Изучены ли уже геномы других живых существ? Учёные
advertisement
39 Изучены ли уже геномы других живых существ? Учёные определили последовательность нуклеотидов в геномах тысячи других живых существ, включая шимпанзе, кошек, мышей, дрозофил, круглых глистов, дрожжей и множества бактерий. При сравнении геномов становится ясно, насколько все организмы связаны между собой, и появляется возможность лучше изучить влияние генов. Дрозофила Облысение у мыши вызвано мутировавшим геном. Что такое «мусорная ДНК»? Проект «Геном человека» показал, что гены, в которых хранятся закодированные инструкции для производства белка (см. стр. 37), составляют практически все геномы. Почти во всех геномах есть некодирующая ДНК. Изначально она называлась «мусорной ДНК», потому что считалась бесполезной. Сейчас учёные выяснили, что некодирующая ДНК может контролировать гены. Другие её части включают в себя неработоспособные гены — остатки от вирусов, атаковавших наших предков, и повторяющиеся последовательности нуклеотидов, которые хранят сведения в ДНК (см. стр. 40–41). Что делает геном уникальным? Различие в геномах двух людей составляет примерно 1 нуклеотид из 1000. Эти различия появляются из-за ошибок при копировании ДНК во время деления клеток. Ошибки вызывают мутации — изменения в последовательности нуклеотидов. Они могут быть вызваны и внешними факторами, например, химическим заражением. Большинство мутаций происходят в некодирующих ДНК. Они могут повлиять на гены отрицательно (см. стр. 80—81) или положительно, а могут вообще не повлиять. В 2008 году с целью изучения последовательности ДНК у разных людей по всему миру был запущен проект «1000 геномов». 40 ДНК и отпечатки пальцев Едва ли существует разница между последовательностью нуклеотидов в твоей ДНК и кого бы то ни было еще. Некодирующая ДНК имеет гораздо больше вариаций, именно поэтому на её основе берутся отпечатки пальцев. Кто придумал брать отпечатки пальцев? В 1984 году британский учёный Алек Джеффрис сделал открытие, что совокупность всех вариаций некодирующей ДНК одного человека уникальна и не совпадает у других людей. Именно так появилась идея брать отпечатки пальцев. Изначально, по задумке Джеффриса, отпечатки пальцев выглядели как тёмные линии. Современные же данные выводятся на компьютер в графическом виде. 41 Можно ли определить преступника по отпечаткам пальцев? У всех людей разные отпечатки пальцев. Ты оставляешь свои отпечатки на любом предмете, к которому прикасаешься. Если оставить отпечатки пальцев на месте преступления, то виновность будет легко доказана. Отпечатки уникальны для каждого человека, и чтобы их определить, достаточно всего пары клеток. Чтобы найти преступника или оправдать невиновного, следователи сравнивают найденный отпечаток с отпечатками подозреваемых. 1 6 2 5 3 4 Место преступления 1. Клетки кожи отслаиваются и остаются на предметах, когда до них дотрагиваются. 2. Слюна, оставшаяся на еде или чашках, содержит клетки преступника. 3. Кровавое пятно на ткани содержит белые кровяные клетки — лейкоциты. 4. В волосах, оставленных на месте преступления, есть живые клетки. 5. Судебно-медицинский эксперт изучает образцы с места преступления. 6. Учёный опускает образец в колбу для анализа. 42 Насколько же мы похожи? Мы выглядим по-разному, но если посмотреть наши ДНК, то мы все очень похожи. У любых двух людей 99,9% нуклеотидных последовательностей ДНК в геномах совпадают (у близких родственников — 99,95%). Оставшаяся 0,1% нуклеотидов — около 3 миллионов, различается и используется для распознавания отпечатков пальцев или профиля ДНК и определения родства. Семейные узы Ты уже узнал, насколько отпечатки пальцев важны при раскрытии преступлений. Но они также могут раскрыть ещё несколько загадок! Ты можешь проверить, является ли тот или иной человек твоим родственником, или узнать, кто были твои предки. Я Папа Мама Бабушка с дедушкой Прабабушка и прадедушка Прабабушка и прадедушка Фамильное древо показывает кровное родство между родственниками одной семьи. Девочка на вершине дерева унаследовала половину своих ДНК от мамы и половину от папы, а те, в свою очередь, по половине от своих родителей. Дедушка Бабушка Прабабушка и