Код мікроба

Відео: Пін-код - Шкідник (Смішарики - пізнавальні мультики для дітей і дорослих) HD

Людина, як з`ясовується, зовсім не цар природи, а лише форма виробництва генів для всесвітньої інформаційної мережі

Російські мікробіологи висунули революційну теорію пангенома, яка розглядає гени всіх живих істот на Землі як один гігантський комплекс, частини якого існують і змінюються в різних умовах, але пов`язані між собою. І найцікавіше - як генетична інформація перерозподіляється в живій Всесвіту. Адже якщо втрутитися в цей процес, то з`явиться шанс впливати на хід окремих подій. Наприклад, виліковувати рак і навіть істотно сповільнити швидкість старіння живих організмів. Один з провідних російських фахівців в області мікробіології і молекулярної генетики, завідувач кафедри мікробіології, вірусології та імунології Санкт-Петербурзького державного медичного університету ім. академіка І. П. Павлова професор Віктор Тец і його син Георгій, фахівець в області генетики мікроорганізмів, не тільки розробили теорію пангенома, а й зрозуміли, як саме функціонує система обміну генетичною інформацією і як нею можна управляти.

Як це працює

В основі теорії пангенома лежить постулат, що всі організми рано чи пізно гинуть, але до того в кожному такому організмі з різних причин помирають окремі клітини. Фрагменти їх ДНК надходять в кров і циркулюють в позаклітинній рідині (цю ДНК вчені назвали позаклітинної). У тому ж організмі паралельно живе величезна кількість мікроорганізмів. А коли організм гине, позаклітинна ДНК стає здобиччю мікроорганізмів. Більш того, деякі з мікробів можуть зберігати захоплені гени з позаклітинної ДНК в своїх хромосомах, а згодом поділяться своїми генами зі складно влаштованими організмами тварин і рослин. І виходить такий круговорот: все живе, йдучи з цього світу, поступово поширює свої гени в навколишнє середовище, вона, в свою чергу, якісь повертає назад. За теорією Віктора Теца, мікроби поступово акумулюють гени всіх живих істот в собі, тиражують, передають. Ці гени можуть зберігатися невизначено довгий час. Наприклад, є мікроби, які діляться дуже рідко - мало не один раз в тисячу років. Такі знайдені в глибинах Землі. Спори взагалі зберігають життєздатність мільйони років. Це справжнісінький банк зберігання генів. Позаклітинна ДНК гігатонн вимірюється в опадах океану. І все це генетична інформація. Розгубити її практично неможливо. Вона весь час змінюється і перерозподіляється. Всі гени всіх живих істот - це і є пангеном, сукупність інформації, напрацьованої за весь час в незліченній кількості бактерій. Все живе на Землі, на думку професора, пов`язано не тільки в просторі, але і, найголовніше, в часі. А це може означати і те, що гени динозаврів або папоротей з кембрійського періоду теж збереглися десь в мікроорганізмах.

Створюється враження, що всі живі істоти на нашій планеті - оболонки для вироблення нових генів, а мікроорганізми - той «транспорт», за допомогою якого гени поширюються. Це і є система, в яку вчені хотіли б втрутитися, щоб встановити свої правила «дорожнього руху».

непізнаний світ

Відео: Пін-код - Щеплення від Кроша - Частина 2. Пізнавальні мультфільми

До сих пір світ мікроорганізмів представляє для науки темний ліс. З мікробів, що живуть в людському організмі, до теперішнього часу вивчено лише близько п`яти відсотків. Про бактеріях і грибах грунту і глибин Землі відсоток знань і того менше. Про віруси, що представляють собою позаклітинну форму життя, наука взагалі, можна сказати, перебуває в повному невіданні. Велика частина належних до них так званих генетичних рухомих модулів на зразок всіляких плазміди позначена в наукових довідниках терміном «кріптіческіе», що означає: їх функції не з`ясовані. «Однак нічого функціонально неактивного не існує, резонно зауважує Віктор Тец. Природа не підтримує те, що їй не потрібно. В результаті існує світ, який нами не пізнаний, але від якого ми абсолютно залежні ». Якщо прибрати з Землі людей, тварин і рослини, то життя як явище на планеті збережеться. Але якщо прибрати мікроби, вона зупиниться негайно. Це міркування - теж в основі теорії пангенома.

В ході еволюції мікроби поставили живі істоти в повну залежність від себе. Приблизно від 3,5 до 5 кілограмів маси нашого тіла складають мікроби мікрофлори. Якщо нормальну мікрофлору якимось чином видалити з організму, людина загине через тиждень, максимум через десять днів. Але сама по собі мікрофлора надзвичайно стійка. Всі мікроби знаходяться в ній в особливих спільнотах біоплівки, куди майже не проникають ліки. Після 10-денного лікування антибіотиками мікрофлора через три дні відновлюється сама. «Мікрофлору кожен з нас отримує від батьків, і вона перебуває з нами все життя, каже Віктор Тец. У кожного є генетична схильність до того, щоб в нас жили певні мікроби. Тобто наша мікрофлора це родова, генетична риса ».

