evolutsiooni teed. Nii oli see 1990. aastatel. Bioloog-matemaatik Pennsylvania ülikoolist (Philadelphia) Joshua Plotkin ütles: "Nende erakordsete regulatoorsete valkude olemasolu näitab, kui uskumatult naiivne on meie arusaam põhiprotsessidest, näiteks sellest, kuidas rakk tööle hakkab ja lõpetab.". Princetoni ülikooli (New Jersey) geneetik Leonid Kruglyak ütleb: "On naiivne arvata, et mis tahes protsessi (olgu see bioloogia, ilmaennustamine või mis tahes muu) mõistmiseks peate lihtsalt võtma tohutu hulga andmeid, käivitama need läbi andmeanalüüsiprogrammi ja mõistma, mis protsessi käigus toimub.".
Mõned teadlased otsivad siiski keerulistes süsteemides lihtsust. Ülalt-alla analüüsi põhimõtetega püütakse luua mudeleid, milles põhilised võrdluspunktid paika loksuvad.
Uus distsipliin" Süsteemibioloogia" on loodud selleks, et aidata teadlastel mõista olemasolevate süsteemide keerukust. Bioloogid lootsid, et kui loetleda kõik interaktsioonid p53 valgu, raku või rakkude rühma vahel ja seejärel tõlkida need arvutusmudelisse, siis suutma mõista, kuidas kõik bioloogilised süsteemid töötavad.
Tormilistel postgenoomika aastatel on süsteemibioloogid käivitanud tohutul hulgal sellele strateegiale tuginevaid projekte: nad on püüdnud luua selliste süsteemide bioloogilisi mudeleid nagu pärmirakk, E. coli, maks ja isegi "virtuaalne inimene". .” Praegu on kõik need jõupingutused tabanud sama teetõket: iga mudelis sisalduva interaktsiooni kohta on võimatu koguda kogu asjakohast teavet.
P53 valgu toimimisviis, millest Hayden räägib, on imeline näide ootamatu keerukus. 1979. aastal avastatud p53 peeti algselt pigem vähi promootoriks kui vähi supressoriks. "Vähesid teisi valke on põhjalikumalt uuritud kui p53.", märkis teadlane. "P53 valgu ajalugu osutus siiski palju keerulisemaks, kui me alguses arvasime.". Ta paljastas mõned üksikasjad:
"Teadlased teavad nüüd, et p53 seondub tuhandeid krunte DNA ja mõned neist osadest on tuhanded teiste geenide aluspaarid. See valk mõjutab rakkude kasvu, surma ja struktuuri, samuti DNA paranemist. Samuti seondub see paljude teiste valkudega, mis võivad selle aktiivsust muuta, ja neid valgu-valgu interaktsioone saab reguleerida keemiliste modifikaatorite, nagu fosfaat- ja metüülrühmad, lisamisega. Protsessi kaudu, mida nimetatakse alternatiivseks splaissimiseks, saab p53 valku omandada üheksa erinevad vormid , millest igaühel on oma tegevus ja keemilised modifikaatorid. Bioloogid mõistavad nüüd, et p53 valk on seotud vähiga mitteseotud protsessidega, nagu viljakus ja varajane elu. embrüo areng. Muide, on täiesti kirjaoskamatu püüda mõista p53 valku üksi. Sellega seoses on bioloogid läinud üle p53 valgu interaktsioonide uurimisele, nagu on näidatud piltidel kastide, ringide ja nooltega, mis sümboliseerivad selle keerulist ühenduste labürinti.
Interaktsiooniteooria – uus paradigma, mis asendas ühesuunalise lineaarne diagramm"geen - RNA - valk". Seda skeemi nimetati varem geneetika keskseks dogmaks. Nüüd tundub kõik uskumatult elav ja energiline koos promootorite, blokaatorite ja interaktoomide, ahelatega tagasisidet, edasisuunamisprotsessid ja "arusaamatult keerulised signaaliülekande teed." "P53 valgu lugu on järjekordne näide sellest, kuidas bioloogide arusaam genoomiajastu tehnoloogiate tulekuga muutub.", märkis Hayden. "See laiendas meie arusaamist teadaolevatest valkude interaktsioonidest ja häiris vanu ideid signaaliülekande radade kohta, kus valgud nagu p53 käivitasid konkreetse allavoolu järjestuste komplekti."
Bioloogid on teinud levinud vea, arvates, et rohkem teavet toob rohkem mõistmist. Mõned teadlased jätkavad endiselt tööd "alt-üles", uskudes, et kõige aluseks on lihtsus, mis varem või hiljem ilmneb. "Inimesed on harjunud asju keeruliseks tegema", märkis üks teadlane Berkeley linnast. Samal ajal tegi üks teine teadlane, kes plaanis 2007. aastaks paljastada pärmseene genoomi ja selle seoseid, oli sunnitud oma plaane mitmeks aastakümneks edasi lükkama. On selge, et meie arusaam jääb väga pealiskaudseks. Hayden tegi järelduse: "ilus ja salapärased struktuurid bioloogiline keerukus (nagu näeme Mandelbroti komplektis) näitab, kui kaugel need on lahendusest.".
Kuid keerukuse paljastamine on ka olemas helge pool. Californias Lawrence Berkeley riikliku labori vähiuurija Mina Bissell tunnistab: „Prognoosid, et projekt inimese genoomi dešifreerimine aitab teadlastel lahendada kõik saladused, viis mind meeleheitele. Hayden ütleb: "Kuulsad inimesed ütlesid, et pärast seda projekti saab neile kõik selgeks". Kuid tegelikkuses aitas projekt ainult seda mõista "Bioloogia on keeruline teadus ja see teebki selle ilusaks.".
Lingid:
- Erica Check Hayden, "Inimese genoom kümne aastaga: elu on väga keeruline", ajakiri Loodus 464, 664-667 (1. aprill 2010) | doi: 10.1038/464664a.
Kes ennustas keerukust: darvinistid või intelligentse disaini pooldajad? Sa juba tead vastust sellele küsimusele. Darvinistid on ikka ja jälle näidanud, et nad eksivad selles küsimuses. Nende arvates on elul lihtne päritolu (Väike soe tiik, milles ujuvad Darwini unenäod). Varem uskusid nad, et protoplasma on lihtne aine ja valgud lihtsad struktuurid ja geneetika on lihtne teadus (mäletate Darwini pangeene?). Nad uskusid, et geneetilise informatsiooni ülekandmine ja DNA transkriptsioon on lihtsad protsessid (keskdogma) ning geneetilise koodi päritolus pole midagi keerulist (RNA maailm ehk Cricki "külmutatud juhtumi" hüpotees). Nende arvates on võrdlev genoomika lihtne geneetika haru, mis võimaldab meil jälgida elu arengut geenide kaudu. Elu on nende arvates mutatsioonide ja loodusliku valiku prügimägi ( vestigiaalsed organid, rämps-DNA). See on lihtne, lihtne, lihtne. Lihtsad...