прадедушка Прабабушка и прадедушка 43 Кто родители? Чтобы доказать родство родителей и детей, используются сравнение профилей ДНК — то есть последовательностей ДНК каждого человека. Хромосомы детей, унаследованные от матери или отца, содержат последовательность некодирующих ДНК, которая называется короткими тандемными повторами (КТП). КТП уникальны для каждого человека. Если профиль ДНК показывает, что КТП в материнских и отцовских хромосомах совпадают с КТП ребёнка, значит, они действительно кровные родственники. профиль ДНК папы профиль ДНК ребёнка Что такое митохондриальная ДНК? Митохондрии — это крошечные клеточные структуры, которые вырабатывают энергию (см. стр. 32). Обычно они имеют свою ДНК, которая называется митохондриальной ДНК, или мтДНК, и передаётся от матери ребёнку без какихлибо изменений в своей структуре. Женщины, состоящие в родстве, имеют одинаковые мтДНК-профили. Такие профили служат для определения родства через многие поколения Нить мтДНК (выделена красным) (см. стр. 49). Как Y-хромосома помогает профиль ДНК в составлении мамы фамильного древа? Наши 23 пары хромосом (см. стр. 34) включают в себя одну пару половых хромосом, состоящую из X-хромосомы и либо второй X (женской), либо Y-хромосомы (мужской). Y-хромосома передается от отца сыну и остаётся неизменной, поэтому в профилях ДНК у них одинаковые Y-хромосомы. У двух неродственных мужчин профили по Y-хромосомам отличаются из-за разницы в некодирующей ДНК. Человеческие Х (слева) и Y (справа) половые хромосомы Каким образом мтДНК «воскрешает» историю? Поскольку мтДНК живёт тысячи лет, учёные используют её, чтобы сравнивать современного человека и его далёких предков. К примеру, в 1996 году было обнаружено, что некоторые жители английской деревни Чеддер являются потомками Чеддарского человека, чей девятитысячелетний скелет был найден в одной из местных пещер. Учёные сравнили мтДНК местных жителей с мтДНК Чеддарского человека, взятой из его зубов, и обнаружили их родство по женской линии. Скелет Чеддарского человека 44 Опознание погибших По профилю ДНК возможно установить личности погибших, сравнив их ДНК с ДНК их живых родственников. Очень важную роль в этом деле играет мтДНК (см. стр. 43), потому что она передаётся без каких-либо изменений по материнской линии и живёт годами в костях и зубах. Взрыв башенблизнецов в Нью-Йорке Раскопки братской о могилы в се, е Фромелл я и Франц Авс трали йские солдаты п еред боем Какая связь между Первой мировой войной и ДНК? В июле 1916 года во время битвы при Формеллесе, на севере Франции, погибли более 2000 австралийских и британских солдат. Многих похоронили в безымянных братских могилах, одна из которых была обнаружена в 2008 году. Останки солдат были опознаны по найденным вещам, таким как армейские жетоны. Остальных опознали благодаря сравнительному анализу мтДНК и Y-хромосом солдат и их родственников. гли Как ДНК-профили помо после теракта в Нью-Йорке? 11 сентября 2001 года террористы захватили два пассажирских самолёта и направили их в здания а Всемирного торгового центр го в Нью-Йорке, в результате че к. ве ло че погибли более 2700 С помощью профилей ДНК ртв, смогли опознать многих же а значит, их останки вернули родственникам, чтобы те их похоронили подобающим образом. рской Останки ца и ь сем Как анализ мтДНК помог разгадать одну из загадок истории России? Во время революции 1917 года были расстреляны царь Николай II и его семья. Место их захоронения обнаружили лишь в 1991 году. Учёные смогли установить личность его детей и жены Александры с помощью сравнительного анализа мтДНК. Принц Филипп, муж британской королевы Елизаветы II, — родственник Романовых. Его мать — родная сестра Александры Романовой, жены Николая II. Царь Николай II со своей семьей, 1913 год Американ ский преступни к Джесси Дж еймс Правда ли, что Джесси Джеймс умер в 1882 году? Объявленный вне закона убийца Джесси Джеймс умер в 1882 году… или не умер? Ходили слухи, что его смерть была инсценирована и что вместо него похоронили совсем другого человека. В 1995 году был проведён анализ мтДНК, взятой из зубов. Сравнив его мтДНК с мтДНК его родственников, учёные доказали, что это действительно был Джесси!