У той же час повна ступінь залежності людини від мікробів науці не цілком зрозуміла. З одного боку, вони самі виробляють в організмі кожного з нас гормони, вітаміни, мутагени. З іншого боку, користуються нашими ж гормонами, які "включають" і "вимикають" у них різні гени. Так і існують паралельно два протилежні процеси - збереження сталості і мінливість.

обмін генами

Якщо вважати мікроби основою функціонування людського організму, одразу зрозуміло, чому з покоління в покоління людина не стає сильнішою і витривалішими, хоча переміг багато небезпечні хвороби. Справа в тому, що мікрофлора повинна постійно живитися ззовні, отримуючи нову генну інформацію. Але сьогодні ця підживлення слабшає: ми почали пити молоко, яке скисає півроку. Стали є пастеризовані продукти, стерильні, консервовані, в яких мікробів міститься в десятки разів менше. В результаті у величезної кількості людей розвинулася алергія явна ознака ослаблення у внутрішніх рядах наших мікробів. Але це ще не найдивніше.

Коли ми їмо, то вживаємо чужі клітини клітини яблука, моркви або картоплі. Це нормальна живильна ланцюжок. Але рівно до тих пір, поки нам трапляються продукти з природною, природного генної структурою. Адже якщо розібратися, в кишечнику відбувається саме натуральне перерозподіл ДНК. Досвід створення генно-модифікованих рослин, які все частіше потрапляють на наш стіл, не що інше, як досвід спрямованого впливу на цей перерозподіл, адже ДНК змінено, воно не природно і не несе інформації про реальний світ. Коли ми їмо генно-модифікований огірок, кожна клітинка його містить один і той же чужорідний вектор, який, по суті, являє собою кулю, засланий в пангеном. Цілком може бути, що при катастрофічному накопиченні позаклітинної «шкідливої» ДНК виникне загроза значного скорочення терміну життя людини.

практична користь

Взагалі теорія пангенома простежує зв`язок мінливості і тривалості життя кожного організму. Якщо вважати, що головна біологічна мета будь-якого організму створення нових комбінацій генів, тоді зрозуміло, як би це не звучало жахливо, чому поширені онкологічні захворювання і чому вони найчастіше смертельні. «У ракових клітинах, каже Віктор Тец, є атипові гени. Тобто організм щось виробив генетично нове, і з точки зору пангенома він представляє інтерес вже в тому сенсі, як забрати від нього ці гени і спробувати їх приміряти до інших організмів ». У плані підтримки життя на Землі організм, напрацювати нові невідомі гени, свою біологічну функцію виконав.

Відео: Пін-код - Щеплення від Кроша - Частина 1. Пізнавальні мультфільми

Якщо одна з основних цілей звичайної ДНК - щоб зберегти генетичної інформації, то позаклітинна ДНК ніби прагне змінити цю інформацію. Порушуючи цей процес, можна впливати на лікування хвороб людини, а в перспективі навіть знайти способи продовження життя. «Усі хвороби у нас викликані мікробами, в тому числі атеросклероз, психози, шизофренія, рак і навіть швидкість старіння. Тільки збудник одного захворювання вже знайдений, а іншого ще немає, - каже Тец. - Коли ми стали простежувати мінливість генів, майже відразу ж вирішили: позаклітинна ДНК у пухлинних хворих повинна містити якісь незвичайні послідовності. Раз є сигнальні молекули, значить, вони комусь щось повідомляють. Просто так нічого не буває. Ми подумали: якщо заблокувати цей процес, то, ймовірно, можна призупинити і ріст пухлини. Стали шукати і знайшли унікальні послідовності, не описані в геномі людини, і в результаті сформулювали ідею спрямованого впливу на позаклітинну ДНК. Вводячи в кров людини, хворого на рак, спеціальні агенти (наприклад, ДНК-гідролізуючі антитіла), що руйнують позаклітинну ДНК, можна загальмувати розвиток пухлини, освіта метастазів і поліпшити загальний стан пацієнта ».

