ПЕРША ДЕКАДА ХХІ СТОЛІТТЯ У БІОЛОГІЇ

Проґрес біології триває. Джерело ілюстрації: http://www.flickr.com

Андрій М. ЗАМОРОКА

2010 рік був не лише багатим на відкриття по усьому світі, благо, багато з яких активно промоціювалися у ЗМІ, декотрі відомі лише фахівцям, а інші залишились непоміченими… Одначе, 2010-й – це ще й кінець першого десятиліття у нових столітті і тисячолітті! То ж пропонуємо нашим читачам короткий огляд найвагоміших досягнень першого десятиліття міленіуму…

Десятиліття біорізноманіття

За минуле десятиліття суспільство і біологія пережили справжній бум біорізноманіття. В докризовий період (2001-2008 роки) ґрантодавчі фонди щедро фінансували найрізноманітніші проекти як громадських, так і дослідних орґанізцій, що були покликані вивчати біорізноманіття на Землі. Досить символічно, що ООН оголосила останній рік десятиліття – 2010-й – “Міжнародним роком біорізноманіття”, що спонукало більшість вчених і громадських діячів підбити підсумки діяльності у цій царині за останню декаду.

Біологічне різноманіття на Землі може сягати 10-100 мільйонів видів... Джерело ілюстрації: http://biomodel.org.ua

Визначення 2010-го “Міжнародним роком біорізноманіття” стало логічною подією, яка випливала із програми “Цілі біорізноманіття 2010”. Цю програму було засновано Європейським Союзом у 2001-му році з метою сповільнення темпів скорочення біорізноманіття на Землі на половину до 2010-го року. Окрім 51-єї країни Європи та прилеглих територій, до програми приєдналась ще низка країн по всьому світу. На жаль, до 2010-го року мети програми так і не було досягнуто у світовому масштабі, хоча, на Європейському континенті проґрес очевидний.

Одним із найгучніших європейських проектів минулого десятиліття став “Fauna Europaea” (з латині: Фауна Європи – авт.), який зреалізовувався з 2000-го по 2004-й роки, за фінансування Європейської Комісії. Проект здійснив інвентаризацію усіх відомих на той час багатоклітинних суходільних та морських тварин Європи, загалом вчені склали перелік й картували приблизно 100000 видів. Однак, по завершенні проекту активна діяльність із поповнення його баз даних практично зупинилась.

Питання про різноманіття живих істот на землі спонукало різні орґанізації створити бази даних, яких на кінець першої декади ХХІ століття налічувалось уже понад сотню. Найбільш динамічною з-поміж них стала база даних “Каталог життя” (Catalogue of Life), яка, станом на 2010-й рік, включала 1257735 видів відомих науці живих орґанізмів. Як стверджують фахівці, це лише 2/3 усіх відомих видів, загалом же кількість відкритих видів становить приблизно 1,9 мільйонів! В оцінках всього різноманіття живих орґанізмів на нашій планеті вчені розділилися на прихильників 10-ти і 100-а мільйонів видів, як зрозуміло, ще дуже далеко до з’ясування істини…

У 2010-му десятиліття своєї роботи підсумували морські біологи у рамках “Перепису морського життя” – науковці згромадили усі відомості про морське життя у єдину базу даних OBIS – Океанічну Біоґеографічну Інформаційну Систему. Вони підготували перелік із 250 тисяч видів відомих морських організмів. За десятиліття активної праці морськими біологами відкрито понад 6 тисяч невідомих раніше видів, 1200 з яких, на сьогодні, формально описані, як нові для науки, а 4,8 тисячі ще очікують своєї участі.

Фонд дикої природи 2010-го оголосив Амазонію реґіоном найбагатшим живими істотами. З 1990-го по 2009-й за їх підтримки у реґіоні відкрито понад 1200 видів рослин і хребетних тварин. Зокрема, рослин – 637 видів, риб – 257, земноводних – 216, плазунів – 55, ссавців – 39 й птахів – 16 видів.

Десятиліття ґенетики людини

Великий проект “Ґеном людини” став першим гучним досягненням минулого десятиліття, який, розпочавшись у 1990-му, тривав 13 років. Аж поки у 2003-му році міжнародна група вчених опублікувала першу повну чернетку людського гаплоїдного (половина хромосом) ґеному, котрий складається із понад трьох мільярдів пар нуклеотидів. Як виявилось, наш ґеном включає лише 23000 ґенів, що значно менше, а ніж спершу очікувалось. З усієї людської ДНК лише 1,5% кодує білки, а решта – це РНК-ґени, регуляторні ґени та некодуюча ДНК (інтрони, транспозони, ретровіруси, псевдоґени тощо)… Дослідження функціонального призначення тих чи інших ділянок нашої ДНК ведуться й досі, а 8% гетерохроматину наших хромосом залишаються ще несиквенованими. Проект “Ґенетичне різноманіття людини” став логічним продовженням “Ґеному людини”. Ґенетичні расові відмінності між людьми становлять не більше 0,1%, притому ДНК кожної людини є унікальною…

З усієї людської ДНК лише 1,5% кодує білки, а решта – це РНК-ґени, регуляторні ґени та некодуюча ДНК. Джерело ілюстрації: http://imglib.lbl.gov

