Cum au fost descoperite genele de sărituri.
Putem spune că istoria geneticii a început cu eșec.
Când, cu mai mult de o sută de ani în urmă, naturalistul austriac Gregor Mendel a formulat legile de bază ale geneticii, oamenii de știință moderni din diverse motive nu erau interesați de descoperirea sa.
Și legile lui Mendel au fost redescoperite cu doar câteva decenii mai târziu, iar apoi rolul său în dezvoltarea geneticii a fost evaluat.
Sa întâmplat ceva asemănător în timpul nostru, când sa descoperit că unele gene pot schimba locația.
Această poveste conține totul pentru a fi numită o poveste științifică,
- un cercetător singuratic, insistând cu nerăbdare asupra ideilor ei, fiind într-o exilă intelectuală și chiar deranjat
mulți, răzbunați de redescoperirea în continuare a rezultatelor sale de către alți oameni de știință.
În 1983, Barbara McClintock, de 82 de ani, a primit premiul Nobel pentru descoperire, realizat acum aproape 40 de ani.
Studiul "genurilor de sărituri" - așa cum se numește adesea elemente mobile în ADN, descoperit de B. McClintock - a devenit acum extins
și un domeniu intensiv dezvoltat de biologie moleculară.
Acestea sunt părți ale ADN-ului care se pot deplasa dintr-un loc pe cromozomi în altul, construind lângă gene și schimbându-le adesea
Se datorează proprietății multora dintre genele de alunecare că se modifică activitatea genelor McClintock învecinate obișnuite și este posibil să se încheie mișcările lor. Această concluzie a fost făcută "pe vârful pixului". Gena a lucrat apoi, apoi a tăcut, iar B. McClintock a susținut că în totalitate este de vină pentru un element mobil situat în vecinătate. Nici gena, nici elementul mobil nu au fost văzute de nimeni. Această logică nu a fost acceptată imediat de către geneticieni - reprezentanți ai celor mai abstracte științe biologice.
Faptul este că, în 40 de ani, care este, atunci când a fost făcut această descoperire, nu știu că genele sunt făcute din ADN-ul, și nu au fost în măsură să dedice studiului de gene individuale sau a pieselor în forma sa cea mai pură, așa cum este acum. Deoarece genele determină semnalele externe (și nu numai cele externe) ale organismului, acestea au fost judecate numai prin aceste caracteristici sau mai degrabă prin comportamentul lor atunci când traversează animale sau plante. Subiectul studiat de genetici nu a putut fi văzut într-un microscop sau obținut într-un tub de testare. Prin urmare, genetica a fost o știință abstractă, distinctă de acest cerc al altor științe biologice.
De la mijlocul secolului al XX-lea, genetica clasică a încetat să mai primească o mare parte din noile informații despre mecanismele eredității. Acest rol în știința modernă a fost preluat de biologia moleculară și diviziunea ei - genetica moleculară, științele care se ocupă de molecule specifice de ADN, la existența cărora genetica clasică ar putea ghici.
Lucrarea lui McClintock este una dintre ultimele izbucniri puternice ale geneticii clasice pure, după care această știință a început să interacționeze cu biologia moleculară, iar în acest fel manifestarea ei dă acum rezultate remarcabile. (Metodele de genetică clasică în sine în zilele noastre sunt folosite în principal în științele aplicate - reproducere și medicină.)
De aceea, după nașterea în 1953 a unei noi științe - biologie moleculară - era imposibil să contezi recunoașterea lucrărilor lui McClintock ca o nouă pleiadă de oameni de știință. Lucrările ei au folosit metode care sunt absolut incomprehensibile pentru majoritatea biologilor moleculari - oameni care sunt obișnuiți să gândească foarte concret.
Faptul că lucrarea lui McClintock nu a fost acceptată de mulți geneticieni este, de asemenea, legată de faptul că a încălcat unul dintre principalele postulate ale geneticii - constanța dispunerii genelor în cromozomi. Acum este clar că descoperirea ei nu anulează acest postulat, ci face doar adăugări interesante.
Cu toate acestea, la acea vreme, McClintock a avut imprudenta sa formuleze esenta descoperirii sale, astfel incat sa vizeze "dogma". Acest lucru și acum nu pierdeți, uneori, a pus-o la vina.
Trebuie să spun că, deși concluziile McClintock a existenței unor elemente mobile de control și semnificația lor biologică nu este acceptată chiar mai multe genetica, l-au ales în 1943, un membru al Academiei Nationale de Stiinte din SUA, iar mai târziu - președintele Societății Americane de genetică.
