Historia DNA

By Contributing LunaDNA Writer. Ostatnio edytowane przez LunaPBC w dniu Wrzesień 2019

Materiał dziedziczny człowieka znany jako kwas dezoksyrybonukleinowy, lub DNA, jest długą cząsteczką zawierającą informacje, których organizmy potrzebują zarówno do rozwoju, jak i reprodukcji. DNA znajduje się w każdej komórce ciała i jest przekazywane z rodzica na dziecko.

Ale odkrycie DNA miało miejsce w 1869 roku przez urodzonego w Szwajcarii biochemika Fredricha Mieschera, zajęło ponad 80 lat, aby jego znaczenie zostało w pełni zrealizowane. I nawet dziś, ponad 150 lat po jego pierwszym odkryciu, ekscytujące badania i technologia nadal oferują coraz lepszy wgląd i lepszą odpowiedź na pytanie: dlaczego DNA jest ważne? Dowiedz się więcej o DNA, w tym:

• Co to jest DNA?
  ◦ Z czego zbudowane jest DNA?
  ◦ Jak działa DNA?
• Jak odkryto DNA?
  ◦ Kto odkrył DNA?
  ◦ Kiedy odkryto DNA?
• Przyszłość DNA

Czym jest DNA?

DNA to samoreplikujący się materiał, który znajduje się w każdym żywym organizmie. Najprościej rzecz ujmując, jest nośnikiem wszelkiej informacji genetycznej. Zawiera instrukcje potrzebne organizmom do rozwoju, wzrostu, przetrwania i rozmnażania. Jest to jedna długa cząsteczka, która zawiera nasz „kod” genetyczny, czyli przepis. Przepis ten jest punktem wyjścia dla naszego rozwoju, ale interakcje DNA z wpływami zewnętrznymi, takimi jak nasz styl życia, środowisko i odżywianie, ostatecznie tworzą człowieka.

Choć większość DNA znajduje się w jądrze komórki, niewielką jego ilość można również znaleźć w mitochondriach, które generują energię, aby komórki mogły funkcjonować prawidłowo. Być może najbardziej fascynującą częścią tego procesu jest fakt, że prawie każda komórka Twojego ciała ma to samo DNA.

Z czego zbudowane jest DNA?

DNA składa się z cząsteczek zwanych nukleotydami. Każdy nukleotyd zawiera grupę cukrową i fosforanową, a także zasady azotowe. Te zasady azotowe są dalej podzielone na cztery typy, w tym:

• adenina (A)
• cytozyna (C)
• guanina (G)
• tymina (T)

Struktura DNA to dwuniciowa helisa, która przypomina wyglądem skręconą drabinę. Cukier i fosforany są pasma nukleotydów, które tworzą długie boki. Zasady azotowe są szczeblami. Każdy szczebel to tak naprawdę dwa rodzaje zasad azotowych, które łączą się w pary, aby utworzyć kompletny szczebel i utrzymać długie nici nukleotydów razem. Pamiętaj, że istnieją cztery rodzaje zasad azotowych, które łączą się w pary w sposób szczególny – adenina łączy się w pary z tyminą, a guanina z cytozyną.

Ludzkie DNA jest wyjątkowe, ponieważ składa się z prawie 3 miliardów par zasad, a około 99 procent z nich jest takich samych u każdego człowieka. Jednak to sekwencja tych baz określa, jaka informacja jest dostępna, aby zbudować i utrzymać każdy organizm.

Pomyśl o DNA jak o poszczególnych literach alfabetu – litery łączą się ze sobą w określonej kolejności i formie, aby tworzyć słowa, zdania i historie. Ten sam pomysł jest prawdziwy dla DNA – jak zasady azotu są uporządkowane w sekwencjach DNA tworzy geny, które mówią komórkom, jak tworzyć białka. Kwas rybonukleinowy (RNA), kolejny typ kwasu nukleinowego, powstaje w procesie transkrypcji (kiedy DNA jest replikowane). Zadaniem RNA jest tłumaczenie informacji genetycznej z DNA na białka, odczytywanej przez rybosom.

Jak działa DNA?

DNA jest zasadniczo przepisem dla każdego żywego organizmu. Zawiera istotne informacje, które są przekazywane z pokolenia na pokolenie. Cząsteczki DNA w jądrze komórki zwijają się ciasno, tworząc chromosomy, które pomagają utrzymać DNA bezpiecznie i na swoim miejscu oraz przechowują ważne informacje w postaci genów, aby określić informacje genetyczne organizmu.

DNA działa poprzez kopiowanie się do jednoniciowej cząsteczki zwanej RNA. Jeśli DNA jest schematem, można myśleć o RNA jako o tłumaczu instrukcji zapisanych w schemacie. Podczas tego procesu DNA odwija się, dzięki czemu może być replikowane. RNA jest podobne do DNA, ale zawiera pewne istotne różnice molekularne, które je odróżniają. RNA działa jako posłaniec, przenosząc w komórce istotne informacje genetyczne z DNA przez rybosomy w celu stworzenia białek, które następnie tworzą wszystkie żywe istoty.

