Заключение

На основе «центральной догмы» молекулярной генетики, передача генетической информации происходит в одностороннем направлении — только от ДНК к белку, но не от белка к ДНК. Исходя из этого, изменения фенотипа не влекут изменения генотипа, кроме тех, которые связаны с геномом.

Тем не менее изучение прионов показывает, что носитель инфекции белок PrP^Sc, не отличающийся по первичной структуре от нормальной клеточной изоформы РrP^C, может проявиться как наследственная форма. Носитель инфекции размножается в клетке, т. е. воспроизводит себя в организм-хозяине. Следовательно, прионовый белок является носителем биологической информации. Получены веские подтверждения того, что информация заложена в пространственной конфигурации структуры белков. Конформационный переход белков от РrР^C к PrP^Sc связан с преобразователем полипептида от α-спирали к складчатой β-структуре.

Эти данные, а также подходы геноинформатики и феногенетики, показали, что информация, содержащаяся в нуклеотидных последовательностях нуклеиновых кислот, не обеспечивает полного формирования фенотипа. Геномная ДНК не является единственным носителем биологической информации в онтогенезе. Очевидно, созрела необходимость в более современной формулировке «центральной догмы», например, в такой предварительной редакции:

Нуклеотидные последовательности ДНК являются спецификаторами для аминокислотных последовательностей белка, а структура первых не определяется структурой вторых.

В классический (домолекулярный) период развития зоологии и ботаники сформулированы критерии понятия «живые организмы», которым вирусы как представители доклеточных не удовлетворяют, так как они не способны воспроизводиться самостоятельно. С позиции современных молекулярно-генетических представлений можно предполагать о существовании континиуума организмов возрастающей сложности, в котором прионы и вирусы занимают место между живым и неживым.

Лекция 3 Геномика прокариот

Прокариоты таксономически составляют подимперию Procaryota, которые наряду с эукариотными организмами (подимперня Eucaryota) входят в состав империи клеточных Cellulata. Исследования выдающегося американского микробиолога Карла Вёзе и его школы (Woese С. et al., 1977, 1990) на генах малой субъединицы рибосомной РНК (16S рРНК) из различных организмов привели к разделению микроорганизмов-прокариот на отдельные домены (надцарства): Eubacteria — истинные бактерии (эубактерии) и Archaebactcria — архебактерни (археи). Отдельно стоят ядерные организмы — домен Eucaryota.

Каждый домен (надцарство) содержит по несколько царств: археи — царства Euryarchaeota (метаногенные архебактерии), Crenarchaeota (экстремальные термофилы), и Korarchaeota (обитатели горячих источников). У эубактерий под влиянием молекулярных исследований филогенеза разные авторы выделяют от 9 до 16 филогенетических групп. За последнее столетие описано около 5000 видов бактерий, а это сравнительно немного, например, по сравнению с насекомыми, у которых описано около 500 000 видов. Одной из причин может служить методология работы с микробами: прежде чем их охарактеризовать, они должны быть переведены в чистую лабораторную культуру, что часто оказывается трудным или даже невозможным. Методы прочтения последовательностей генов 16S рРНК может привести к увеличению в несколько раз крупных таксонов.

Это и не удивительно, так как именно микроорганизмы составляют большую часть биомассы планеты, а их вклад в биологическое и генетическое разнообразие жизни на Земле превышает 90 %. Они являются основными производителями кислорода, обеспечивают плодородие почвы, находятся в основе многих пищевых цепей. Карл Вёзе выразил это такими словами: «...В фундаментальном смысле биосфера — это бактосфера» (1996).

Прокариотные и эукариотные организмы вместе составляют империю клеточных (Cellulata). Различия между ними можно провести как различия между простыми (элементарными) и сложными (комбинированными) организмами. Основным в различии прокариот и эукариот является цитологическое различие в строении генетического аппарата, тогда как остальные признаки служат либо дополнительными, либо коррелирующими. Не оправдалась предполагаемая близость архебактерий с эукариотами по сравнению с эубактериями. Сравнение нуклеотидных последовательностей геномов показало, что у архей с эукариотами сходны белки аппарата транскрипции и трансляции, а большая часть остальных архебактериальных белков имеет сходство с бактериальными.