FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September 25 – October 11
176 cities
6-8 октября 2017
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
сентябрь–ноябрь 2016
Нулевое сентября, Открытая академия,
МВДЦ «Сибирь», СФУ
6-8 октября 2017
Самарский университет

Геном и постгеном

В первом десятилетии XXI века ученые завершили расшифровку человеческого генома. Это был самый масштабный проект за всю историю биологии. Наступившую эпоху уже окрестили «постгеномной эрой». От  одного-единственного генома теперь перешли к массовым расшифровкам. Стало возможным конструировать персональные лекарства и выяснять причины непонятных заболеваний

Вашингтон. Восточный зал Белого дома. Вспышки фотокамер. Высокопоставленные гости в ожидании. Президент США Билл Клинтон готовится произнести речь. Рядом с ним два человека, которых публика тщетно пытается узнать в лицо, — это не политики, не дип­ломаты, не бизнесмены. Наконец Клинтон открывает церемонию: «Сегодня мы изучаем язык, посредством которого Бог создал жизнь. И мы испытываем еще большее благоговение перед сложностью и дивной красотой драгоценнейшего и священнейшего из Его даров…» Речь идет о проекте по расшифровке генома человека. А два человека рядом с президентом — это Фрэнсис Коллинз, руководитель международного проекта «Геном человека», и его конкурент Крейг Вентер, глава частной компании, проводившей аналогичные исследования.

 
 

Проект «Геном человека» завершался минимум трижды. Первый раз это случилось в июне 2000 года, когда президент США Билл Клинтон и премьер-министр Великобритании Тони Блэр объявили, что расшифровка генома в целом закончена, но пока в черновом варианте. Второй раз представители Национального института исследований человеческого генома США сообщили об этом в апреле 2003 года. Ученые — люди тщеславные, им очень хотелось завершить проект к 50-летию публикации статьи Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика о структуре молекулы ДНК (именно там она впервые была изображена в виде двойной спирали), которая появилась в Nature в апреле 1953 года и с которой началась эпоха молекулярной генетики.

2003-й и поныне считается годом окончания проекта, хотя ничего особенного тогда не произошло, а последовательности отдельных участков ДНК публиковались еще три года. В мае 2006-го в печати появилась расшифровка хромосомы № 1, последней в списке. Формально на этом проект и завершился, хотя осталось непрочитанным еще около процента последовательностей, которые очень сложно идентифицировать современными способами.

Геном человека химически устроен просто. Есть хромосомы, в основе каждой из них — молекула ДНК, состоящая из повторяющихся элементов. Элементов этих, в свою очередь, четыре вида, называются они нуклеотидами. Нуклеотиды — буквы генетического языка — связываются друг с другом в цепочки, каждая такая цепочка и есть наша ДНК. Прочитать геном — значит определить последовательность всех нуклеотидов, что и было сделано для одного «модельного» генома.

Итак, что же мы имеем по окончании самого грандиозного проекта в биологии стоимостью около 3 млрд долларов, примерно по доллару на каждую прочитанную генетическую «букву» в цепочке нуклеотидов продолжительностью в 16 лет? Мы узнали, что в геноме 20–25 тысяч генов, определили около 2 тысяч мутаций, ответственных за болезни, поняли, что люди отличаются друг от друга всего 0,1% генома, то есть разница между двумя особями составляет 3 миллиона нуклеотидов, и теперь учимся расшифровывать геномы все быстрее и дешевле.

Донорами ДНК в проекте «Геном человека» стали десятки людей — чьи конкретно хромосомы пошли в дело, хранится в тайне (по слухам, это был геном одного мужчины). Неизвестны имена доноров и в частном проекте компании Celera Genomics, сделавшей ту же работу в десять раз дешевле — за 300 млн долларов. Но уже в 2007 году научный руководитель Celera Genomics Крейг Вентер опубликовал последовательность собственного генома, определенную всего за миллион долларов.

Началась гонка под девизом: «Один геном за одну тысячу долларов». Сейчас в ней участ­вуют сотни лабораторий по всему миру, и цену уже удалось сбить до десятков тысяч «за штуку». По идее, к концу следующего года научный мир должен прочитать около 30 тысяч индивидуальных геномов, что позволит сравнить генетику разных людей по множеству пара­метров. Например, определить, от чего зависят психические заболевания, устойчивость к болезням, умственные и физические способности… Наступает эпоха детального знания о том, какие болезни нам угрожают, как корректировать питание, нагрузки, как развивать детей и в какую сторону.

Теоретически возможно даже конструирование нужных качеств и искусственное внесение их в организм. Но большинство серьезных ученых утверждают, что думать об этом пока рано. Впрочем, здесь полезно вспомнить, что классик атомной физики Резерфорд незадолго до смерти сказал, что ядерная энергия в лучшем случае найдет практическое применение лет через двести. Атомную бомбу взорвали через восемь лет.

Экологическое топливо

Скорость еще не набрана

 

 реп 49 Фото: UPI/GAMMA/EYEDEA PRESSE/EAST NEWS; DPA/PHOTAS; SPL/EAST NEWS
ФОТО: UPI/GAMMA/EYEDEA PRESSE/EAST NEWS; DPA/PHOTAS; SPL/EAST NEWS

 

Немецкий изобретатель Кристиан Кох создал технологию, позволяющую перерабатывать в дизельное топливо бытовые и сельскохозяйственные отходы. По его словам, для заправки автомобиля можно использовать что угодно, включая трупы домашних животных. Скажем, на сто километров пробега потребуется примерно четыре дохлых кота средней упитанности.

