генной хирургии, а точнее – генной трансплантологии создан и применяется на практике, осталось только доработать его.
Лечение болезни заменой «дефектного» мутировавшего гена на полноценный будет наиболее эффективным из всех способов лечения, поскольку оно позволит устранять самую что ни на есть первопричину болезни.
Генная карта позволяет создавать клеточные модели для экспериментального изучения различных заболеваний, причем эти модели будут абсолютно точными. Даже не зная всех аспектов клинической апробации нового лекарственного препарата, можно понять насколько исследования с участием людей сложнее, дороже (а зачастую и длительнее), чем «точечные» исследования на клетках. А ведь генная карта также позволяет создавать полноценные компьютерные модели!
Короче говоря, не зря ученые в течение четырнадцати лет совместными усилиями расшифровывали геном человека и продолжают уточнять полученную информацию до сих пор. Мало какое знание о человеческом организме может сравниться по своей значимости с расшифрованным геномом.
Продолжительность расшифровки генома может удивить непосвященных. Четырнадцать лет? Да еще и в лабораториях разных стран? Это при современных-то возможностях науки? Чем они там на самом деле занимались? Бюджеты попиливали втихаря?
Не попиливали, не волнуйтесь. Работали не покладая рук. В разных лабораториях, в разных странах. И то, что уложились с расшифровкой в четырнадцать лет – это просто подвиг. Даже при современных возможностях науки?
Дело в том, что микроскоп, даже самый наисовременнейший, является плохим помощником в деле расшифровки генома. Кое-какую информацию современные электронные микроскопы ученым дали, но объем и значимость этой информации можно сравнить с картой, созданной древнегреческим ученым Клавдием Птолемеем во втором веке до нашей эры.
Раскройте современный атлас и сравните то, что увидите, с картой Птолемея. Вроде бы контуры похожи, но далеко не совсем. И мелких деталей на карте Птолемея не разглядеть…
Электронная микроскопия – всего лишь один из методов картирования генов, причем не самый главный. Впрочем, самого главного метода в картировании и не существует.
Методы картирования делятся на три группы. К физическим методам, помимо электронной микроскопии, относится электрофорез – направленное движение заряженных коллоидных частиц или ионов под действием внешнего электрического поля. Электрофорез позволяет разделять нуклеиновые кислоты и белки на фракции, поскольку молекулы с различным весом под воздействием тока движутся с различной скоростью. Метод электрофореза весьма чувствителен и подходит не только для разделения смесей, но и для определения длин молекул и их фрагментов с точностью до одного нуклеотида. Длина рассчитывается по скорости движения отрицательно заряженной молекулы ДНК (или ее фрагмента) к положительному полюсу в специальной гелевой среде.
Генетические методы, анализирующие проявление различных признаков при скрещивании, позволяют оценить сцепление генов, то есть нахождение их на одной хромосоме, а также оценить частоту рекомбинаций сцепленных генов и сделать вывод о их удаленности друг от друга. Чем дальше друг от друга находятся гены в хромосоме, тем выше частота рекомбинации. Расстояние между генами на карте хромосомы измеряется в условных единицах, которые называются единицами карты. Одна единица карты между двумя генами равна одному проценту рекомбинаций между ними.
У человека вместо экспериментального скрещивания анализ проводится на основании семейного генетического анамнеза – сведений о проявлении признаков у предков и потомков.
Мутантный ген можно использовать в роли маркера, помогающего определить местоположение данного гена (по-научному месторасположение гена называется локусом) и выявлять сцепленные с ним гены.
Генетические методы – это скрупулезный анализ огромного материала. Быстро такие дела не делаются.
Большинство цитогенетических методов картирования основано на уже знакомом вам из пятой главы явлении гибридизации нуклеиновых кислот. К исследуемому материалу – одинарным нуклеиновым цепочкам с неизвестной (или предполагаемой) последовательностью нуклеотидов – добавляют так называемый ДНК-зонд – нуклеиновую цепочку с известной последовательностью (фрагмент ДНК или РНК). Затем смотрят, произошла ли гибридизация цепочек. Если произошла, значит исследуемая цепочка комплементарна зонду.
Молекулы ДНК очень длинные. Сначала нужно выделить из молекулы фрагмент для изучения. (Материал для исследований также получают цитогенетическими методами, вспомните хотя бы про метод гибридизации соматических клеток.) Затем надо последовательно добавлять к полученному фрагменту различные зонды и смотреть, с каким именно произойдет гибридизация… Представьте, сколько придется провозиться со всеми хромосомами. А ведь полученные результаты надо обязательно перепроверить в месте их получения, а затем, для достоверности, подтвердить в другой лаборатории. То есть фактически объем работы удваивается.
Вот вам и четырнадцать лет расшифровки.
ПОСТСКРИПТУМ. Существует такой цитогенетический метод картирования генов, как рестрикционное [28] картирование. Суть его заключается в использовании рестрикционных ферментов (рестриктаз), которые разрезают молекулы ДНК на различные фрагменты. На первый взгляд может показаться, что рестриктазы просто нарезают длинные молекулы на более удобные для изучения фрагменты, но на самом деле все гораздо сложнее.
Рестриктазы – «умные» ферменты. Они способны распознавать определенные последовательности нуклеотидов (определенный участок ДНК), расщеплять нуклеотидную цепь внутри участка узнавания или же рядом с ним.
На основании свойств используемых рестриктаз и анализа «нарезки», то есть полученных фрагментов молекулы ДНК, генетики создают так называемые рестрикционные карты, на которых отмечают относительное расположение участков, вырезанных различными рестриктазами. Затем рестрикционную карту сравнивают с генетической картой и, при необходимости, вносят в последнюю уточнения.
Рестрикционное картирование – не простая, а умная нарезка молекулы на фрагменты!
Глава одиннадцатая
Скрещивание. Доминантные и рецессивные признаки
– Что получится, если скрестить свинью со змеей?
– Свинья, которая несколько раз в год станет сбрасывать сало.
Заслуга Грегора Менделя состоит в том, что он первым сорвал покров тайны с передачи признаков по наследству.
Беда Грегора Менделя состоит в том, что на его революционные и эпохальные (никакого пафоса, так оно и есть) открытия научное сообщество не обратило внимание. Никому не известный (в широком смысле) монах занимается на досуге опытами по скрещиванию садового гороха и публикует об этом статьи – что с того? Ничего особенного!
Сам Мендель понимал, что «что-то особенное» в его работах есть, и старался, чтобы итоги его семилетнего труда были замечены. Не удовлетворившись публикацией в сборнике местного Общества естествоиспытателей (дело было в Брюнне, который ныне называется Брно), Мендель напечатал свои «Опыты над растительными гибридами» в виде отдельной брошюры, которую разослал именитым ученым-ботаникам. Ни один «корифей» не откликнулся. Увы, так бывает, когда
