Увлекательная биология. Детская энциклопедия

– Верно, Чевочка. Пастера считают основоположником микробиологии. Кроме брожения, он изучал также возбудителей болезней и обнаружил, что причиной многих заболеваний являются микроорганизмы. Самым великим его открытием стала вакцина против очень тяжёлого заболевания – бешенства.

– А что такое «вакцина»? Это прививка?

Вакцина

– Да, в обиходе вакцину так часто называют. Вакцина учит организм распознавать возбудителя болезни и бороться с ним. Таким образом формируется наш иммунитет – способность уничтожать чужеродные клетки и вещества. Так что Пастера по праву считают основоположником ещё одной биологической науки – иммунологии.

– Она тоже отправляется в мою биологическую копилку. Дядя Кузя, получается, Пастер основал сразу две биологические науки?

– Да, но главное, что открытия Пастера спасли множество жизней, ведь его метод защиты от болезней с помощью применения вакцин, вакцинации, распространился во всём мире. Кроме того, активно развивается новая ветвь биотехнологии – генная инженерия.

– Дядя Кузя, чем занимается эта наука?

– Если коротко, генная инженерия изменяет наследственные свойства организмов, чтобы получить новые.

– Невероятно! Но ведь наследственная информация содержится в ДНК клетки. Разве можно её изменить?

– Чтобы это понять, давай вспомним о ДНК.

– Не волнуйся, я не забыл. ДНК образована из двух соединённых цепочек, которые состоят из миллионов нуклеотидов.

– Верно, Чевостик. Хоть общее количество нуклеотидов в ДНК очень велико, цепочки собраны из нуклеотидов, в состав которых входят элементы всего четырёх типов: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Условно назовём эти элементы А, Т, Г и Ц. С их помощью цепочки соединяются в ДНК.

– Как в конструкторе лего, где каждую детальку можно соединить с другой?

– Примерно так. Но, в отличие от лего, не все элементы нуклеотидов ДНК способны присоединяться друг к другу. Например, элемент А может составить пару только с Т, а элемент Г соединяется только с Ц. Поэтому, чтобы соединиться, две нуклеотидные цепочки располагаются так, чтобы подходящие элементы нуклеотидов оказались напротив друг друга. В результате готовая ДНК напоминает двойную спираль – такую модель структуры предложили американские учёные Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик в ХХ веке.

– Двойная спираль… Если честно, трудно представить, как она выглядит.

– Представь винтовую лестницу, где ступеньки – это пары, образованные из нуклеотидов от разных цепочек.

– А как же в ДНК закодирована наследственная информация?

– Принцип примерно такой же, как в языке. Нуклеотиды можно сравнить с буквами, из которых составляются слова и сообщения.

– По-моему, для слов слишком мало букв – всего четыре.

– Но буквы-нуклеотиды могут чередоваться и дают достаточно сочетаний, чтобы составить слова. Последовательность нуклеотидов в ДНК образует ген.

– Это самое короткое новое слово в этом путешествии!

– Зато важное. Гены изучает наука генетика.

– Ещё одна новая наука в копилку биологических наук. Дядя Кузя, а ген – это кусочек ДНК?

– Верно, только не всякий, а тот, что выполняет какую-либо функцию. Такие участки, то есть гены, могут быть разными. Есть ген, который кодирует белок. Один ген – один белок. Есть гены, которые «включают» и «выключают» кодирующие белок гены.

– А зачем они это делают?

– Так они управляют созданием белка в клетке и определяют, какой будет клетка.

– Погоди, дядя Кузя, раз гены составляют ДНК, а ДНК скручивается в хромосомы, можно сказать, что и хромосомы состоят из генов?

– Можно. Все вместе хромосомы составляют геном и задают свойства организма в целом.

– Как же их изменяют?

– С помощью методов генной инженерии гены в цепочке ДНК можно менять местами, вырезать и вставлять в другое место, заменять новыми. Примерно как с листом в тетради: его можно убрать, а на освободившееся место вклеить другой.

– Ну ты и сравнил, дядя Кузя! Листы большие, а ДНК совсем маленькая, не в каждый микроскоп видна. Как из неё что-то вырезать?

– В генной инженерии для этого есть свои, очень необычные инструменты. Это особые белки, так называемые ферменты. Они очень точно разрезают ДНК в нужном месте. А для транспортировки генов используют вирусы. В генной инженерии находят применение и бактерии, и даже фрагменты ДНК.

– Удивительно! Дядя Кузя, а эта наука давно появилась?

– Нет, она совсем молодая и, основываясь на достижениях многих других биологических наук, быстро развивается и решает всё более сложные задачи. Например, с помощью генной инженерии учёные могут создавать растения и животных с заданными качествами.

– Здорово! А что учёные прививают растениям?

– Устойчивость к болезням, жаре, засухе или холоду.

– А что ещё может генная инженерия?

– Она может создавать организмы с новым геномом, а может сделать копию, так что ДНК копии точно повторит ДНК первоначального организма. Такие копии называются клонами, а сам процесс – клонированием. Учёные клонировали самых разных животных: лошадь, обезьяну… Пожалуй, наберётся целый зоопарк. Но самой известной является овечка Долли, первый успешный клон животного.

– Вот это да! Дядя Кузя, а зачем делать копии животных?