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关于DNA(差不多)所需的一切©Getty Images

关于DNA所需的一切(差不多)

DNA的特征似乎似乎是智力令人生畏和精神上神秘的。但他们不是魔法,因为艾伦·米奇加博士解释道。

脱氧核糖核酸,或脱氧核糖核酸因为它通常被称为,有一种吸引人的神秘感。“它在我们的DNA中”现在是标准避免营销人员和个人宣称一些基本美德:诚实,勇气,诚信,批发。

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炒作通常错位,但无疑是DNA是一种奇妙的分子,具有独特,惊人的特征。

DNA是能够再现自身的唯一分子。DNA几乎存在于所有生物的所有活细胞中。只有DNA,没有其他分子,携带能力将其传递给后代的遗传信息。DNA确实是生命本身的本质。

尽管这些显然神奇的技巧,DNA遵循普通的科学和自然法则。有时这些规则并不明显,但对强大的证据有点科学挖掘和依赖将使他们雪绿。

DNA是什么样的?

物理上,DNA是一种扭曲,可伸展的梯子形式的化学品,标志性的“双螺旋”。“梯子”由'梯级'和糖磷酸盐的“悬垂”组成。

梯级由一对小化学碱基:腺嘌呤,胸腺嘧啶,胞嘧啶和鸟嘌呤,缩写A,T,C和G,仅均匀,腺嘌呤(A)对胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C))只有鸟嘌呤(g)对。只有a:t或c:g的成对符合两个siderail之间的梯级。

什么是垃圾DNA?©Getty Images.
DNA双螺旋,由核苷酸'梯级'和糖磷酸纤维的©Getty Images组成

DNA梯子的重量和结构自然地将其扭转到双螺旋形状中。并且梯子分子可以延伸很大的距离。在例如人类细胞中,例如,DNA中的DNA碱基对的数量超过30亿超过3亿,长度超过六英尺。

然而,在像人类这样的多细胞生物中,DNA不留下长轴,但被切割并将其紧密地填充到染色体中。

从单个电池中作为单个分子提取的人DNA延伸到长度为2米长,但通常在每个细胞中填充到23对染色体中。

DNA做了什么?

所有细菌,植物和动物,包括人类,使用DNA作为其遗传信息的储存库。也就是说,从眼睛颜色到血液赋予每种遗传性状的食谱由储存在生物体的每个细胞内的DNA的段携带。携带遗传信息的这些DNA段称为基因,遗传的根系。

人类DNA和番茄DNA之间的不同之处,或者,对于两种人类之间的DNA是DNA碱基对A,T,C和G之间的精确序列。通过类比,两种不同的食谱以英语语言Cookbook可以使用相同的26个字母来制作单词,但在相同的26个字母的确切序列中不同,导致不同的食谱。

阅读更多关于遗传学的更多信息:

虽然DNA在物理上与A:T和C:G碱基对组成的相同的“双螺旋”组成,但是在所有生物中的基础对,这些基础的确切顺序从一个有机体不同于另一个生物。它是基础的顺序,提供了在人类胰腺细胞或植物中的光合酶中产生的指示。植物的DNA缺乏制备胰岛素的基本序列指令,人DNA缺乏用于光合酶的指令。

在任何生物体中,例如给定人,每个细胞中的DNA具有与那种人类中的每个其他活细胞相同的碱基序列。

肝细胞和皮肤细胞之间的差异是,虽然激活('Express')基础生物过程所需的那些基因,但肝细胞表达了肝蛋白的那些基因。其他基因仍然存在,但没有表达。同时,皮肤细胞表达了皮肤蛋白特有的基因,但肝脏(和其他)基因沉默。

每个生物都有DNA吗?

遗传学语言在所有生命中都是一样的。通过任何生物的任何细胞的基因可以通过任何其他生物来复制,转移和理解以制造相同的蛋白质。

例如,人胰岛素现在由微生物遗传设计与人胰岛素的人DNA配方进行。也就是说,人胰岛素基因的副本转移到微生物中,并且那些微生物读取人胰岛素基因配方并使胰岛素制成胰岛素,即使微生物 - 没有血液或血糖 - 对胰岛素没有用途。同样,现在大多数硬奶酪都是用遗传修饰的微生物产生的胰蛋白酶(牛奶凝血酶)制成的。

从科学的角度来看,我们可以自信地说,生活开始至少一次,大约35亿年前。

科学上的一个更有趣的问题是“生命不止一次出现?”

