Материал данной статьи ознакомит читателя с основными понятиями генетики и интересными свойствами генома человека. Генетика - это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования, генетику можно классифицировать на генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и так далее.
Все организмы, населяющие биосферу Земли, будь то бактерии, растения, животные или люди, состоят из углерода, кислорода и водорода, организованных в сложные клеточные структуры. Эти структуры хранят наследственную информацию, определяющую, каким должен быть данный организм и его потомство. Например, у растений наследственная информация определяет, каким будет цветок, его цвет и форма листьев, а у животных - цвет шерсти, размер и форма тела.
Каждый организм определяется набором своих генов. Гены - это своего рода инструкции, передаваемые потомкам от родителей. Эти "инструкции" находятся в каждой клетке живого организма и хранятся на длинных нитях вещества, называемого ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Эти длинные нити, компактно скрученные в форме буквы "Х" или "У", называются хромосомами. Хромосомы состоят из множества генов, каждый из которых представляет собой особую последовательность ДНК, содержащую клеточную инструкцию. Например, у человека 23 пары хромосом, из которых одна пара определяет пол: XX у женщин и XY у мужчин.
ДНК напоминает лестницу и называется "двойной спиралью". Ступени этой лестницы состоят из четырёх основных элементов, называемых основаниями: аденина, тимина, цитозина и гуанина. Специфическая последовательность этих оснований имеет огромное значение, так как именно она определяет, будет ли организм бананом, носорогом или человеком. От неё зависит, будут ли у человека каштановые волосы, голубые глаза или белая кожа. Длина такой лестницы складывается из чередующихся молекул фосфатов и сахара.
Вся генетическая последовательность в целом называется геномом, и у каждого человека в геноме три миллиарда двести миллионов пар оснований. Чтобы перечислить все составляющие человеческого генома, кому-то пришлось бы печатать со скоростью сто слов в минуту по восемь часов в день в течение пяти лет. Если растянуть цепочку ДНК одной клетки человеческого организма, она протянется во весь рост человека. Если проделать то же самое с ДНК всех клеток, можно протянуть нить от Земли до Луны шесть тысяч раз. Весь геном человека займёт три терабайта компьютерной памяти. При этом, с точки зрения генома, люди похожи друг на друга на 99,9%. Наши генетические конструкции отличаются всего на 0,1%.
Всего 2% ДНК человека дают внятные инструкции организму, всё остальное называется "бесполезной ДНК", так как на данный момент считается, что она ни за что не отвечает. Одной клетке человеческого организма требуется всего восемь часов, чтобы полностью скопировать её полную последовательность ДНК. Каждый человек является именно собой благодаря своим генам.
Мы уже поняли, что люди схожи между собой на 99,9% с точки зрения нашего генома. Однако наука геномика (раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов) может дать нам ещё несколько интересных цифр и рассказать, насколько геном человека совпадает с геномом других животных и растений, например, обезьян. Приведём некоторые данные, полученные учёными:
ДНК двух людей, являющихся однояйцевыми близнецами, совпадает на 100%;
ДНК человека и шимпанзе совпадают на 98,7%;
ДНК человека и гориллы совпадают на 98,4%;
ДНК человека и мыши совпадают на 98%;
ДНК человека и собаки совпадают на 95%;
ДНК человека и банана совпадают на 50%;
ДНК человека и нарцисса совпадают на 35%;
ДНК человека и Caenorhabditis elegans (круглый червь длиной около 1 мм, который широко используется как модельный организм в исследованиях по генетике) совпадает на 74%.
Эти и другие данные сравнительной геномики дали большой толчок для развития медицины и биологии. Они позволили понять, какие виды животных близки между собой, а какие нет. Например, выяснилось, что различные виды китов очень похожи на бегемота с точки зрения их геномов, хотя визуально они не так уж и схожи. Это даёт основания предполагать, что кит и бегемот имеют общих далёких предков.
Наибольшую пользу сведения о сходстве и различиях генома человека и других животных дали именно в медицине. Благодаря этим сведениям стало понятно, на каких животных лучше всего "отрабатывать" лекарства и методы для лечения различных болезней. Если шимпанзе и гориллы оказались не очень удачными и удобными подопытными, то мышей биологи и другие учёные, работающие над новыми лекарствами и методами лечения, совсем не щадят, ставя над ними самые разные эксперименты, сначала заражая их различными болезнями, а потом пытаясь вылечить.
Теперь вы знаете больше о микроскопических структурах, которые делают нас одинаковыми, но в то же время наделяют каждого из нас определёнными свойствами, делая каждого человека особенным. Например, благодаря генам, у одного человека могут быть голубые глаза и светлые волосы, а у другого - карие глаза и тёмные волосы. Эти различия делают каждого из нас у
никальным и неповторимым.