МОСКВА, 10 июл — РИА Новости, Татьяна Пичугина. В митохондриях, интересующих генетиков, врачей, криминалистов и археологов, содержится информация об эволюции биосферы, истории человечества и неизлечимых пока генетических болезнях. Какие загадки удалось решить с их помощью — в материале РИА Новости.
Генетический код преподносит сюрпризы
Долгое время считалось, что у человека только один геном — в ядре клетки. Именно его структуру расшифровали в 1953 году Френсис и Крик. А спустя несколько лет нечто вроде ДНК обнаружили в митохондриях — крошечных органеллах внутри клеток. Оказалось, что они содержат еще один, совершенно самостоятельный геном, только гораздо меньших размеров.
Посмотрите нашу галерею фактов о биохакинге.
Сергей Фаге
Несмотря на грустный вид, Сергей утверждает, что вложения в биохакинг — 200 тыс долларов — оправдали себя (он стал счастливее и энергичнее, снизил процент жировой массы и т. д.), что не удивительно — после такого количества исследований, медикаментов (среди которых есть и те, что влияют на настроение), медитаций, сеансов психотерапии и упражнений, быть несчастным и толстым нелогично и неудобно.
Рэй Курцвейл
Американский изобретатель и футуролог. Эксперименты с биохакингом наначал в 35 лет, когда выяснилось, что у него нарушена толерантность к глюкозе — это ранняя форма диабета 2-го типа. Совместно с врачом Терри Гроссманом Курцвейл разработал систему продления жизни, которая сначала состояла из 250 препаратов в день, а потом — из 150.
Джозайя Зайнер
Пытается редактировать собственное ДНК в домашних условиях и выкладывает в сеть пошаговые инструкции для тех, кто хочет повторить его опыты. Биохакер считает, что технологии модификации генома должны быть в открытом доступе, а еще что человек имеет право менять свою ДНК как угодно.
Евгений Кунин
Биоинформатик. Он не ставит опыты на себе, но его группа ученых — одна из самых заметных в мире, работающих над технологией редактирования генома CRISPR/Cas9.
Денис Варванец
27-летний москвич 5 раз в неделю на 20 минут подсоединяет датчики прибора к мозгу и выполняет на компьютере интеллектуальные упражнения.
Маргарита Грачева
Киборг поневоле. В 2017 году во время приступа ревности муж отвез ее в лес и отрубил ей кисти рук. Левую кисть удалось пришить, на месте правой сформировали культю, а позже вживили бионическую кисть.
Серджо Канаверо
Одиозный хирург, обещавший в 2017 году провести пересадку головы на новое тело. Пока успешная пересадка прошла лишь на мертвом доноре, и некоторые коллеги Канаверо смотрят на результат скептически.
Валерий Спиридонов
Первый претендент на новое тело, кандидатура которого впоследствии была отвергнута. У Спиридонова спинальная мышечна атрофия, он почти не может двигаться. Сейчас он живет в Майами с женой и ребенком.
Мун Рибас
Хореограф и борец за права киборгов. В руку Мун вшит специальный чип, который улавливает сейсмоактивность по всей планете и передает ей вибрации всякий раз, когда где-то происходит землетрясение. «Сейчас я чувствую землетрясение в Калифорнии», — говорит Мун.
Стив Мэнн
Канадский ученый, инженер. Носит очки дополненной реальности EyeTap (по медицинским показаниям), пионер в области носимых компьютеров.
Стеларк
Известен как автор многочисленных перфомансов: он подвешивал себя на вживленных в кожу крюках, использовал третью роборуку, а сейчас выращивает на руке третье ухо, которое может принимать сигналы Wi-Fi.
Нил Харбиссон
Самый известный киборг в мире, его таковым признала даже британская бюрократия. С помощью антенные, подсоединенной к мозгу он слышит цвета - от рождения он различает только оттенки серого.
FM-2030 (Ферейдун М. Эсфендиари)
Писатель-фантаст, футуролог, один из идеологов трансгуманизма (философская концепция, которая предполагает борьбу со старением с помощью науки). «У меня нет возраста. Я рождаюсь и рождаюсь заново с каждым днем. И намереваюсь жить вечно. И если не случится непредвиденного, скорее всего буду», — говорил он. 8 июля 2000 года, в возрасте 69 лет, FM-2030 скончался от рака поджелудочной железы и был крионирован.
Джерри Джалава
После несчастного случая ему пришлось ампутировать часть пальца. Джерри встроил туда USB-флешку. Обычно она прикрыта протезом, но если нужна, он просто снимает протез и втыкает палец в компьютер.
Кевин Уорик
«Волею случая я родился человеком, но я верю, что в силах это изменить», — считает британский исследователь. В 1998 году вживил себе RFID-чип, позволяющий включать и выключать свет, взаимодействовать с компьютерами и открывать электронные замки. С 2002 года занимается тем, что интегрирует свою нервную систему с нейроинтерфейсом. Его цель — научиться передавать мысли от одного киборга к другому.
