Suņiem un cilvēkiem ir sena kopīga vēsture, taču cik mēs patiesībā esam līdzīgi? Kad tika atklāta DNS struktūra un mēs ieguvām spēju sekvencēt gan cilvēka, gan dzīvnieku genomus, nebija liels pārsteigums, uzzinot, ka mums ir daudz kopīga ar mūsu dzīvnieku draugiem. Cilvēkiem un dzīvniekiem ir kopīgs milzīgs ģenētiskā materiāla daudzums. Tas, ka mēs ar pērtiķiem dalāmies ar lielu DNS daudzumu, ir saprotams. Pat paredzami. Bet patiesība ir tāda, ka mums ir arī liels DNS daudzums ar citiem primātiem. Patiesībā jūs, iespējams, būsiet pārsteigts, uzzinot, kasuņiem ir koplietoti 84% no mūsu DNS! Nedaudz vairāk nekā 80%, ko mēs koplietojam ar pelēm, un daudz mazāk nekā 98%, ar kuriem dalāmies ar pelēm. šimpanzes.
Kas ir DNS?
Dezoksiribonukleīnskābe (DNS) ir organiska molekula, kas atrodama šūnu kodolā. Tas satur ģenētiskās instrukcijas visiem dzīviem organismiem. DNS ir molekula, kas kodē ģenētisko informāciju šūnās un sastāv no adenīna, citozīna, timīna un guanīna. DNS molekulas ir ļoti stabilas, jo tās sastāv no divām komplementārām virknēm, kas veido dubulto spirāli. Šūnu dalīšanās laikā DNS dublējas un rada olb altumvielas, kas ir būtiskas daudzām fiziskām funkcijām.
Kas ir genoms?
Genomi ir DNS sekvences, kas satur visus ģenētiskos norādījumus, kas nepieciešami dzīvo būtņu, tostarp cilvēku, veidošanai un uzturēšanai. Genoms ir pilns gēnu komplekts, kas atrodas organismā. Tas satur visas iedzimtās īpašības un nosaka, kādas fiziskās un uzvedības iezīmes būs organismam. Apmēram 20 000 gēnu veido genomu, kas sastāv no DNS sekvencēm, kas kodē proteīnus.
Kas ir DNS sekvencēšana?
Nukleotīdi ir organiskas molekulas, kas veido gēnu un proteīnu struktūras. DNS sekvencēšana ir paņēmiens, lai noteiktu nukleotīdu secību DNS molekulā. Lai to izdarītu, DNS molekula tiek sagriezta mazākos gabalos un pēc tam tiek izmantota kā veidne noteiktai RNS virknei, kas ir nokopēta no DNS atbilstošās komplementārās virknes. Pēc tam šī RNS spēj saskaņoties ar katru DNS gabalu, un to var nolasīt lēnām, pa vienam burtam.
Kā mēs zinām, cik procentu DNS dalās divas sugas?
Visprecīzākais veids, kā precīzi noteikt, cik procentu DNS dalās divas sugas, ir salīdzināt to pilnās DNS sekvences (vai genomus) savā starpā. Tomēr visas dzīvnieka DNS secības noteikšana ir grūts uzdevums, kas prasa ievērojamu laiku un pūles. Lai to paveiktu, ir nepieciešams liels aprīkojums, resursi un finansējums.
Kad tika secināts cilvēka genoms?
2001. gadā pēc desmit gadu pētījumiem pirmo reizi tika publicēts pilnīgs cilvēka genoms. Lai gan kopš tā laika ģenētiskās tehnoloģijas ir kļuvušas daudz lētākas, ātrākas un labākas, sugas DNS sekvencēšana joprojām ir izaicinājums. Katru gadu tiek pētīti, sekvenēti jauni dzīvnieku genomi un papildināti mūsu zināšanu kopums par dzīvi uz šīs planētas.
Kad tika secināts suņa genoms?
Suņa genoms pirmo reizi tika sekvencēts 2005. gadā - konkrētais izvēlētais dzīvnieks bija tīršķirnes boksere Taša. Kopumā suņa genomu var uzskatīt par suņa ģenētiskā materiāla veidošanas projektu - visas suņa pazīmes un uzvedības iezīmes nosaka tā gēnu secība un saturs. Suņu genoma kartēšana 2005. gadā bija orientieris šī dzīvnieka bioloģijas izpratnē, jo tā sniedza ieskatu tā evolūcijas vēsturē un attiecībās ar cilvēkiem.
Vai jums ir nepieciešams viss genoms, lai saprastu, cik saistīti ir divi dzīvnieki?
Jums nav jābūt sekvencētam visu divu radījumu genomu, lai iegūtu vispārēju priekšstatu par to saistību. Faktiski zinātnieki jau izstrādāja prognozes par to, cik cieši saistīti cilvēki ar citiem dzīvniekiem, ilgi pirms jebkādu genomu sekvencēšanas. Tas ir tāpēc, ka ir iespējams novērtēt, cik līdzīga ir abu sugu DNS, pat nezinot visu to DNS secību.
Kāpēc zinātnieki salīdzina dažādu sugu genomus?
