Строчки кода внутри нашего тела: Как ДНК и РНК определяют всё в нашей жизни и кто из них главнее

Вернее, не совсем так. ДНК — всё ещё главный программный код для каждого живого организма на Земле. Вирусы не в счёт — мы до сих пор не знаем, можно назвать их живыми или нет. Жить с этой информацией после 2020 года трудно, но придётся. А ещё придётся смириться с тем, что в ДНК нашего вида, Homo sapiens, лишь 23 000 генов. У дождевого червя — всего на три тысячи меньше. Как это возможно? И как можно жить без ДНК? Расскажем в материале

В 1869 году в Швейцарии учёный Фридрих Мишер открыл новое вещество и назвал его «нуклеин». Потом Мишер выяснил, что новое вещество — это кислота, что и отразил в названии. Следующие 90 с чем-то лет ДНК считали всего лишь «контейнером», в котором хранится фосфор. С начала XX века учёные начали постепенно выяснять, как нуклеиновая кислота устроена, из чего состоит и что делает. Открыли правила Чаргаффа: ДНК сделана из аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц) и количество аденина всегда равно количеству тимина. То же самое с гуанином и цитозином. А = Т и Г = Ц — эту формулу знают все, кто планирует сдавать ЕГЭ по биологии. Окончательно структуру, внешний вид и назначение ДНК выяснили только в 1953 году.

ДНК — это огромная молекула, которая состоит из двух переплетённых между собой цепочек молекул поменьше. Те повторяются в определённой последовательности, и на основе этого шифра организм создаёт себе «дочерний». Молекулы-основания, из которых составлены цепочки, — это и есть аденин, тимин, гуанин и цитозин. Именно благодаря их комбинациям ДНК становится архивом, содержащим всю информацию, на основе которой ваш организм живёт и развивается. По коду из ДНК синтезируется белок и буквально ведётся постройка организма. ДНК передали вам родители, и так было с каждым живым существом на Земле. Вирусы не в счёт.

В 1869 году в Швейцарии учёный Фридрих Мишер открыл новое вещество и назвал его «нуклеин». Потом Мишер выяснил, что новое вещество — это кислота, что и отразил в названии. Да, сейчас речь об РНК. Дело в том, что нуклеин, открытый Мишером, содержал в себе спайку ДНК и РНК. Американцы в 1950-х исследовали именно дезоксирибонуклеиновую, а вот вопросами простой рибонуклеиновой кислоты занимались наши соотечественники. Андрей Белозерский и Александр Спирин открыли матричную РНК в 1956 году. И это был всего лишь один из множества видов этой молекулы.

ДНК и РНК чем-то похожи, но и различия есть существенные. РНК тоже состоит из спаек молекул, но в её случае это аденин, цитозин, гуанин и урацил. А ещё в составе РНК одна цепочка, а не две. Таким образом, ДНК представляет собой закрытую капсулу с информацией, а РНК — это активный агент, который может открыть капсулу и потом использовать её содержимое в своих целях. Именно РНК строит организм по чертежам, зашифрованным в ДНК. Ну или по коду, который при помощи ДНК архивирован. Метафоры разные — суть одна. Самое главное, именно РНК отвечает на вопрос: «Почему у человека и червя примерно равное количество генов?»

В последнее время в микробиологии назревает большая смена парадигмы. Десятилетиями генетики считали, что главной молекулой в живом организме является ДНК. Ведь она выглядит более развитой, чем РНК, у неё две цепочки, в ней хранятся гены, её проще понять... Но потом люди стали расшифровывать геномы и выяснилось, что количество генов у многих организмов примерно одинаковое. ДНК остаётся главной «библиотекой», которая содержит все данные для постройки организма. Но без РНК эти данные просто бесполезны.

РНК — это главный интерпретатор ДНК, а в исключительных случаях она может выступить даже в роли редактора. С 2020 года мы наблюдаем революцию в сфере изучения РНК. Всего за пять лет мы успели открыть множество её видов и понять, как именно рибонуклеиновая кислота помогает строить жизнь в отдельно взятом организме. И вот что удалось узнать.

• РНК включает и выключает гены в ДНК тогда, когда этого требуют обстоятельства. Простейший пример — муравьи. И рабочие, и солдаты — это бесплодные самки, и именно РНК позволяет их организмам выключать способность к размножению и включать ген мощных жвал, если это солдаты.
• РНК может редактировать ДНК. Для этого она встраивает саму себя в одну из транспозон на «теле» ДНК. Раньше транспозоны считались «мусорными» участками, а теперь мы понимаем, что это скорее «плацдарм» для РНК. А ещё — именно эти «мусорные» участки критичны для иммунитета и памяти.
• РНК может сама создавать белки. То есть производить их по своей собственной информации из своих собственных частей. Раньше все думали, что для создания белков требуется взаимодействие ДНК и РНК, но рибонуклеиновая кислота оказалась самостоятельной.
• Именно РНК и обеспечивает отличия человека от червя. У человека набор РНК-инструментов гораздо больше, мощнее и разнообразнее.

Если бы не коронавирус, мы бы не знали большой части той информации об РНК, которая нам теперь доступна. Зато именно эта информация позволила нам выжить. SARS-CoV-2, возбудитель болезни, — это РНК-содержащий вирус. Следовательно, для создания вакцины надо было плотно взаимодействовать именно с рибонуклеиновой кислотой. Выделять таковую из вируса, ставить на ней опыты, заставлять её делать то, что нужно для борьбы с вирусом, а не наоборот. В процессе учёные узнали много новой информации. И самое главное, у коронавируса просто нет ДНК. Он существует и размножается исключительно с помощью РНК.

Вирусы можно считать протожизнью. Есть несколько критериев, по которым что-то признаётся полноценно живым. Это наличие генетического материала, эволюция, способность к размножению, обмен веществ, клетки (хотя бы одна) и самостоятельность. Вирусы соответствуют этим критериям только наполовину. У них есть генетический материал, они эволюционируют (быстро) и размножаются. Но условный ковид не имеет метаболизма и своих клеток, а без чужих клеток не может жить и размножаться. По сути, вирусы просто паразитируют на клеточных организмах с целью размножения. А ещё — они делятся на два типа. Первый тип содержит в себе только ДНК, второй — только РНК. Внутри вирусов ДНК и РНК вместе не живут, только внутри клеток.

Как назло, почти все вирусы, которые вызывали эпидемии среди людей, содержат РНК. Полиомиелит, ВИЧ, коронавирус... Зато ДНК есть у вирусов-бактериофагов. Это такие, которые нападают только на бактерии. Иногда их используют, чтобы лечить бактериальные инфекции. Помните: избавиться от вирусов помогает только 70-процентный спирт, неважно какой, но категорически нельзя выбирать для дезинфекции метанол. И один из видов спирта совсем скоро подорожает, по информации Life.ru.