Що являє собою рекомбінація ДНК
Історія вивчення структури гена
Поштовх до розвитку генетики як науки стався на початку 20 століття, тоді стало приділятися увага спадкових змін організму. Активно почали вивчатися спадкові процеси, що відбуваються з хромосомами. До кінця двадцятих років минулого століття було популярно думка про неподільність і цілісності гена при спадкової передачі. Цьому сприяли результати дослідів кросинговеру (рекомбінація у еукаріотів). У 1928 році була виявлена мутація гена на прикладі дрозофіл під впливом рентгенівських променів. Деякі області хромосоми цілком можуть мутувати незалежно один від одного. Так з'явилося поняття аллеломорфізма. Однак мутація гена за допомогою кросинговеру довгий час не могла бути досягнута. Тільки лише при переході генетичних досліджень мікроорганізмів на молекулярний рівень стала ясна здатність генів до рекомбінації. У 70-х роках двадцятого століття в результаті експериментів у сфері бактеріальної генетики було отримано ряд позитивних результатів в даному дослідженні.
Принципи дії рекомбінації ДНК
Існує кілька способів досягнення даного процесу, суть якого полягає або в успішній заміні одних ділянок молекули на інші (реципрокний), або в повному видаленні будь-якого ділянки (нереціпрокний). Подібна заміна ділянок заміна характерна як для статевих, так і для соматичних клітин. Перший спосіб називається загальною або гомологической рекомбинацией. Існує ще і незаконний (неправильний) шлях. Завдяки йому відбувається зміна структурних перебудов молекули ДНК - інверсія, транслокація.
Необхідність змін молекул ДНК
Процес заміни ділянок молекул ДНК слід вважати відповідальним за наявність природного відбору і біологічне існування всього живого. Її також визнають одним з найбільш таємничих явищ генетики. Генні мутації привели до різноманіття, будучи абсолютно марними в одній сфері і несподівано знаходили застосування в інший. Рекомбінація поряд з появою самого життя забезпечує все нові і нові геномні поєднання, різноманітність фенотипів, поступово посилюючи свою позицію. У еукаріотів, відмінних від бактерій, зміни відображені вже на наступних поколіннях. Суть важливості заміни ділянок молекул ДНК можна розглянути на прикладі організмів, для яких характерний статевий або безстатевий шлях розмноження. Безстатеві організми (НЕ рекомбінують) під впливом мутацій змушені жити з некорисними генами, що знижує їхні шанси на виживання. Організми з високим ступенем рекомбінації, яким притаманний статевий характер розмноження, відбраковують непотрібні мутаційні гени в наступних поколіннях, тим самим отримуючи шанси на процвітання в майбутньому.
Практичне застосування для медицини, генетики та перспективи розвитку
Сучасні умови життя висувають вимоги до високих знань, що стосуються галузі генної інженерії. Освіта все нових патогенних мікроорганізмів вимагає створення нових лікарських форм, що також впливає на появу нових фенотипів захворювань та інфекцій. Одним із завдань сучасної молекулярної медицини є вивчення механізму гомологічної рекомбінації. Вивчення змін структури ДНК вносить вклад в розвиток розуміння характеру спадкових захворювань. Заміна «поганого спадкового» гена «хорошим» як метод лікування можлива при застосуванні техніки гомологической рекомбінації.
Факти про рекомбінації
Для генної інженерії з'явилася можливість створювати нові організми з невластивими їм раніше характеристиками. Був створений рекомбінантний вироблений за допомогою людського гена інсулін. У США і Європі почалися роботи над створенням трансгенних рослин, згодом перейшло в масове вирощування, вчені практично завершили роботи над розшифровкою генома людини. Генетично модифіковані продукти або ж організми вже давно не є рідкістю. Відомі випадки появи поросят, що світяться, рослин, які світяться при необхідності поливання, зелені мавпи і миші. Трансгенні сільськогосподарські культури виробляються вже давно у величезних кількостях і часто перевершують натуральні, навіть незважаючи на повсюдні протести і заборони. Втім, запити генної інженерії передбачають не тільки додавати нові, а й прибирати вже існуючі для більш детального вивчення «відсутнього» гена. Подібні організми називають «нокаутні». Нокаутні миші як предмет наукового дослідження вже давно прийшли на зміну дрозофілам.