Jak odkryto DNA?

DNA zostało odkryte w 1869 r. przez szwajcarskiego badacza Friedricha Mieschera, który początkowo próbował zbadać skład komórek limfoidalnych (białych krwinek). Zamiast tego wyizolował nową cząsteczkę, którą nazwał nukleiną (DNA z towarzyszącymi mu białkami) z jądra komórkowego. Podczas gdy Miescher jako pierwszy zdefiniował DNA jako odrębną cząsteczkę, kilku innych badaczy i naukowców przyczyniło się do naszego względnego zrozumienia DNA, jakie znamy dzisiaj. Dopiero we wczesnych latach 40. zaczęto badać i rozumieć rolę DNA w dziedziczeniu genetycznym.

Kto odkrył DNA?

Pełna odpowiedź na pytanie, kto odkrył DNA, jest złożona, ponieważ tak naprawdę wiele osób przyczyniło się do tego, co wiemy na jego temat. DNA zostało po raz pierwszy odkryte przez Friedricha Mieschera, ale badacze i naukowcy do dziś kontynuują prace nad jego odkryciem, ponieważ wciąż dowiadujemy się więcej o jego tajemnicach. Jak się okazało, odkrycie Mieschera było tylko początkiem.

Kredyt dla tego, kto po raz pierwszy zidentyfikował DNA, jest często błędnie przyznawany Jamesowi Watsonowi i Francisowi Crickowi, którzy faktycznie tylko pogłębili odkrycie Mieschera swoimi własnymi przełomowymi badaniami prawie 100 lat później. Watson i Crick przyczynili się w dużej mierze do naszego zrozumienia DNA w kontekście dziedziczenia genetycznego, ale podobnie jak Miescher, na długo przed ich pracą inni również dokonali wielkich postępów i wnieśli wkład w tę dziedzinę.

• 1866 – Przed wieloma znaczącymi odkryciami i ustaleniami Gregor Mendel, który jest znany jako „ojciec genetyki”, był właściwie pierwszym, który zasugerował, że cechy są przekazywane z pokolenia na pokolenie. Mendel ukuł terminy, które wszyscy dziś znamy jako recesywne i dominujące.
• 1869 – Friedrich Miescher zidentyfikował „nukleinę”, izolując z jądra komórkowego cząsteczkę, która później stała się znana jako DNA.
• 1881 – laureat Nagrody Nobla i niemiecki biochemik Albrecht Kossel, któremu przypisuje się nazwanie DNA, zidentyfikował nukleinę jako kwas nukleinowy. Wyizolował również te pięć zasad azotowych, które są obecnie uważane za podstawowe elementy składowe DNA i RNA: adeninę (A), cytozynę (C), guaninę (G) i tyminę (T) (która jest zastąpiona przez uracyl (U) w RNA).
• 1882 – Wkrótce po odkryciach Kossela, Walther Flemming poświęcił badania i czas na cytologię, która jest badaniem chromosomów. Odkrył mitozę w 1882 r., kiedy jako pierwszy biolog przeprowadził całkowicie systematyczne badania nad podziałem chromosomów. Jego obserwacje, że chromosomy się podwajają, są istotne dla później odkrytej teorii dziedziczenia.
• Wczesne lata 1900 – Theodor Boveri i Walter Sutton niezależnie pracowali nad tym, co jest obecnie znane jako teoria chromosomów Boveriego-Suttona lub chromosomalna teoria dziedziczenia. Ich odkrycia są fundamentalne dla naszego zrozumienia, w jaki sposób chromosomy przenoszą materiał genetyczny i przekazują go z pokolenia na pokolenie.
• 1902 – Teorie Mendla zostały ostatecznie powiązane z ludzką chorobą przez Sir Archibalda Edwarda Garroda, który w 1902 roku opublikował pierwsze wyniki badań nad dziedziczeniem recesywnym u ludzi. Garrod otworzył drzwi do naszego zrozumienia zaburzeń genetycznych wynikających z błędów w szlakach chemicznych w organizmie.
• 1944 – Oswald Avery po raz pierwszy nakreślił DNA jako zasadę transformacji, co zasadniczo oznacza, że to DNA, a nie białka, przekształca właściwości komórek .
• 1944 – 1950 – Erwin Chargaff odkrył, że DNA jest odpowiedzialny za dziedziczność i że różni się między gatunkami. Jego odkrycia, znane jako Reguły Chargaffa, dowiodły, że jednostki guaniny i cytozyny, jak również adeniny i tyminy, były takie same w dwuniciowym DNA, a także odkrył, że DNA różni się między gatunkami.
• Późne lata czterdzieste – Barbara McClintock odkryła mobilność genów, ostatecznie podważając praktycznie wszystko, co kiedyś uważano za. Jej odkrycie „skaczącego genu” lub pomysł, że geny mogą poruszać się po chromosomie, przyniosło jej Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii.
• 1951 – praca Roslind Franklin w krystalografii rentgenowskiej rozpoczęła się, gdy zaczęła robić zdjęcia DNA metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Jej zdjęcia pokazały formę helikalną, co zostało potwierdzone przez Watsona i Cricka prawie dwa lata później. Jej odkrycia zostały uznane dopiero pośmiertnie.
• 1953 – Watson i Crick publikują informacje o strukturze podwójnej helisy DNA, która skręca się, tworząc strukturę przypominającą drabinę, o której myślimy, gdy wyobrażamy sobie DNA.