Владимир Неговский
Патофизиолог, создатель реаниматологии, родоначальник школы отечественных реаниматологов, создатель первого в мире Научно-исследовательского института общей реаниматологии. Разделил смерть на биологическую и клиническую, и научился бороться с последней.
Александр Богданов
Ученый, один из главных идеолог социализма. Он обещал лидерам РКП(б) бессмертие через обменное переливание молодой крови стареющим революционерам, но сам преждевременно умер после очередного переливания, так как не знал о несовместимости групп крови (да и о их существовании).
Игорь Вишев
Доктор философских наук, профессор, он полностью потерял зрение в 1947 году. Ученый активно поддерживает крионику, в 2011 году после смерти была крионирована его жена. Ввел в научный обиход понятия «иммортология» (наука о бессмертии) и homo immortalis.
Информация в митохондриальной ДНК (ее называют мтДНК) некоторых живых организмов закодирована не так, как в ядерной молекуле, не универсальным кодом. Отличия небольшие, но принципиальные. Митохондрии снабжают энергией клетку. В ее внутренней мембране вырабатываются молекулы АТФ — универсальное топливо организма. Так вот, геном митохондрии кодирует информацию о синтезе белков-ферментов, без которых производство топлива невозможно.
У человека один из самых маленьких митохондриальных геномов, всего 16,5 тысячи пар нуклеотидов, 37 генов. Для сравнения: у наземных растений — сотни тысяч пар. В митохондрии умещается несколько молекул ДНК. Они свернуты в клубок вместе с белками. В свою очередь, в клетках тела в зависимости от специализации содержится множество митохондрий.
Одно из самых удивительных открытий состоит в том, что в половых клетках — неравное число митохондрий. В человеческих сперматозоидах их нет. Это приводит к тому, что мтДНК наследуется только от матери к дочери.
К тому же она не может рекомбинироваться, как ядерная ДНК, то есть составлять разные вариации из двух родительских хромосом. По наследству передаются клоны мтДНК.
Как же вышло, что у нас в клетке два разных генома? Еще в конце XIX века появилась гипотеза, что митохондрии — это бактерии-симбионты, живущие внутри клетки. Они первыми на заре эволюции живого мира стали использовать кислород для дыхания. Возможно, им было безопаснее жить внутри большой клетки, не способной к фотосинтезу. Так возник симбиоз двух типов клеток, который привел к появлению многоклеточных организмов. В наши дни эта гипотеза стала основной.
Ученые расшифровывают мтДНК
Тот факт, у человека есть второй геном, долго оставался в тени, пока в конце XX века не разработали новые методы секвенирования ДНК и обработки больших объемов данных.
В 1987 году американские ученые сравнили митохондриальные ДНК у представителей 147 разных народов из пяти регионов Земли. Выяснилось, что все они произошли от общего предка по материнской линии — митохондриальной Евы, жившей в Африке двести тысяч лет назад.
Дело в том, что если некая популяция людей разделяется и каждая группа начинает вести относительно изолированный образ жизни, то у них со временем накапливаются разные наборы мутаций, по числу которых можно определить время расхождения групп.
Митохондриальная ДНК оказалась очень удобной для изучения ископаемых останков человека. В ядре клетки — только одна молекула ДНК, тогда как митохондрий в одной клетке — десятки тысяч. К тому же молекула мтДНК свернута в кольцо. Поэтому она более устойчива к внешним воздействиям и выдерживает даже небольшое нагревание, что важно, к примеру, при идентификации обгоревших останков.
Источник: pixabay.com/CC 0
Недаром у неандертальцев сначала расшифровали митохондриальный геном. Эту работу завершил в 2009-м шведский ученый Сванте Паабо. Сейчас за относительно небольшие деньги в коммерческих компаниях можно заказать тест своей мтДНК и узнать регион, из которого произошли предки по материнской линии.
Поломка во втором геноме
Митохондриальная ДНК мутирует в 17 раз быстрее, чем ядерная. В результате в одной клетке могут быть митохондрии с разным геномом. Если число мтДНК-мутантов преобладает, митохондрии начинают работать неправильно, а клетки гибнут. Пострадать может любой орган: мозг, мускулы, почки, кровь, глаза, уши.
Диагностика митохондриальных болезней очень сложная, лечения от них нет. Зато генетики научились предотвращать их наследование. В одном случае берут донорскую яйцеклетку от здоровой женщины, не родственной супруге по материнской линии. Ее оплодотворяют семенем супруга и подсаживают в матку.
В другом — из донорской яйцеклетки удаляют собственное ядро и вставляют туда ядро из яйцеклетки супруги. Затем оплодотворяют составную яйцеклетку спермой супруга и подсаживают в матку. Рожденных таким способом называют «детьми от трех родителей».