В Пермском политехе объяснили, как по ДНК раскрыть тайны ваших далеких предков

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — это молекула, хранящая генетическую информацию. Она представляет собой двойную спираль, состоящую из двух длинных цепей, каждая из которых образована повторяющимися звеньями — нуклеотидами. Первооткрывателем ДНК стал химик Фридрих Мишер, который в 1869 году выделил нуклеин. После него дело продолжили ученые из Англии и США.

Как можно получить ДНК

«В клетках живых организмов ДНК находится в комплексе со специальными белками, образуя структуры, называемые хромосомами. Они располагаются в ядре, цитоплазме или белковой оболочке — капсиде, все зависит от вида организма», — поясняет Анна Ахова.

Генетики изучают как ДНК, находящуюся в ядре клетки (основное хранилище генетической информации), так и ДНК митохондрий — особых органелл, отвечающих за выработку энергии в клетке. Важно, что митохондрии передаются детям только от матери и содержат собственную ДНК, которую можно использовать для генеалогических исследований.

По словам Анны Аховой, удобнее всего выделить ДНК из крови, слюны и соскоба с внутренней стороны щеки. Однако получить генетическую информацию о человеке или животном также возможно, изучив кости, зубы или волосы с луковицей.

Правда ли, что можно определить ДНК человека по отпечаткам пальцев или остаткам слюны на бокале? По словам ученых, современные методы позволяют это сделать. Благодаря науке теперь можно получить копии ДНК организма всего лишь из одной клетки. Такие технологии разрабатывают, чтобы как можно детальнее изучать реакции — например, причины возникновения устойчивости к терапии против рака.

Однако, несмотря на огромный потенциал, существующие методы пока не обеспечивают достаточную точность, говорит Анна Ахова.

Существуют ли генетические клоны

В молекуле ДНК заключены все сведения о строении и функционировании организма. Эта информация передается от родителей к потомкам, поэтому ее называют наследственной. В молекуле ДНК находятся гены, в них зашифрована информация о строении конкретных белков.

Когда нарушаются сложные процессы внутри ДНК, то молекула мутирует. Это может вызывать различные заболевания или приводить к появлению новых признаков. По словам ученых, мутации могут возникать спонтанно (например, из-за ошибок репликации или репарации ДНК) или под воздействием внешних факторов (химических веществ, излучения).

«Каждый человек обладает уникальным набором генов, полученных от родителей. В момент слияния половых клеток формируется уникальный генетический комплекс, определяющий индивидуальные особенности организма, — отмечает Анна Ахова.

Кстати, рождение однояйцевых близнецов можно назвать примером естественного клонирования, однако такие люди или животные — это клоны друг друга, а не родительского организма. Такие близнецы имеют практически идентичную ДНК, хотя возможны индивидуальные мутации.

Полная идентичность даже у однояйцевых близнецов невозможна, поскольку каждый эмбрион получает уникальную часть яйцеклетки и, соответственно, различные регуляторные факторы, влияющие на активность генов и развитие организма, говорят ученые.

Как ДНК раскрывает тайны предков

С помощью ДНК-анализа мы можем узнать последовательность нуклеотидов в геноме конкретного человека — это необходимо для установления родословной.

Геном человека состоит из 23 пар хромосом. Одна хромосома в каждой паре наследуется от отца, а другая — от матери.

«В процессе удвоения ДНК при делении клеток происходит рекомбинация — хромосомы обмениваются участками, поэтому человеческая ДНК представляет собой мозаику из материнской и отцовской ДНК. Исключениями являются Y-хромосома, которая передается мужчинам только от отца, и митохондриальная ДНК (мтДНК), которая наследуется и мужчинами и женщинами от матери», — поясняет Лариса Нестерова.

Эти участки генома передаются в ряду поколений практически в неизменном виде. В составе Y-хромосомы и мтДНК выделяют сотни отдельных генетических маркеров, последовательности которых сравнивают с последовательностями, характерными для различных популяций людей по всему миру. На основании этой схожести и определяют, к какой гаплогруппе относится конкретный человек.

Что такое зеркальная ДНК

Многие молекулы, в том числе и ДНК, обладают хиральностью — невозможностью совместить в пространстве молекулу с ее зеркальным изображением (как, например, невозможно идеально сопоставить две руки).

То есть молекулы могут быть правосторонними (D) и левосторонними (L). У всех организмов на нашей планете в состав белков входят L-аминокислоты, а в состав ДНК — D-нуклеотиды, которые как раз и отвечают за эту разницу.

Однако живой организм может быть «односторонним», говорят ученые. Они полагают, что подобные формы жизни есть на других планетах, а также их возможно создать в лаборатории на Земле.

Экспертам уже удалось искусственно синтезировать L-ДНК и D-белки. Чтобы оживить эту «зеркальную» клетку, необходимо запустить «транспорт» — рибосомы.

«Зеркальные белки не будут вызывать иммунный ответ в нашем организме и разрушаться нашими ферментами, что делает перспективным их использование в качестве терапевтических препаратов», — говорит Анна Ахова.

Но создание зеркальных микроорганизмов вызывает огромные опасения, поскольку они могут не распознаваться нашей иммунной системой как вредоносный объект, а также могут вытеснить обычную жизнь, поскольку для них не существует конкурентов и потребителей.