ДНК (расшифровывается как дезоксирибонуклеиновая кислота) содержит всю информацию, необходимую для работы вашего тела.
ДНК состоит из четырёх химических строительных блоков, расположенных один за другим. Эта последовательность является инструкцией по эксплуатации вашего тела. Строительные блоки называются аденином, тимином, гуанином и цитозином, но учёные их обычно называют просто — A, T, G и C.
Изображение: Africa Studio/Shutterstock
Информация в вашей ДНК сгруппирована в разделы, называемые генами. Гены подобны предложениям в инструкции по эксплуатации.
Большинство генов контролируют повседневную деятельность вашего тела — то, как оно отращивает волосы, переваривает пищу или транспортирует кислород. Таким образом, 99,9% вашей ДНК точно такие же, как у всех остальных на планете. Остальное — это то, что делает вас уникальным. Например, если у вас голубые глаза, то несколько букв в некоторых генах будут отличаться от тех, у кого карие глаза.
По мере того как мы растём, клетки нашего тела делятся. Одна клетка становится двумя. Каждый раз, когда это происходит, каждая из новых клеток нуждается в полной копии ДНК. ДНК проделывает это легко, потому что она состоит из двух цепочек. Когда клетка делится, цепочки разделяются, и из каждой создаётся новая копия. Давайте рассмотрим, как это происходит.
Буква A на одной цепи всегда находится напротив буквы T на другой, а G всегда напротив C. Таким образом, короткая двойная цепь ДНК может выглядеть так:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
Давайте посмотрим, что происходит с одной из цепей в делящейся клетке. Сначала буква Т добавляется напротив первой буквы А, чтобы получилось:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
Затем A следующим образом присоединяется к T:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
После C помещается напротив G:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
И так до тех пор, пока не будет создан совершенно новый двухцепочный фрагмент ДНК.
Чтение ДНК
Мы можем использовать это знание о том, как ДНК копирует себя, чтобы читать ДНК человека.
Для этого учёные помещают ДНК в четыре пробирки. Затем они добавляют в каждую из пробирок все механизмы, которые клетка использует для копирования ДНК, и множество дополнительных A*, T*, G* и C*.
В каждую из этих четырёх пробирок добавляются специальные буквы ДНК: A* в первой пробирке, T* во второй, G* в третьей и C* в четвёртой.
Давайте же представим, что происходит с нашей последовательностью ДНК в пробирке с A*.
Во-первых, как и раньше, T добавляется напротив первой A, чтобы получилось:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
Затем, однако, может быть добавлена A*, чтобы вышло так:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
Если подобное произойдет, то следующая буква не сможет прикрепиться к A*. Это всё, что можно сделать для этого участка ДНК.
Но в пробирке гораздо больше ДНК и букв, и в некоторых случаях при таких обстоятельствах добавляется обычная буква А, а затем две буквы C, чтобы сделать это:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
Дальше снова появляется выбор. Если добавить A*, то последовательность ДНК будет выглядеть следующим образом:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
Каждый раз, когда мы достигаем точки, когда нам нужно добавить А, есть шанс, что может быть добавлена А*, что остановит дальнейшее удлинение ДНК. Так что, в конце концов, получаются такие цепочки ДНК:
Изображение: Mark Lorch/The Conversation
Учёный, читающий ДНК, знает, что каждая цепь в этой пробирке заканчивается буквой А*. Затем он подсчитывает, сколько пар в каждой цепи ДНК. Делая это, он может выяснить, что 2-я, 5-я и 7-я буквы — это А.
Затем он делает то же самое с другими пробирками и выясняет, что 1-я и 6-я буквы — это Т, 3-я, 4-я и 9-я буквы — С, а 7-я — это G. Собрав все это вместе, специалист может прочитать всю последовательность ДНК.
Чтение ДНК полезно, потому что порой буквы в генах не совсем правильные, вроде слова с ошибкой в инструкции. Это может привести к тому, что некоторые из ваших клеток не будут работать должным образом.
Например, всего одна неправильная буква в одном конкретном гене может означать, что кто-то с большей вероятностью станет диабетиком или заболеет раком, когда станет старше. Чтение чьей-то ДНК позволяет врачам выявлять и лечить эти заболевания до того, как они станут слишком серьёзными.
