Генетический профиль, или паспорт, показывает секции ДНК, в которых многократно повторяется одно и то же оснвание. Такие тандемные повторы обрабатывают и превращают в уникальный код, который, впрочем, схож с кодом близкого родственника.
Джеффрис и его команда начали разрабатывать метод генетической дактилоскопии, при помощи которого отслеживают чередования секций ДНК, называемые минисателлитами. Выделив несколько минисателлитов, уникальных для человека, генетическая дактилоскопия позволила с легкостью анализировать оцифрованные базы генетических данных. Сегодня используются даже более короткие секции ДНК, микросателлиты, или простые короткие тандемные повторы. В 1987 г. полиция, прибегнув к этому методу, смогла предъявить мужчине обвинение в убийстве двух девушек. Сегодня этот способ анализа ДНК используется во всем мире для установления отцовства и в работе криминалистов.
Биоразнообразие
Биоразнообразие – это множество животных, растений и других форм жизни на определенной территории или во всей биосфере Земли, включая разнообразие внутри вида, между видами и разнообразие экосистем.
Термин «биоразнообразие» ввел американский биолог Эдвард О. Уилсон в 1980-х гг. Концепция широко распространилась за пределы научного сообщества, поскольку в мире росло беспокойство о будущем биосферы Земли. Говоря общо, биоразнообразием следует считать общее число видов и подвидов организмов. (Подвиды – это генетически отличные популяции организмов, которые не сформировали достаточно уникальных признаков, чтобы считаться полноценным видом.) На данный момент описано около 1,9 млн форм жизни на нашей планете, в том числе более 1 млн насекомых, около 310 000 растений и 65 000 позвоночных. Млекопитающие составляют относительно небольшую долю – менее 5500 видов. Многие организмы еще предстоит открыть, и, хотя результаты подсчетов разнятся, общее количество видов на Земле оценивают в 8 млн. Наибольшее их количество проживает в девственных тропических лесах, тропических коралловых рифах и в Капской области в Южной Африке. Биоразнообразие всегда подвергалось воздействию природных (неантропогенных) факторов, в том числе изменениям климата, колебаниям уровня моря и даже столкновениям с астероидами, которые приводили к массовым вымираниям. Имеются данные, что деятельность человека – разрушение среды обитания, слишком интенсивное использование природных ресурсов для производтва продуктов питания, изменение климата, загрязнение окружающей среды и воздействие инвазивных видов – ведет к пиковому массовому вымиранию со времен динозавров.
Хотя тропические леса покрывают менее 2 % поверхности Земли, они являются домом примерно для половины всех известных видов живых организмов.
Биоразнообразие коралловых рифов невероятно, и оно находится под угрозой из-за повышения температуры воды. Здесь обитают более четверти океанических видов.
Домены
Линней разделил живых существ на два царства – растения и животные. Сегодня верхний уровень в классификации организмов – это домен, или надцарство. Большинство ученых согласны в том, что существует три домена, хотя некоторые склоняются к пяти.
Исторически различали пять царств всего живого: бактерии, вирусы, грибы, растения и животные. Американский микробиолог Карл Вёзе ввел понятие надцарства, или домена. В 1977 г. он обнаружил, что прокариоты (одноклеточные организмы без органелл) делятся на две группы: прокариоты, живущие при высоких температурах или выделяющие метан, имеют уникальные генетические признаки, отличающие их от бактерий и эукариотов. Так Вёзе открыл совершенно новую разновидность живых организмов – археи.
Упрощенная классификация Карла Вёзе с тремя доменами. Животные представлены всего одной из десятка родословных.
ЭКСТРЕМОФИЛЫ
В 1970-х гг. ученые стали находить организмы в средах, которые ранее считались враждебными. Большинство из них – это микроорганизмы, в частности бактерии, но встречаются также черви, насекомые и ракообразные. К числу экстремофилов относятся ацидофилы, процветающие в кислых средах, с pH = 3 или ниже (жидкостью с таким уровнем кислотности можно ожечь кожу). Гидротермофилы живут в воде с температурой выше 80 °C, рядом с гидротермальными выходами на дне океана. Другие встречаются глубоко под землей, под ледниками, в экстремально щелочных средах или у кипящих гейзеров.
Археи, бактерии и эукариоты
В 1990 г. Вёзе предложил подразделить все живые организмы на три домена, которые мы знаем сегодня, – археи, бактерии и эукариоты. Каждый домен отмечен характерной рибосомальной рибонуклеиновой кислотой (рРНК) внутри клеток. Все члены домена архей – крошечные одноклеточные организмы, в клетках которых отсутствует ядро. К археям относятся галофилы, выживающие в очень соленой воде, и гипертермофилы, переносящие высокие температуры. Клетки этих микроорганизмов адаптировались к суровым условиям. У бактерий ядро клетки тоже отсутствует, но структура их рРНК отличается от рРНК архей. Домен бактерий очень разнообразен и включает фотосинтетические цианобактерии и литотрофов, питающихся неорганическими веществами. Эукариоты составляют отдельный домен, куда входят растения, животные, грибы и одноклеточные протисты. Вирусы, не имеющие клеток, Вёзе в своей классификации не учел. Не все соглашаются с разделением на три домена. В 2012 г. шведский микробиолог Стефан Лукета предложил альтернативные пять доменов, добавив прионы (инфекционные белки) и вирусы.
Клонирование
Серия процессов, позволяющая получить генетически идентичные копии живого организма, известна как клонирование. Существует три метода. Первым клонированным млекопитающим стала овца по имени Долли. Это случилось в 1996 г.
В природе клоны встречаются часто. Например, растения и одноклеточные организмы, которые воспроизводятся бесполым путем, дают потомство с идентичным генетическим строением. Клонами друг друга являются и однояйцевые близнецы. Однако термин «клонирование» обычно применяют для обозначения методов получения искусственных копий генетического материала и организмов. Клонирование генов – это получение копий ДНК для использования в медицине и исследованиях. Известна польза терапевтического клонирования для медицины: с его помощью создают эмбриональные стволовые клетки. Такие клетки используются для строительства, поддержания и восстановления организма. Так как все это происходит естественным образом, их применяют для лечения поврежденных или зараженных органов. Тем не менее стволовые клетки одного человека, пересаженные другому, провоцируют иммунный ответ. Ученые рассматривают клонирование как способ создать стволовые клетки, генетически идентичные организму, который их использует. В будущем с помощью этих клеток можно было бы восстанавливать ткани и даже заменять органы целиком.