Zinātnieki bieži salīdzina dažādu sugu genomus, lai noteiktu, vai ir kopīgs sencis, vai viena suga ir ģenētiski tuvāka citai. Piemēram, cilvēku un neandertāliešu salīdzinājums var būt piemērots, jo pastāv hipotēze, ka cilvēki ir cēlušies no neandertāliešiem. Zinātnieki izmanto salīdzinājumu, lai secinātu par senčiem un evolūciju. Genomu izpēte var palīdzēt pētniekiem saprast, kā gēni ietekmē iezīmes. Cilvēka gēnu salīdzināšana ar līdzīgiem dzīvnieku gēniem var palīdzēt noteikt to darbību. Pēc tam mēs varam izmantot šo informāciju, lai uzzinātu par šīs sugas un arī cilvēku slimībām.
Ko mums māca līdzības un atšķirības DNS?
Mēs varam arī uzzināt par evolūciju, pārbaudot DNS līdzības vai atšķirības starp sugām, un rezultātā mēs varam redzēt, kuri gēni paliek nemainīgi un kuri mainās laika gaitā. Salīdzinot DNS, mēs varam uzzināt par mūsu sugu evolūciju. Attīstoties dzīvības formām, mainās to DNS. Šīs izmaiņas izraisa mutācijas, kas rodas DNS replikācijas laikā. Līdzība var liecināt par ciešu saistību starp diviem organismiem, kā arī var norādīt, vai diviem organismiem ir kopīgs sencis.
Ko mēs esam uzzinājuši par suņiem un cilvēkiem, izmantojot DNS pētījumus?
Suņiem un cilvēkiem ir kopīgi 84% DNS, kas padara suņus par ideāliem dzīvniekiem cilvēku slimību procesu pētīšanai. Pētniekus īpaši interesē slimības, kas skar gan suņus, gan cilvēkus, un viņu draugus suņus ietekmē tīklenes slimības, katarakta un pigmentozais retinīts. Zinātnieki pēta un pēta šo slimību ārstēšanu suņiem, cerot, ka tās būs labvēlīgas arī cilvēkiem.
Suņi tiek pētīti un ārstēti arī pret vēzi, epilepsiju un alerģijām, lai izstrādātu veiksmīgāku ārstēšanu cilvēkiem. Interesanti atzīmēt, ka vairāk nekā 58% ģenētisko slimību, kas sastopamas suņiem, ir tieši ekvivalenti cilvēku slimībām, ko izraisa to pašu gēnu mutācijas.
Kādi ir daži no gēniem, kas ir kopīgi suņiem un cilvēkiem?
Divi suņu pieradināšanas gadījumi notika pirms 10 000 līdz 30 000 gadiem, kad cilvēki pieradināja vilkus un pārvērta tos par dažādu šķirņu suņiem, paturot tālākai vairošanai tos, kuriem ir visaugstākā sabiedriskuma pakāpe. Tagad mēs zinām, ka daži no gēniem, kas saistīti ar sociālo uzvedību, ir kopīgi suņiem un cilvēkiem, un, pētot suņu modeļus, zinātnieki cer iegūt labāku izpratni par noteiktiem cilvēku sociālajiem traucējumiem.
Vai kaķi vai suņi ir ciešāk saistīti ar cilvēkiem?
Abos gadījumos šīs radības ir attīstījušas augstu inteliģences līmeni, kas ļāvis tām dzīvot kopā ar cilvēkiem gadsimtiem ilgi. Lai gan varētu domāt, ka suņi evolūcijas ziņā ir tuvāki cilvēkiem, izrādās, ka kaķiem patiesībā ir 90,2% mūsu DNS. Lai gan jums var šķist, ka suņi mūs saprot dziļāk, pārsteidzošā kārtā ģenētiski tuvāki mums ir tieši kaķi.
Ar kurām sugām mēs visvairāk dalāmies DNS?
Mūsu tuvākie radinieki ir Hominidae dzimtas pērtiķi. Šai ģimenei pieder orangutāni, šimpanzes, gorillas un bonobos. Cilvēkiem 98,8% DNS ir kopīgs ar bonobiem un šimpanzēm, savukārt gorillām un cilvēkiem ir 98,4% vienas DNS. Tomēr DNS atšķirības palielinās, kad mēs sākam aplūkot pērtiķus, kuru dzimtene nav Āfrika. Piemēram, tikai 96,9% DNS cilvēkiem un orangutāniem ir vienādi. Šimpanzes un bonobos kā tuvākie dzīvie cilvēku radinieki ir plaši pētīti dažādos pētījumos.
Secinājums
Noslēgumā jāsaka, ka dzīvnieku DNS izpēte ir jauna joma, kas sniegs neticamu ieskatu dzīvības evolūcijā uz šīs planētas. Ja jūtaties tuvu savam sunim, tas nav pārsteigums! Suņi un hominīdi ir kopīgi attīstījušies tūkstošiem gadu, un jūs ar savu mājdzīvnieku dalāties 84% DNS. Suņi jau dara tik daudz mūsu labā, un tagad suņu DNS sekvencēšana sniedz zinātniekiem jaunas perspektīvas slimību, genomikas, ģenētikas un evolūcijas pētījumos.