Создание экологически чистого транспорта в этом десятилетии считалось одной из ключевых задач, потому что ее решение позволило бы одновременно сделать воздух городов менее грязным, затормозить развитие парникового эффекта и ликвидировать зависимость от поставщиков нефти. Каждый год автоконцерны обещали нам настоящий «зеленый» кар на альтернативном топливе — на чистом водороде, солнечных батареях и так далее.

Относительно успешно пошло дело с этанолом, на котором ездят уже миллионы машин. Считается, что он куда экологичнее обычного бензина. Вот только получают этанол чаще всего из сахарного тростника, а чтобы вырастить его, нужно вырубать леса. А от их вырубания экология явно не становится лучше.

Сейчас в моде гибридные автомобили, у которых один двигатель работает на электричестве, а другой — на бензине. Но, как показывает десятилетняя практика компании Toyota, на их массовую популярность рассчитывать не стоит. Концерн потратил миллиарды долларов и десяток лет на создание гибридного Prius. А в итоге покупают его в основном американцы и японцы. В этом году, по подсчетам Toyota, удалось продать чуть больше 400 тысяч машин.

Генная инженерия

ГМО бояться поздно

 

 реп 49 Фото: UPI/GAMMA/EYEDEA PRESSE/EAST NEWS; DPA/PHOTAS; SPL/EAST NEWS
ФОТО: UPI/GAMMA/EYEDEA PRESSE/EAST NEWS; DPA/PHOTAS; SPL/EAST NEWS

 

«Соль поваренная. Пищевая. Выварочная. Не содержит ГМО» — в этой этикетке маркетологи используют один из самых массовых потребительских страхов минувшего десятилетия: страх перед трансгенными продуктами.

Рассказать, чем генетически модифицированная картошка отличается от обычной, может даже ребенок, особенно если у него папа биолог: ученые взяли кусочек ДНК одного организма, встроили его в ДНК другого организма и получилось что-то третье, с новыми свойствами. Например, картошка, которую не жрет колорадский жук. Урожайность повышается, бороться с жуком больше не надо, на вкусе картошки новый ген не отражается.

Их оппоненты из Гринписа утверждают, что для такой картошки без всякой помощи генных инженеров обязательно появится свой колорадский жук. То есть природа даст адекватный ответ на ухищрения науки. Кроме того, чужой ген в картошке может вызвать у человека аллергическую реакцию или еще что похуже.

С момента первых ГМО-посевов прошло ровно столько времени, чтобы польза таких мутаций стала очевидна, а вред — сомнителен. И похоже, что бояться ГМО в любом случае уже поздно. Устойчивые к вредителям или гербицидам сорта сои, кукурузы, риса, сахарной свеклы бодро шагают по планете, дают высокие урожаи и используются все более активно. Уже 14 стран выращивают на своих полях злаки и овощи, содержащие чужой ген.

Стволовые клетки

Вырастить все что хочешь

 

 реп 49 Фото: UPI/GAMMA/EYEDEA PRESSE/EAST NEWS; DPA/PHOTAS; SPL/EAST NEWS
ФОТО: UPI/GAMMA/EYEDEA PRESSE/EAST NEWS; DPA/PHOTAS; SPL/EAST NEWS

 

Профессор Шинья Яманака из Киото изучал эмбриональные стволовые клетки. Однажды он зашел в клинику к своему другу, и тот показал ему под микроскопом законсервированный человеческий зародыш.

«Тогда я увидел, что, в сущности, разница между этим эмбрионом и моими дочерьми очень небольшая, — цитировала слова профессора The New York Times. — И я понял, что нам нельзя разрушать эмбрионы для исследований. Должен быть другой путь». Через восемь лет, в 2006 году, Шинья Яманака опуб­ликовал результаты первого в истории медицины «перепрограммирования» обычных клеток в стволовые. С тех пор исследователи всего мира изобретают все новые способы превратить обычную клетку в стволовую, из которой можно вырастить любую ткань.

Нужно это, чтобы создать наконец новую медицину — выращивать органы, залечивать повреждения, вносить с клетками недостающие гены или просто улучшать человеческое тело. А все началось с простого взгляда в окуляр микроскопа. Но это был взгляд неравнодушного человека.

 

Хроника расшифровки генома

1953

Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик определили структуру ДНК, в генетике началась новая эпоха: молекулярные исследования

1977

Фредерик Сэнгер разработал метод секвенирования ДНК — чтения нуклеотидных последовательностей

1986

Министерство энергетики США анонсирует пилотный проект по подготовке к расшифровке генома

1990

Формальное начало 15-летнего проекта «Геном человека»: помимо США его участниками стали Великобритания, Франция, Германия, Япония, Китай и Индия; начало генетического картирования

1992

Опубликованы первые карты генома с невысоким разрешением

2000

Президент США Билл Клинтон и премьер-министр Великобритании Тони Блэр торжественно объявили о черновом завершении проекта

2003

Закончена расшифровка 95% ДНК

2006

Прочитано 99% ДНК человека, опубликованы данные по последней хромосоме

2007

Расшифровка первого индивидуального генома — Крейга Вентера

2008

Прочитан второй индивидуальный геном — Джеймса Уотсона

2010

К концу года расшифровано около 3 тысяч индивидуальных геномов

2011

Будет прочитано 30 тысяч геномов

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук