Интересные факты о ДНК человека

Рубрика
Интересные факты о ДНК человека

Дезоксирибонуклеиновая кислота, известная как ДНК, – это не что иное, как молекула, кодирующая генетическую информацию, которая управляет развитием и функционированием живого организма. Проще говоря, ДНК хранит информацию о генетической структуре организма. Этот генетический состав передается из поколения в поколение. Ученые еще не пришли к окончательному пониманию происхождения ДНК и того, как работает наша генетика, но сделали массу удивительных заключений. Вот только некоторые интересные факты о ДНК, которыми мы хотим поделиться. 

На сколько процентов ДНК разных людей похожи между собой

Хотя мы все имеем почти полностью одинаковые гены, инструкции, содержащиеся в этих генах, идентичны не полностью. Несмотря на практически полную генетическую схожесть, каждый человек уникален. Люди имеют разные оттенки волос, черты лица, рост, телосложение и т. п. Эти различия между людьми появляются из-за очень небольших различий в их последовательностях ДНК.  ДНК разных людейДНК также содержит много так называемых «генов домашнего хозяйства», которые контролируют важнейшие метаболические процессы практически во всех клетках и тканях на относительно постоянном уровне. Некоторые различия, или мутации, в этих генах могут вызывать заболевания. Хотя ДНК любых двух людей на Земле, на самом деле, идентична на 99,9%, даже небольшая разница может иметь большой эффект, если эта мутация произошли в критически важном гене. Но это генетическое сходство порождает вопрос: почему мы можем легко отличить одного человека от другого? Наш мозг настроен так, чтобы замечать и усиливать различия и распределять объединяющие свойства, которые есть у всех нас, – две руки, один нос, большая голова и т. п. Для инопланетянина мы, наверное, все выглядели бы одинаково, точно так же, как мы не можем различить двух мышей одинакового окраса.

Какую длину имеют ДНК-клетки, если их растянуть?

Интересные факты о ДНКБудучи естественной спиралью, ДНК упаковывается с помощью ферментов, поэтому занимает меньше места. Попробуйте удержать кусок веревки за один конец и скручивать другой. Когда вы добавляете скручивание, веревка уменьшается в размере. ДНК имеет такую же скрученную структуру, которая позволяет 3 миллиардам пар оснований в каждой ячейке вписаться в пространство шириной всего 6 микрон. Какой длины молекулы ДНК человека? Гаплоидный геном человека содержит приблизительно 3 миллиарда пар оснований ДНК, упакованных в 23 хромосомы. Конечно, большинство клеток в организме (за исключением яйцеклеток и смерматозоидов) являются диплоидными, с 23 парами хромосом. Это составляет в общей сложности 6 миллиардов пар оснований ДНК на клетку. Поскольку каждая пара оснований имеет длину около 0,34 нанометра (нанометр составляет одну миллиардную часть метра), следовательно, каждая диплоидная клетка содержит около 2 метров ДНК [(0,34×10-9) × (6×109)]. Более того, по оценкам ученых, человеческое тело содержит около 50 триллионов клеток, что составляет до 100 триллионов метров ДНК на человека.  Для сравнения: Солнце находится в 150 миллиардах метров от Земли. Это означает, что у каждого из нас достаточно ДНК, чтобы, размотав ее, дотянуться к Солнцу и обратно более 300 раз или обмотать ее вокруг экватора Земли 2,5 миллиона раз. Если полностью растянуть ДНК одной клетки, цепочка составит около 2 метров в длину, а вся ДНК во всех наших клетках вместе будет примерно в два раза больше диаметра Солнечной системы.

Объём молекул ДНК

Чтобы представить последовательность молекулы ДНК на компьютере, мы должны быть в состоянии представить все 4 варианта пары оснований в двоичном формате (0 и 1). Эти 0 и 1 обычно группируются вместе, чтобы сформировать одну единицу информации, байт, который содержит 8 битов. Мы можем обозначить каждую базовую пару, используя минимум 2 бита, что дает 4 разные комбинации (00, 01, 10 и 11). Каждая 2-битная комбинация будет представлять одну пару оснований ДНК. Один байт (или 8 бит) может представлять 4 пары оснований ДНК. Чтобы представить весь диплоидный геном человека в байтах, мы можем выполнить следующие вычисления: 6×10^9 пар оснований/диплоидный геном x 1 байт/4 пары оснований = 1,5×10^9 байт, или 1,5 гигабайта, что примерно равно двум компакт-дискам.  Может возникнуть интересный вопрос. Например, сколько мегабайт генетических данных хранится в организме человека? Для простоты давайте проигнорируем микробиом (все клетки, не принадлежащие человеку, которые живут в нашем организме), и сосредоточимся только на клетках, которые составляют наше тело. Оценка количества клеток в организме человека колеблется от 10 до 100 триллионов. Давайте возьмем 100 триллионов клеток в качестве общепринятой оценки. Итак, учитывая, что каждая диплоидная клетка содержит 1,5 ГБ данных (это очень приблизительно, поскольку мы учитываем только диплоидные клетки и игнорируем гаплоидные сперматозоиды и яйцеклетки в нашем организме), приблизительное количество данных, хранящихся в организме человека: 1,5 ГБ х 100 триллионов ячеек = 150 триллионов Гбайт или 150 × 10 ^ 12 х 10 ^ 9 байт = 150 зетабайт (10 ^ 21).  А каким объемом генетических данных обмениваются люди во время зачатия человека? Каждый сперматозоид у человека мужского пола является гетерогаметным и гаплоидным. Это означает, что он содержит только одну из двух половых хромосом (X или Y) и только один набор из 22 аутосомных хромосом. Таким образом, каждый сперматозоид содержит около 3 миллиардов оснований генетической информации, что составляет 750 Мбайт цифровой информации. Средний эякулят человека содержит около 180 миллионов сперматозоидов. Итак, это 180 х 10 ^ 6 гаплоидных клеток х 750 Мбайт / гаплоидная клетка = 135 х 10 ^ 9 Мбайт = 135000 терабайт! 