Дійсно, якщо пангеном розвиває себе як самостійної структури і якісь її прояви можуть виявитися несприятливими для нас, то чому б не передбачити це явище? Правила системи

Наука може розвиватися по горизонталі, вивчаючи те, що вже відкрито. А може рухатися по вертикалі, занурюючись у невідоме. Теорія пангенома - це не більше ніж концепція, модель. Це щось схоже на таблицю Менделєєва, яка в початковому варіанті, може, і не виявилася абсолютно правильною, зате стала корисною для подальших досліджень. «До цієї пори, - говорить Віктор Тец, - ми не стукали в двері мікросвіту, а вибивали цеглу з цієї стіни. Ми секвенували геном - це видатне досягнення. Але, по суті, ми бачимо миттєву інформацію. А вона динамічна і весь час змінюється. Тільки серед бактерій кожні 20 хвилин з`являється новий вид! »

Теорія пангенома має на увазі, що він існує як саморегульована, постійно змінюється єдина система, в якій є своя логіка розвитку: зберігаються отримані гени, відбираються найкращі комбінації і стають надбанням всієї мережі. Ми звикли дивитися на світ виходячи з ідеї егоцентризму людини. А пангеном має на увазі інший підхід: кожен з нас - частина великої генетичної мережі, в яку вбудований кожен з нас. Так, така теорія принижує людину, зводячи його до однієї з форм виготовлення генів. Але на що ми можемо претендувати, якщо людина з інтелектом існує на планеті нікчемно мало - всього-то 40-50 тисяч років, а мікроби з`явилися 4,5 мільярда років тому? Звідки вони виникли, це вже інше питання, на яке поки що немає відповіді. Але зате є система, яка мільйони років підтримує життя. Пангеном - лише умовне її назву. Але швидше за все, як вважає Віктор Тец, це тотальне явище, планетарне. Це те, що потім, коли Земля розвалиться на шматки, стане частками комет і у вигляді генетичної інформації, напрацьованої на нашій планеті, відправиться на інші зіркові об`єкти.

Відео: Пін-код - Наноняні. Пізнавальні мультфільми

За і протівМіхаель Вінк, професор Інституту фармацевтичної біології Гейдельберзького університету, Німеччина:

- Ідея пангенома абсолютно нова. Незважаючи на те що вона ще в цілому не доведена, все ж мені здається дуже цікавою. Адже вона може пояснити ті речі, над якими б`ються еволюціоністи вже стільки років. Походження видів Чарльза Дарвіна при розгляді через призму еволюції мікроорганізмів і їх відкритих функцій зі зберігання та розповсюдження усіх, що існували коли-небудь ДНК набуває нового змісту. З її допомогою можна пояснити і деградацію одних видів, і різкий еволюційний стрибок у інших. Просто в когось прижилися "правильні" бактерії, а іншим не пощастило. Правда, мені здається, що мікроорганізми людина ніколи не зможе підпорядкувати собі. Вони, незважаючи на свою простоту, дуже складні для того, щоб служити людям.

Валерій Гальченко, директор Інституту мікробіології ім. С. Н. Виноградського РАН, член-кореспондент РАН, доктор біологічних наук:

- Ця гіпотеза дуже схожа на «Соляріс» Станіслава Лема. Тільки він не претендує на науковість, а чесно заявляє, що ідея щодо еволюції одного окремого організму - фантазія. Тут же дослідник використовує багато правильних наукових постулатів, а в цілому виходить підтасовування. Солярис в реальному житті неможливий. Океан не може сам еволюціонувати. Він робить це через окремих індивідуумів. Кожен організм має свій ген. Сказати, що одна бактерія або їх збіговисько має геном за все, - це примітив. Немає ніякої загальної мережі генів. Загиблі організми не можуть звільняти ДНК, а живим їх не потрібно включати в себе, тому що вони все зіпсують. Взагалі ідея про те, що бактерії поширюють ДНК, смішна. Поширюють як? Де докази явища, що саме спороутворюючі мікроби і фактично "неживі" віруси є акумуляторами самого тривалого зберігання генетичної інформації? Тільки з існуючої думки, що вони дуже довго зберігаються? Взагалі-то вони не настільки довго зберігаються. Найкраще спори бактерій витримують підвищені температури, і то не безмежно.

Що стосується біологічної мети будь-якого організму, яка нібито полягає в постійному вдосконаленні, створення нових комбінацій генів, - це взагалі фентезі. Біологічної мети не буває, організм не може ставити цілі. Мікробів в боротьбі з хворобами людина ніколи не переможе. Вони перші з`явилися і першими до кінця пройшли всю біохімічну еволюцію. Життя освоїла всі біохімічні реакції в результаті еволюції мікроорганізмів. Реакцій мільйони, але це не означає, що гени об`єднані в одну мережу. Цього не може бути. Те, що гени нами керують, - це примітивне мислення. Насправді гени проявляються в організмах тільки в певних умовах. Якщо організм помер, сам ген як такої нічого не значить. Це просто десяток тисяч літер, записаних у вигляді інформації, а інформація нематеріальна.