Kiedy odkryto DNA?

To, co wiemy dziś o DNA, można w dużej mierze przypisać Jamesowi Watsonowi i Francisowi Crickowi, którzy odkryli strukturę DNA w 1953 roku. Pomimo wielu ważnych odkryć zarówno przed, jak i po ich pracy, to właśnie w tym roku odkryli oni podwójną helisę DNA, czyli spiralną, splecioną strukturę, która jest fundamentalna dla naszego obecnego zrozumienia DNA jako całości.

Przyszłość DNA

Przyszłość DNA ma wielki potencjał. Ponieważ badacze i naukowcy kontynuują postęp w tym, co wiemy o złożoności DNA i wiedzy, którą ono koduje, możemy sobie wyobrazić świat z mniejszą liczbą i lepiej kontrolowanych chorób, dłuższym życiem i spersonalizowanym spojrzeniem na medycynę, która ma zastosowanie raczej do jednostek niż do całej populacji.

Wgląd w DNA już umożliwia diagnozowanie i leczenie chorób genetycznych. Nauka ma również nadzieję, że medycyna będzie rozwijać się tak, aby móc wykorzystać moc naszych własnych komórek do walki z chorobami. Na przykład terapia genowa ma na celu wprowadzenie materiału genetycznego do komórek, aby zrekompensować nieprawidłowe geny lub wytworzyć korzystne terapeutycznie białko.

Badacze nadal wykorzystują technologię sekwencjonowania DNA, aby dowiedzieć się więcej o wszystkim, od zwalczania epidemii chorób zakaźnych po poprawę bezpieczeństwa żywieniowego.

W ostatecznym rozrachunku badania nad DNA przyspieszą przełamanie formy uniwersalnego podejścia do medycyny. Każde nowe odkrycie w naszym rozumieniu DNA przyczynia się do dalszego postępu w idei medycyny precyzyjnej, stosunkowo nowego sposobu, w jaki lekarze podchodzą do opieki zdrowotnej poprzez wykorzystanie informacji genetycznych i molekularnych do kierowania ich podejściem do medycyny. W medycynie precyzyjnej lub spersonalizowanej interwencje biorą pod uwagę unikalną biologię pacjenta i są dostosowane indywidualnie do każdego pacjenta, a nie opierają się na przewidywanej odpowiedzi dla wszystkich pacjentów. Wykorzystując genetykę i holistyczne spojrzenie na indywidualną genetykę, styl życia i środowisko w poszczególnych przypadkach, lekarze są w stanie lepiej przewidzieć nie tylko dokładne strategie prewencyjne, ale także zasugerować bardziej skuteczne opcje leczenia.

Poszliśmy o krok od miejsca, w którym byliśmy pod względem naszego zrozumienia DNA 150 lat temu. Ale nadal, jest wiele do nauczenia się. I z potencjałem, że głębsze zrozumienie DNA poprawi ludzkie zdrowie i jakość życia w całym naszym świecie, bez wątpienia, badania będą kontynuowane. Pełne zrozumienie DNA wszystkich żywych istot może pewnego dnia przyczynić się do rozwiązania takich problemów jak głód na świecie, zapobieganie chorobom i walka ze zmianami klimatu. Potencjał jest naprawdę nieograniczony i, co najmniej, niezwykle ekscytujący.

How To Do More With Your DNA

Do niedawna jednostki były źródłem próbek w tradycyjnym modelu badawczym. Dziś luka między badaniami a jednostkami się zmniejsza, a społeczność łączy się, aby udostępnić dane zdrowotne w celu wsparcia badań na skalę, rozwoju nauki i przyspieszenia odkryć medycznych w LunaDNATM.

Jeśli chciałbyś pomóc badaczom lepiej zrozumieć Ciebie, Twoją rodzinę i historię zdrowia Twojej rodziny, wypełnij ankietę LunaDNA dotyczącą historii zdrowia Twojej rodziny lub udostępnij swój plik danych DNA. Im więcej osób połączy siły, aby udostępnić dane zdrowotne dla większego dobra, tym szybciej i skuteczniej badania będą się rozwijać i poprawiać jakość życia nas wszystkich.

Kliknij tutaj, aby zacząć.