Сколько раз в день повреждается структура молекул?

Поскольку ДНК является хранилищем генетической информации в каждой живой клетке, ее целостность и стабильность крайне важны для жизни. ДНК, однако, не инертна, это химическое вещество, подвергающееся нападению со стороны окружающей среды, и любое повреждение, если оно не будет устранено, приведет к мутации и, возможно, заболеванию.  Наиболее известным примером связи между повреждением ДНК, вызванным окружающей средой, и заболеванием является рак кожи, который может быть вызван чрезмерным воздействием ультрафиолетового излучения в виде солнечного света (и, в меньшей степени, соляриев). Другим примером является повреждение, вызванное табачным дымом, которое может привести к мутациям в клетках легких и последующему раку легких.  Помимо факторов окружающей среды, ДНК также подвержена окислительному повреждению от побочных продуктов метаболизма, таких как свободные радикалы. Фактически было подсчитано, что отдельная клетка может страдать до одного миллиона изменений ДНК в день.

Самые малоизвестные факты о ДНК

Все перечисленное выше далеко не единственные удивительные вещи, которые связаны с ДНК. Например, знали ли вы, что некоторые древние вирусы уже давно встроены в наш геном? Многие из них сыграли важную роль в эволюции. Ученые считают, что так в результате инфицирования так называемыми ретровирусами мы приобрели мозг большего размера, социальные навыки и другие уникальные возможности человека. Вот другие малоизвестные факты о структуре ДНК:

  1. Сравнивая возраст образцов ископаемых ДНК и степень ее деградации, исследователи подсчитали, что период полураспада ДНК составляет 521 год. Это означает, что через 521 год половина связей между нуклеотидами в основной цепи образца разорвется; еще через 521 год исчезнет половина оставшихся и так далее. Ученые считают, что даже в кости при идеальной температуре хранения -5 ºC каждая связь будет разрушена максимум через 6,8 миллиона лет. ДНК перестала бы быть читаемой намного раньше – возможно, через 1,5 миллиона лет, когда оставшиеся цепочки были бы слишком короткими, чтобы дать значимую информацию. 
  2. Двое мужчин могут быть биологическими отцами общего ребенка. Это стало возможным благодаря открытию роли генетических регуляторов, которые влияют на то, дифференцируется ли незрелая половая клетка в мужскую или женскую клетку и как этим процессом можно манипулировать. В будущем может быть возможным использование стволовых клеток мужчины для производства яйцеклетки, что позволило бы младенцу иметь двух биологических отцов. Поскольку у мужчины есть вся соответствующая материнская информация на одной из его копий Х-хромосомы, полученная яйцеклетка теоретически будет полностью функциональной.
  3. «Диск бессмертия». Когда Ричард Гэрриот отправился на МКС в 2008 году, он решил взять с собой так называемый «Диск бессмертия». Это микрочип, специально предназначенный для работы в качестве футуристической капсулы времени, если на Земле произойдет катастрофа. Этот чип включает в себя список некоторых из величайших достижений человечества; а также сообщения и письма с Земли. Капсула времени также включает оцифрованные последовательности ДНК бесчисленных личностей с Земли, от профессора Стивена Хокинга, комика Стивена Колберта до самого Гэрриота.
Понравился пост? Подпишитесь на обновления сайта
Добавить комментарии

Последние статьи

За последние несколько десятилетий в области медицинской генетики произошли огромные сдвиги. Применение генетических технологий в области репродуктивной медицины открыло новую эру медицины.

Различные дородовые исследования позволили получать большой объем важной информации о состоянии плода. Если раньше для этого использовали потенциально опасные инвазивные тесты, то теперь достаточно капли крови матери.

Досудебные ДНК-тесты используются в административных и уголовных делах для получения биологических доказательства отцовства или причастности к тому или иному преступлению.

Благодаря ДНК-тесту сегодня вы можете узнать информацию о ваших предках и путях их миграции сквозь эпохи.

Дезоксирибонуклеиновая кислота, известная как ДНК, – это не что иное, как молекула, кодирующая генетическую информацию, которая управляет развитием и функционированием живого организма. Проще говоря, ДНК хранит информацию о генетической структуре организма.

Cеквенирование ДНК теперь позволяет генетикам проверять определенные геномные варианты у еще неродившегося ребенка, используя небольшой образец крови беременной матери. Ранее пренатальное генетическое тестирование требовало инвазивных процедур с определенными рисками.

Суррогатное материнство – одновременно важное достижение репродуктивной медицины и большая этическая проблема. Однако родителей, как правило, интересует только один вопрос – что может унаследовать ребенок от суррогатной матери?

Сегодня ученые знают, что наследственность – не приговор. Генетически обусловленную склонность к набору веса, диабету, сердечно-сосудистым и другим заболеваниям можно преодолеть, качественно меняя свой образ жизни. Спорт – одна из тех вещей, которая может изменить если не все, то очень многое.

Генетические исследования сегодня находят применение в самых разных сферах, которые касаются здоровья. Одним из трендов последних лет стали ДНК-диеты. В этой статье рассмотрим, как это работает и может ли ДНК диета помочь в работе над своим здоровьем и телом.

Уже более 100 лет генетики изучают, как различия в генах определяют наше здоровье, а также влияют на нашу склонность к способностям лучше освоить ту или иную сферу деятельности.