După ce a absolvit Universitatea Cornell în 1923, McClintock a lucrat timp de 20 de ani în diferite instituții și universități din Statele Unite, ca parte a stagiilor și a contractelor științifice. La acea vreme, era foarte dificil pentru o femeie din Statele Unite să-și găsească un loc de muncă în domeniul științei. Ia-o poziție permanentă, ea a reușit decât în 1942, la Institutul Carnegie din Washington - una dintre cele mai bune instituții Statele Unite ale Americii genetice, deși sa stabilit și a lucrat din acel moment, în satul Cold Spring Harbor din New York.
Numai ea a început să lucreze la studierea naturii instabilității genetice a porumbului. Ea a studiat moștenirea unei gene care determină culoarea boabelor din coadă. În absența acestei gene sau datorită mutației acesteia, miezurile de porumb sunt lipsite de culoare.
În timpul McClintock evidențiat cazuri colorarea pestrițe a boabelor individuale și a sugerat existența posibilă a unei a doua gene, care ar putea include apoi gena de culoare unele off, ceea ce ar duce la apariția unor zone colorate pe un fundal de granule incolore.
Astfel, ca rezultat al mișcărilor elementului mobil, apare spotul grâului. În timpul dezvoltării cerealelor în unele celule, elementul în mișcare se mișcă în mod aleatoriu. Toți descendenții acestor celule vor fi vopsite și vor forma o pete pe suprafața cerealelor mature.
Cu cât a apărut mai devreme "saltul" elementului mobil, cu atât este mai mare acest punct.
Deși genele de atunci nu puteau vedea, știau deja că au fost aranjate într-un rând pe cromozomi. Dacă, atunci când trec părinții, două semne au fost adesea transmise copiilor împreună, sa concluzionat că genele sunt situate una lângă alta sau, așa cum spun geneticienii, sunt legate.
Cele mai frecvente gene sunt transmise impreuna, cu atat mai aproape de localizarea lor in cromozom si harta genetica - modelul cromozomului.
Ca urmare a încrucișări efectuate McClintock, a devenit clar că a doua genă este chiar lângă gena care determină culoarea (care este, de foarte multe ori transmise descendenților la aceeași genă). În prezența celei de-a doua gene, pe care ea a numit-o "disociere cromozomială", gena de colorare nu a funcționat.
Când disociația genei a dispărut din vecinătatea imediată (a sărit în altă parte), gena de colorare a început să funcționeze. Dacă acest lucru sa întâmplat în timpul dezvoltării de boabe individuale de porumb, a existat un spot de cereale.
În timpul experimentelor, McClintock a descoperit că există și oa treia gena, situată departe de primele două. Această genă, ea a numit un activator. Era necesar pentru săriturile cu succes ale genei disociatoare. Gena activatoare în sine a avut capacitatea de a sări. Mai târziu, sa constatat că activatorul de gene poate schimba, de asemenea, activitatea genelor vecine.
Mutația genei pentru culoarea porumbului apare atunci când o gena disociativă este inserată în ea. Dacă există o genă de activator în aceeași celulă, atunci când boala se dezvoltă în unele celule, aceasta determină deplasarea genei disociative. Când se elimină disocierea genei, gena de colorare începe să funcționeze din nou.
Astfel, au fost descoperite două tipuri de elemente mobile, numite disociatori și activatori, care afectează activitatea genelor vecine.
Acum, constatările lui McClintock privind existența a două tipuri de elemente în mișcare, bazate pe studiul moștenirii culorii sâmburilor de porumb, sunt confirmate în mod strălucit prin tehnici de inginerie genetică.
În 1951, ea a vorbit la simpozionul anual privind biologia cantitativă din Cold Spring Harbor, cu rezultatele a șase ani de activitate care a evidențiat rezultatele și concluziile sale principale.
Raportul a fost primit de către public foarte rece.
Doar câțiva au realizat ce spune ea și chiar mai mulți erau dispuși să accepte acest lucru.
Unii pur și simplu au refuzat să creadă că o persoană (și Barbara a lucrat mereu singură) ar putea face toate lucrările necesare pentru a justifica astfel de concluzii profunde.
Portret de femeie în interior
Cu privire la persistența și hotărârea Barbary McClintock spune că, în ciuda unei astfel de reacții a colegilor la munca ei asupra elementelor genetice mobile, ea a continuat să lucreze în fiecare zi pentru mai multe ore în laborator. De peste 30 de ani, ea a lucrat singură și a publicat majoritatea articolelor sale în raportul anual al instituției Carnegie, evitând publicațiile în reviste bine-cunoscute.