Слідом за розшифруванням людського ґеному, з метою порівняння, у 2003-му році стартував проект “Ґеном шимпанзе” – нашого найближчого родича у дикій природі. Цей проект був завершений уже у 2005 році. Як виявилось, відмінності між ДНК людей і шимпанзе складають лише 1,23%. А слідом за ним у 2006-му році розпочався проект “Ґеном неандертальця”, який завершився у 2010-му році. Вченим вдалось встановити, що ґеноми Людини розумної (Homo sapiens sapiens Linnaeus, 1758) та Людини неандертальської (Homo neanderthalensis King, 1864) ідентичні на 99,8%. З метою дослідження було екстраговано ДНК із залишків кісток 70-и осіб Неандертальців. Їх порівняли із ґеномами п’яти сучасних корінних жителів із Франції, Китаю, Папуа Нової Ґвінеї та Сахари. Виявилось, що у африканців ґени Неандертальців цілковито відсутні, а у євразійців їх наявно від 1-го до 4-х відсотків. Це свідчить, що ґени до сучасних людей потрапили від Неандертальців, а не навпаки. Цей процес трапився на ранніх етапах взаємопроникнення між Неандертальцями та Кроманьйонцями, очевидно, що десь на Близькому Сході.

Порівняння ґеномів людини й інших ссавців показує, що приблизно 5% нашої ДНК налічують понад 200 мільйонів років!

Десятиліття біотехнологій

Найгучнішим досягненням останнього десятиліття стало створення першого ґеномносинтетичного орґанізму – JCVI-syn 1.0. За цією абревіатурою приховується невелика паразитична бактерія Мікоплазма грибоподібна (Mycoplasma mycoides (Borrel et al. 1910) Freundt, 1955), яка викликає захворювання легень у жуйних ратичних, здебільшого корів, рідше кіз. Вчені Інституту Крейґа Вернера синтезували хімічним шляхом ДНК цієї бактерії, за попередньо сиквенованим і оцифрованим зразком, після чого вмонтували її у стерилізовану клітину іншого виду – Мікоплазми козячої (Mycoplasma capricolum Tully et al., 1974) – збудника пневмонії кіз та овець, – в результаті перетворивши її на Мікоплазму грибоподібну.

Електронна мікрофотоґрафія Mycoplasma mycoides JCVI-syn 1.0. Джерело ілюстрації: http://www.zdnet.com

Синтезований ґеном складається із 1,08 мільйонів пар нуклеотидів, в який вчені вмонтували своєрідні “водяні знаки”, що кодують чотири білки. У кожному з цих білків закодовані ориґінальні тексти. У першому “водяному знаці” міститься html-скрипт, який при оцифровуванні результатів сиквенсу, розпізнається веббравзером як Інтернетланка з привітанням на е-мейл авторів синтетичного ґеному. У другому закодовано перелік авторів та цитату із Джеймса Джойса: “Жити, щоб помилятися, падати, тріумфувати, відтворити життя з життя“. У третьому – також перелік авторів та цитата із Роберта Опенгаймера: “Побач речі не такими, якими вони є, а такими, якими вони можуть бути“. У четвертому “водяному знаці” також закодовані імена авторів та цитата Ричарда Фейнмана: “Те, що я не можу збудувати, я не можу зрозуміти“.

Біотехнології минулого десятиліття здійснили й інший неймовірний прорив – “схрестили” людський мозок із комп’ютером! У 2004 році відбулось перше успішне випробування приладу “Мозкової Брами” – цілком паралізованому пацієнту імплантували в мозок, згаданий вище, мікрочіп і підключили до комп’ютера. Пацієнт лише зусиллям думки зміг пересувати курсор мишки по монітору, переключаючи програми, переглядати сторінки в Інтернеті, перевіряти електронну пошту тощо. Однак, найбільш вражає те, що “піддослідний” здійснював усі маніпуляції, ведучи паралельно розмову та переміщаючи інвалідний візок. По суті, мозок сприймав комп’ютер, як своє власне продовження! Сьогодні стрімко розвивається нейропротезування – зрощування людського тіла, зокрема нервів, із протезами, обладнаними програмним забезпечення, і які здатні виконувати значну кількість операцій лише зусиллям думки їх власника.

Таким минуле десятиліття побачив “Станіславівський натураліст”. А що нам принесе наступна декада, яка, до слова, уже триває?…

Інші статті за цією темою:

admin Written by:

11 Comments

  1. Лютий 22, 2011
    Reply

    Шановний Андрій, не “Fauna Europea”, а “Fauna Europаea“. Виправте, будь ласка.

  2. Лютий 22, 2011
    Reply

    Ще одна правка: “У другому закодовано перелік авторів та цитату із Джеймса Джойса: “Жити, щоб помилятися, падати, тріумфувати, відтворити життя з життя“. У другому – також перелік авторів та цитата із Роберта Опенгаймера: “Побач речі не такими, якими вони є, а такими, якими вони можуть бути“. У третьому “водяному знаці” також закодовані імена авторів та цитата Ричарда Фейнмана: “Те, що я не можу збудувати, я не можу зрозуміти“. – два рази “другий”, і жодного разу “четвертий”.

  3. Лютий 22, 2011
    Reply

    Дякую за зауваги, пане Shao, уже виправив помилки.

  4. AS
    Лютий 24, 2011
    Reply

    Прикольно)

  5. Лютий 24, 2011
    Reply

    Цікавих відкриттів та досягнень, пане AS, в біології за останню декаду дуже багато. Наука здійснила небачений досі ривок у своєму розвитку і продовжує прискорюватись. Чого варта лише молекулярна революція у систематиці органічного світу! Проривів маса, одначе, я вирішив оглянути лише три напрямки, які мали найбільший суспільний резонанс, почасти дуже неоднозначний…

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *