Що спільного у банана, мушки та людини: секрети ДНК
Ми давно знаємо, що ДНК людини має певну схожість з шимпанзе та іншими приматами.
Але чи знали ви, що генетично люди також схожі з курками, плодовими мушками та навіть бананами?
Про особливості людського ДНК та їх спорідненість з генетичною інформацією інших живих істот з "УП. Життя" розповів лікар-генетик Нікіта Пожар.
Що таке ДНК?
Майже всі живі істоти мають власну "інструкцію з експлуатації" – геном, який визначає, як організм росте та функціонує.
Специфічні послідовності ДНК містять інформацію про те, як створювати молекули білків. А білки формують наш організм. Вони визначають фізичні риси, як-от колір очей і волосся, а також складають основу речовин, необхідних для життя – ферментів, антитіл і гормонів.
"ДНК – це спосіб збереження та передачі спадкової інформації. Це дволанцюгова молекула, в якій зашифровані інструкції всіх процесів в нашому організмі", – пояснює лікар-генетик Нікіта Пожар.
Відтоді як у 2003 році науковці вперше повністю розшифрували людський геном за допомогою генетичного секвенування, було виявлено, що ми маємо спільну ДНК з багатьма іншими живими організмами.
Щоб "прочитати" наш генетичний код, вчені застосовують метод генетичного секвенування (при цьому вони визначають точну послідовність нуклеотидів – частинок молекули ДНК). Тобто науковці вивчають "інструкцію", яка й керує всіма процесами в організмі.
Завдяки секвенуванню повного геному різних організмів, зокрема дріжджів, рису та жаб, дослідники виявили, що всі живі істоти на планеті мають певну подібність у своїх "інструкціях". Цей збіг існує тому, що ми всі еволюціонували від спільного предка — одноклітинного організму, що жив три-чотири мільярди років тому.
Наскільки ми генетично схожі з іншими живими істотами?
За словами лікаря-генетика, подібність молекул ДНК людини та інших організмів пояснюється походженням людини від більш давніх видів тварин, перебуванням в схожих умовах існування та взаємодії з аналогічними факторами зовнішнього середовища.
"Спільна ДНК абсолютно різних організмів зазвичай відповідає за захисні та пристосувальні реакції до дії різних чинників середовища (тепла, ультрафіолету, холоду). Також спільні гени шифрують інформацію про базові функції (ріст, розмноження) та поведінкові реакції (харчова поведінка, соціальна поведінка, пошук партнера)", – зазначає експерт Нікіта Пожар.
Людина генетично найбільш схожа до таких живих істот:
- Шимпанзе: 96% збігу
Досліджуючи геном шимпанзе, вчені намагаються з’ясувати, що ж робить людину унікальною. І хоча повної відповіді ще не знайдено, нові дослідження свідчать, що деякі гени відіграють ключову роль у розвитку більшого та складнішого людського мозку.
Хоча люди поділяють понад 95% свого геному з шимпанзе, наш мозок є набагато складнішим.
Дослідження показують, що клітини головного мозку людини мають вищий рівень активації генів, що сприяє кращому розвитку нервової системи та когнітивних функцій.
"Саме ця зовсім невелика різниця в ДНК з приматами відіграє роль у виникненні вищої нервової діяльності, мовлення, когнітивних процесів, складнішої соціальної взаємодії та поведінкових реакцій, як основних інструментів, завдяки яким ми існуємо та відрізняємося від інших тварин, і не лише", – пояснює генетик Нікіта Пожар.
- Курка: 60% збігу
Вивчення геному дикої курки, нащадка динозаврів, дало змогу краще зрозуміти генетичні відмінності між птахами та ссавцями (до прикладу, у птахів є гени для формування пір’я, а в людей – волосся).
Але були й неочікувані подібності: гени, що кодують білки у шкаралупі яєць та кістках курки, можуть мати схожі відповідники, пов’язані з кальцифікацією кісток у ссавців.
Також деякі гени, що відповідають за захист від інфекцій, працюють схожим чином у птахів і ссавців.
Схожість присутня й у генах, що керують обміном речовин (перетворенням їжі на енергію).
- Плодова мушка: 60% збігу
Існує причина, чому плодові мушки (дрозофіли) є одними з найвивченіших комах. Ці крихітні істоти мають спільні гени з іншими живими організмами (зокрема людиною) для багатьох біологічних процесів (таких як ріст та розвиток).
До прикладу, схожими можуть бути гени, які відповідають за поділ клітин, щоб організм міг рости та відновлюватися.
Також у мушок і людей процес формування цілого організму з різноманітними органами керується схожими "будівельними" генами.
Насправді майже 75% генів, що спричиняють захворювання в людини, також присутні у плодових мушок, що робить їх чудовими моделями для вивчення людських хвороб (діабету, хвороби Альцгеймера тощо).
- Банан: понад 40% збігу
Багато генів, необхідних для базових клітинних функцій (як-от поділ клітин) є спільними для багатьох рослин (зокрема бананів), тварин та людини.
Схожими можуть бути гени, що керують копіюванням ДНК та утворенням нових клітин. Також подібними виявляються гени, які відповідають за вироблення енергії в клітинах.
Вчений Лоуренс Броді з Інституту дослідження геному людини пояснює, як науковці дослідили такий генетичний збір між людиною та бананом.
За словами Броді, експеримент не був опублікований, як більшість наукових досліджень. Натомість його було створено для включення до освітнього відео Музею природної історії Смітсонівського інституту під назвою "Анімований геном". У цьому відео зазначалося, що ДНК людини та банана "схожа на 41 відсоток".
Вчений пояснив, що ця цифра (41%) отримана в результаті багаторівневого пошуку між послідовностями білків людини та банана. Вони знайшли близько 7000 збігів, а середній відсоток ідентичності цих збігів становив 41%.
"Це середня схожість не стільки між генами, скільки між білками (які якраз і кодуються гени). Звичайно, в нашому геномі є багато, багато генів, які не мають впізнаваного аналога в геномі банана, і навпаки", – зазначив науковець.
Тож така схожість не показує, що людина є "на 40% однаковою з бананом чи на 60% з мушкою". Це означає, що на рівні базових генетичних інструкцій для життя у нас справді багато спільного.