Cu toate acestea, Barbara, cu privire la recunoașterea celor care o cunosc, a fost întotdeauna o femeie sensibilă și bună, gata să ofere sprijin uman oricărui personal de laborator sau să asculte cu atenție povestiri despre problemele lor personale. Izolarea ei științifică nu înseamnă că ea a ignorat prietenii și colegii.
Când a fost informată cu privire la decernarea premiului Nobel, ea a spus: „Nu știu dacă să atribuie persoanei, chiar în spatele faptului că toți acești ani, el sa bucurat de plante de porumb cere întrebări diferite și obținerea de răspunsuri.“ Deși are deja 84 de ani, ea încă "pune întrebări și primește răspunsuri".
Acum, Barbara McClintock trăiește încă o viață spartană și destul de izolată în satul de angajați ai laboratorului Cold Spring Harbor.
Dar nu a devenit niciodată angajat al acestui laborator. A rămas angajată a instituției Carnegie până în 1967, când a împlinit 65 de ani. După aceasta, și până în prezent este membru onorific al Institutului.
Până de curând, a trăit în două încăperi ale clădirii, fost un stativ. Acum ocupă un mic apartament în clădirea dormitorului pentru personalul laboratorului. Ca și înainte, ea nu are angajați, un asistent de laborator sau un secretar.
În vara lui 1985, B. McClintock a vizitat Moscova, la o conferință a Federației Societăților Biochimice Europene.
Jumping genele - istoria descoperirii, este foarte interesant!
Nu doar sărind genele
Se întâmplă de multe ori că un laureat al Premiului Nobel este demn de acest premiu nu numai pentru ceea ce a fost acordat, ci și pentru altceva. Barbara McClintock este doar un exemplu al unui astfel de om de știință. Deși numele ei a devenit cunoscut celor mai mulți biologi moleculari numai datorită descoperirii genelor mobile, orice student genetic în două conturi vă va explica cine este McClintock și care este esența descoperirii ei.
Spre surprinderea ta, asta nu va fi descoperirea genelor de sărituri. Descoperirea lui McClintock, descrisă în toate manualele de genetică, este o dovadă că genele sunt în cromozomi.
La începutul acestui secol, american și german B. Sutton T. Boveri remarcat similitudinea în distribuția genelor atunci când acestea sunt transferate de la părinți la copii cu un comportament cromozom, observate la microscop la divizarea celulelor sexuale. Acest lucru a cauzat mulți să creadă că genele sunt localizate în cromozomi, dar nu există dovezi clare că nu a fost primită înainte de McClintock de lucru.
Esența acestei lucrări este aceea că McCleight a reușit să obțină o linie de porumb, unul dintre cromozomii căruia (cromozomul numărul 9) avea un aspect neobișnuit sub microscop.
La un capăt, a avut o îngroșare și a fost mai lung decât numărul cromozomului normal 9. În plus, această linie de porumb avea două gene legate, determinând culoarea și amidonitatea copiilor. După cum știm, legătura se datorează faptului că ambele gene sunt alăturate într-un singur cromozom.
Aceste cazuri rare când genele "uncouple" sunt asociate cu ruptura cromozomilor, schimbul de piese între ele. Și sa constatat că în acele cazuri când personajele legate se răspândeau pe plante diferite, era vizibil sub microscop că numărul cromozomului 9 remarcabil își schimbă părțile cu un alt cromozom. După aceea, nu exista nicio îndoială că genele se află în cromozomi.
Jumping genele - istoria descoperirii, este foarte interesant!
Privind de la mijlocul anilor 80 până la lucrarea lui McClintock făcută acum 40 de ani, nu se poate să nu mai vedem încă un rezultat profetic al muncii sale.
Deși ea a primit Premiul Nobel pentru descoperirea de sărituri gene, ea însăși a ales un nume diferit pentru sale de deschidere - elemente de control.
McClintock a acordat mult mai multă importanță faptului că elementele descoperite de ea schimbă munca genelor lor vecine, mai degrabă decât faptul că sunt capabili să își schimbe poziția în cromozomi.
Trebuie spus că încă din 1925, geneticianul american A. Sterwant a arătat că gena își poate schimba activitatea, în funcție de genele care o înconjoară și a numit acest fenomen "efectul poziției".
În anii '30 acest fenomen a fost studiat în detaliu de geneticianul sovietic BN. Sidorov, care a descoperit multe proprietati importante ale acestui efect.
În 1980, efectul situației a fost redescoperit la nivel molecular de către oamenii de știință elvețieni R. Grosshalle și M. Birnstil, după care molecula a lucrat în această direcție a căzut ca un cornucopia.
Patch-uri ADN capabile de activarea activității genelor au fost denumite amplificatoare. Sa dovedit că multe amplificatoare sunt capabile să activeze gena, fiind de câteva mii de nucleotide de la începutul citirii genei sau chiar integrate în cromozom după gene.
Jumping genele conțin adesea secvențe de ADN care au proprietățile amplificatoarelor. Aceasta explică adesea influența asupra genelor vecine.
(Interesant, în experimentele lui McClintock, elementele mobile au oprit gena și nu s-au activat, astfel încât amplificatoarele nu pot avea nimic de-a face cu ea).
În ciuda înțelegerii importanței amplificatoarelor în activitatea genelor, mecanismul acțiunii lor rămâne neclar.
McClintock, cu toate acestea, în observațiile sale a mers mai departe - ea a sugerat că ea elemente de control deschise muta în genomul natural și, prin urmare, controlează funcționarea genelor în timpul dezvoltării corpului embrionului.
Aceste opinii sunt acum respinse de majoritatea oamenilor de știință.
Faptul că McClintock consideră că este posibil mișcarea naturală a elementelor de control în timpul dezvoltării organismului, a afectat foarte mult percepția descoperirii sale.
Cinderella devine prințesă
sarind gene au fost descoperite pentru prima data in bacterii J. Jordan, X. ZEDLER și P. Shtarlingerom (Germania), în 1968, și aproape în același timp, ele au fost descrise de americanul John. Shapiro.
În 1977, au fost găsite în organisme superioare (în Drosophila) în laboratoarele compatrioților GP. Georgieva și V.A. Gvozdeva.
Pentru această descoperire, un mare grup de oameni de știință care lucrează în aceste laboratoare, în 1983, a primit Premiul de Stat al URSS.
O lucrare interesantă privind studiul genelor mobile se desfășoară la Institutul de Genetică Generală al Academiei de Științe a URSS. Gerasimova împreună cu personalul de laborator GP. Georgieva. O nouă clasă de mutații a fost descoperită - "explozii transpoziționale" - o mișcare masivă și, într-o anumită măsură, orientată a elementelor genetice mobile (vezi Science and Life, No. 11, 1984).
Toate aceste descoperiri au fost făcute folosind metode complet diferite de cele utilizate de McClintock.
Este adevărat că, atunci când lucrăm cu bacterii, totul a început cu faptul că natura mutațiilor unor gene a fost studiată, care, după cum a fost descoperită apoi prin metode moleculare, a apărut sub acțiunea unui salt al unui element mobil.
Ma gandesc la decernarea premiului Nobel Barbara McClintock, involuntar, intreaba-te: cine este cel ce a creat ideea noastră curentă de elemente genetice mobile - McClintock in anii '40 sau oamenii de știință, lor nou deschis în anii '70? Nu fi redeschiderea, biologi moleculare, și nu s-ar fi amintit McClintock.
Dar nu fi deschiderea McClintock, nimic nu s-ar fi schimbat în cursul dezvoltării științei - sarind gene au descoperit biologi moleculara.
Atunci de ce au dat premiul?
Premiul a fost dat pentru faptul că McClintock a fost încă primul, deși nu a fost recunoscut de mult timp.
Destul de des, și acest lucru este adevărat, Premiul Nobel nu este acordat celor care au creat idei moderne despre ceva, ci celui care a atins prima dată istoria nouă, chiar dacă omenirea nu o aprecia imediat.
Și faptul că descoperirea nu a fost recunoscută imediat, cu atât mai rău pentru cei care nu au recunoscut. Au fost mulți admiratori, dar nu au făcut vremea la acel moment în dezvoltarea științei. Premiul Nobel pentru Barbara McClintock și premiul lor.
________________________________
Georgiev G.P. Genele mobile. "Hayka și viața" 5, 1981.
Georgiev G.P. Jumping genele. Chimia și viața, nr. 12, 1984.
Fedoroff N.V. Elemente genetice mobile ale porumbului. "În lumea științei" nr. 8, 1984.
Hesin R.B. Inconstanța genomului. M. "Știință". 1984.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: