Перенос генов

Одним из очень интересных результатов, имеющих большое значение для понимания процесса эволюции жизни на Земле, является установление факта совпадения нуклеотидных последовательностей в геномах не родственных видов (с. 749–751). На основе этих результатов можно предположить, что в процессе эволюции происходит перенос генов от одного вида к другому. Так, например, было обнаружено, что у красной бактерии термотога, обитающей при температуре 80С, 24% генов близки по строению с генами архей (от греч.archáios – древний) – древнейших видов, сформировавшихся на Земле более 3 млрд. лет назад (см. также с. 594–595). На основании этого можно сделать вывод, что термотога возникла при захвате значительного числа архейных генов в результате так называемого горизонтального переноса. На перенос указывает то, что из близких по структуре к генам археи, 81 ген термотоги состоит из 15 кластеров. Каждый кластер образован из участков длиной от 4 до 20 000 нуклеотидов, причем порядок генов в кластерах полностью повторяет порядок генов архей.

Принципиальное сходство генетического кода свидетельствуют о единстве происхождения всех живых организмов.

Секвенирование

К началу XXI в. была определена последовательность нуклеотидов в геномах почти 50 видов эукариот, к которым относятся все животные и большинство растений. Определение последовательности нуклеотидов называется секвенированием (лат. sequentia – последовательность).

Поскольку информация, заложенная в генах, определяется последовательностью нуклеотидов, то язык генетической записи является четырехбуквенным. ДНК простой бактерии содержит миллионы пар нуклеотидов. Генотип человека – более трех миллиардов пар. Если принять, что одно азотистое основание, определяющее вид нуклеотида – буква, а ген – слово (определенный белок), то буквы, содержащиеся в одной клетке, займут миллион страниц, отпечатанных мельчайшим шрифтом. Таким образом, объем генетической информации, содержащейся в геноме огромен.

Некоторые приложения

Сведения о геномах, полученные в настоящее время, открывают принципиально новые возможности для практических приложений в медицине и сельском хозяйстве. Многие сельскохозяйственные структуры имеют явно недостаточное количество незаменимых (то есть не вырабатываемых самим организмом) для человека аминокислот, микроэлементов, металлов, витаминов или, напротив, содержат вещества, которые в больших количествах оказывают вредное действие на организм. Поэтому проблема производства полноценной пищи, которая содержала бы сбалансированное количество всех нужных человеку веществ, представляет исключительный интерес. Кроме того, сейчас установлена непосредственная связь между количеством потребляемых витаминов и микроэлементов и риском различных раковых, сердечно–сосудистых, респираторных и других заболеваний. Можно ожидать, что на основе технологии переноса генов уже в ближайшие годы будут получены растения с оптимальными питательными и профилактическими свойствами.

После завершения исследований геномов риса, пшеницы, кукурузы станет возможным вводить в растения нужные гены от растений, непригодных к пищевому использованию. Уже сейчас разработана схема клонирования (однотипного воспроизводства) в бактериях генов растений, управляющих синтезом многих видов витаминов, каратиноидов (соединений, образующих в организме человека витамин А), жиров, а также белков, осуществляющих перенос металлов в клетки растений.