Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни

Эволюция не состоялась бы, если бы первая форма жизни не могла размножаться.
Чтобы эволюция смогла состояться, первая форма жизни должна обладать решающей способностью: она должна уметь размножаться. Для современных клеток размножение — довольно трудоемкий процесс. Генетическую информацию современных клеток можно записать при помощи всего лишь четырех букв: А, Т, G, С. <...> Поразительно, но четырех букв вполне достаточно, чтобы закодировать всего человека. <...>
В человеческой клетке имеется около трех миллиардов этих букв. Чтобы генетическая информация не лежала без дела, необходимо создать копии сегментов ДНК, так называемых генов. Эти копии называются РНК, в дальнейшем они переписываются в белки, которые затем берут на себя выполнение различных задач в клетке.
Стандартная генетическая схема выглядит так: ДНК (генетическая информация) — РНК (копия) — белок.
На первый взгляд может показаться, что РНК всего лишь играет роль посредника. Подобно почтальону, она переносит копии отдельных генов из клеточного ядра, чтобы из них могли образовываться белки. <...> Кроме того, РНК проказничает гораздо больше, чем первоначально полагали. Например, она сама может служить генетической информацией. Это мы знаем благодаря определенным вирусам, которые прописали свой генетический материал не в ДНК, а в РНК. К ним относятся риновирусы, которые регулярно проверяют, в порядке ли наши железы слизистой оболочки носа, награждая нас жутким насморком.
В человеческих клетках РНК также выполняет самые разнообразные функции. Она не только передает информацию о генах, но и самолично перезаписывает их в белки. Рибосомы, компоненты клетки, составляющие белки, в свою очередь, состоят из РНК. Принято считать, что первая форма жизни состояла всего лишь из мембраны, в которой содержалась последовательность РНК. Эта РНК была в состоянии копировать сама себя. Но в состоянии ли РНК делать что-то подобное в одиночку? <...>
РНК не очень стабильна и имеет тенденцию менять свою буквенную последовательность. Поэтому клетки, чья генетическая информация состоит из РНК, очень быстро стали бы очень разными. Если последовательность букв изменяется таким образом, что положительно влияет на размножение, то эти клетки будут преобладать над другими. Именно с этого наконец началась эволюция, и вот тут стало можно впервые заговорить о биологии.
Со временем, когда клетки стали более сложными, задача долгосрочного хранения информации была передана от РНК к ДНК. Хотя обе молекулы химически практически идентичны, ДНК гораздо более стабильна и поэтому лучше подходит для такой работы. Белки были созданы для того, чтобы взять на себя выполнение сложных задач, с которыми не в состоянии справиться РНК. Некоторые клетки вбирали другие клетки. Это привело к появлению внутренних секций, которые могли взять на себя выполнение различных задач, как, например, клеточное ядро, которое заботится о ДНК, или митохондрии, которые отвечают за производство энергии.
Долгое время эти одноклеточные организмы играли доминирующую роль в мировых событиях. И все же когда первые клетки заметили, что сотрудничество имеет больше преимуществ, нежели конкуренция, образовались многоклеточные организмы и случился бум сложной жизни. В результате появились вы, я и любая другая форма жизни, которую мы сегодня можем с восхищением наблюдать невооруженным глазом.

Когда клетки делятся, их ДНК предварительно организуется в так называемые хромосомы. Наша генетическая информация поделена на 46 таких Х-образных структур. Одна половина унаследована от отца, другая половина — от матери. На концах этих хромосом расположены участки ДНК, которые называются теломеры. Они состоят из короткой последовательности ДНК, которая повторяется тысячи раз и составляет в длину около 10 000 букв. У людей эта последовательность выглядит так: TTAGGG. Как будто заикающийся человек хочет о чем-то вам рассказать. Теломеры важны для стабильности хромосом, без них клетка будет замечать открытые нити ДНК в конце хромосом и все постоянно думать, что в их генетической информации имеются повреждения. При каждом делении клетки теломеры укорачиваются примерно на 100 букв. Когда они становятся короче 4000 букв, клетка больше не может продолжать делиться. Вместо этого она совершает так называемое запрограммированное самоубийство (апоптоз) или делает то, что и многие люди в возрасте: она становится толстой и неподвижной (сенесценция).