Том Джексон - Взламывая биологию

Рекомбинация на генетическом уровне происходит во время мейоза, когда гомологичные хромосомы обмениваются участками ДНК (скрещиваются) и позже делятся, образуя гаметы с разным набором генов.

Витамины – это вещества, необходимые для поддержания здоровья. Организм человека не может производить большинство из них, а потому нуждается в правильном питании.

Все мы знаем о пользе витамина C, который присутствует во фруктах и овощах. Его обнаружил в 1931 г. венгерский физиолог Альберт Сент-Дьёрдьи (1893–1986). Открытие было важно, поскольку помогло осознать роль лимоннокислого цикла, или цикла Кребса, в метаболизме клетки. Для поддержания хорошего здоровья важны все витамины, а 13 из них жизненно необходимы. Витамины A, D, E, и К жирорастворимы, их запас может храниться в теле. Они содержатся в пище, богатой жирами, например в молочных продуктах и жирной рыбе. Витамин A важен для зрения: в его отсутствие может развиваться куриная слепота, или никталопия, то есть ослабление зрения при тусклом свете. Витамин D необходим для здоровья костей и зубов. Самый важный источник витамина D – это солнце: витамин синтезируется в коже под действием ультрафиолетовых лучей. Нехватка витамина D приводит к рахиту – нарушению развития костей. Витамин Е необходим кровяным клеткам. Витамин К чрезвычайно важен для процесса свертывания крови; его производят некоторые кишечные бактерии, а также он присутствует, например в шпинате, капусте, киви и сое. Витамин С и группа из 12 витаминов группы В растворимы в воде. Организм не может запасать их, поэтому людям нужно потреблять их ежедневно. Витамины группы В требуются в том числе для клеточного дыхания и метаболизма, а также для поддержания всех главных систем организма. Они присутствуют в крупах, молочных продуктах, печени, зеленых овощах.

Витамины часто используются в качестве ферментов или сырья для синтеза других химических веществ, участвующих в метаболизме.

Отсутствие витамина С приводит к цинге, или скорбуту, симптомами которой являются выпадение зубов и кровоизличния на коже. Болезнь была серьезной проблемой в длительных морских плаваниях. В 1747 г. шотландский хирург Джеймс Линд рассудил, что в рационе моряков чего-то не хватает. Он стал давать морякам, больным цингой, лаймы, и симптомы быстро исчезали. Лайм и другие цитрусовые (а также облепиха, черная смородина и шиповник) – прекрасный источник витамина C.

Британских моряков прозвали «лаймис», так как на борту их кораблей всегда был цитрусовый сок.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) – это химическое вещество, очень похожее на ДНК. Оно необходимо для передачи генетической информации от ДНК в ядре клетки ко всей клетке в целом.

Первый шаг к открытию РНК и ее роли в молеклуярной биологии клетки был сделан в 1869 г., когда швейцарский врач Фридрих Мишер выделил из ядра клеток гноя неизвестную субстанцию. Мишер назвал ее «нуклеином». Через несколько лет немецкий биохимик Альбрехт Коссель показал, что нуклеин – это кислота, содержащая пять азотистых оснований, а именно аденин, цитозин, гуанин, тимин и урацил. Коссель получил в 1910 г. Нобелевскю премию по физиологии и медицине за выделение и описание нуклеиновых кислот.

Прошло еще несколько лет, прежде чем биологи установили, что имеется два типа нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. В 1933 г. бельгийский биохимик Жан Браше показал, что ДНК локализована в хромосомах, тогда как РНК присутствует в цитоплазме всех клеток. Браше отметил, что клетки, богатые РНК, как правило, активно участвуют в синтезе белка, и пришел к выводу, что РНК имеет отношение к этому процессу. Механизм, связывающий ДНК, РНК и синтез белка, сегодня известен как центральная догма молекулярной биологии, но он открылся ученым, только когда стало ясно строения ДНК, то есть в 1953 г.

Вирус гриппа не содержит ДНК, генетическую информацию о нем несет РНК. Вирус не может размножаться самостоятельно: для этого он захватывает клетки организма-хозяина, вызывая знакомые всем симптомы.

ДНК имеет в составве азотистые основания – аденин, цитозин, гуанин и тимин, и их последовательность определяет генетический код. РНК имеет сходную структуру, но вместо тимина содержит урацил. Кроме того, РНК – это, как правило, одинарная нить, тогда как ДНК – спираль, состоящая из двух нитей. РНК из одной нити, известная как матричная РНК (мРНК), передает генетическую информацию в клетку. Эту информацию конвертируют в белки структуры под названием рибосомы; они состоят частично из переплетенных молекул РНК (рибосомной РНК). мРНК проходит через рибосому, а при помощи транспортной РНК (тРНК) считывается последовательность оснований и выстраивает белок.

Американский биохимик Роберт У. Холли был одним из лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине 1968 г. за описание структуры транспортной РНК, которая влияет на механизм синтеза белка.

Экосистема – это совокупность всех организмов, а также неживых элементов, составляющих их среду. Отношения внутри экосистемы изучает экология, зародившаяся в конце XIX в. Название науке дал немецкий зоолог Эрнст Геккель.

Геккель был одним из сторонников новой теории эволюции Дарвина. Термином «экология» он обозначил исследование отношений между организмами и их средой, которые и составляют суть естественного отбора. Одним из основоположников новой науки был британский ботаник Артур Тенсли. Опираясь на исследования других ученых-дарвинистов, например датского ботаника Эугениуса Варминга, Тенсли стал собирать вокруг себя единомышленников, которые впоследствии вошли в состав первого профессионального сообщества ботаников, позже трансформировавшегося в 1913 г. в Британское экологическое общество. Он также стал редактором нового журнала Journal of Ecology .

На рисунке Александра фон Гумбольдта показаны растения, найденные им на вулканическом острове. Он иллюстрирует, как перемена климата и прочие факторы формируют разнообразные экосистемы на разных высотах.