答案:不太可能。证据是基于DNA是所有生物的唯一共同特征。更重要的是,语言DNA用于传达信息对所有人都是共同的;所有生物的读取和理解相同的语言。最重要的是,DNA语言不仅仅是所有物种使用的共同语言;它是任何物种使用的唯一语言。

没有其他遗传学语言。

考虑到潜在语言的数量,DNA可能已经使用,所以所有已知的生命形式使用相同的DNA语言来传达相同的信息是令人信服的证据,即生命只有一次。

DNA是否证明了进化是真实的?

所有生物的事实是所有生物用DNA作为其物理硬件,并分享单一语言的DNA作为他们的知识软件,证明所有生物都从一个共同的祖先回馈。

其他证据包括基因同源性(在不同物种中类似的类似基因的类似DNA碱基序列)和常见的同步(染色体DNA中的相邻基因的线性顺序)。

科学界的共识是生活开始曾经进化提供了我们目前的生物多样性。要肯定的是,科学家们在演变的力学和时序和持续时间和其他关于进化过程的其他细节争论。

然而,这些论点不会挑战科学共识:进化是真实的。

我们什么时候开始探索DNA?

好奇的人类一直对遗传感兴趣,思考孩子如何获得父母的特征。但科学家们没有得知DNA携带遗传信息,直到20世纪中叶。我们并不知道DNA的结构直到1953年。我们不知道如何在DNA分子内传达遗传信息多年。

最近,分子遗传学家不仅学习了如何阅读DNA链携带的信息,而且学会了如何编辑或补充它。这些创新允许开发许多商业产品,如上述胰岛素和奶酪。

DNA什么时候变得如此受欢迎?

DNA这些天通常在新闻中。但它并不总是如此受欢迎。1990年代中期的一系列事件将DNA推入聚光灯。

Colin Pitchfork在英国和o J Simpson在美国的谋杀审判中的谋杀审判引发了公共利益法医用途DNA

在苏格兰的克隆绵羊提出了克隆人类的技术可行性的幽灵,这是一个科幻噩梦。

然后是在我们的遗传工程作物和食物的晚餐板上的外观,可怕的转基因生物,转基因生物。所有这些高调故事都基于使用 - 或可能滥用DNA。

阅读更多关于DNA的信息:

DNA的射击普及反映在直接消费DNA测试的兴起中。对于相对较小的费用,若干公司将从脸颊拭子或吐痰样品中的细胞进行DNA分析。但是,这一点DNA测试不是100%的准确

我们都遗传地更接近我们的人,而不是我们可能意识到。所有人类均为69.9%的DNA碱基序列,因此您和邻居之间的所有遗传差异,或者在Kalahari Bushman和Laplander之间占该遗传差异,可归因于相应DNA的0.1%。

即便如此,差异虽然小,但可能具有巨大的后果。无论您的耳垂,无论您是否可以滚动舌头,您的DNA序列都决定了您的基本血型(A,B,AB或O),头发和眼睛颜色,以及是否可以滚动舌头。

不太重要的,你的DNA序列让你更多(或者,如果你幸运,少)易患某些类型的癌症,心脏病,失明,以及200多种其他健康状况。

那么,DNA信息如何工作?

说明DNA信息存储功能的最佳隐喻是食谱的百科全书。

许多人珍惜他们的家庭食谱书籍从祖先交给下来。有时补充或注释的“秘密,家庭”食谱,然后与儿童分享,发电后的一代,因此永久保留,尽管具有轻微的变化,家庭的烹饪传统。

由化学家和晶体管罗莎琳·富兰克林拍摄的照片于1952年。图片顶部和底部的大暗斑层代表DNA的基础,X形斑点表示螺旋。交叉的臂代表从侧面观察的螺旋中的对称平面。阅读更多关于这张照片©kcl
由化学家和晶体管罗莎琳·富兰克林拍摄的照片于1952年。图片顶部和底部的大暗斑层代表DNA的基础,X形斑点表示螺旋。交叉的臂代表从侧面观察的螺旋中的对称平面。阅读更多关于这张照片的信息©kcl.

原则上,生物体中的遗传信息的全部补充 - 基因组 - 没有什么不同。基因组使用DNA而不是纸张来传达家庭的珍贵知识产权。我们的基因组就像那种多元化家庭百科全书。基因向细胞提供指令和信息,讲述细胞在特定时间和特定条件下在特定组织中制造特异性蛋白质。

现在,想象自己的家庭食谱收集由23卷组成,总共约有20,000个食谱,人类基因组中的基因食谱数量约为20,000个食谱。我们将大多数DNA存放在23对染色体中,每种细胞共计46个“卷”。每条染色体由长DNA链组成,每个隐喻配方对应于链条的较短的DNA片段。

DNA信息的一些实际应用是什么?

由于科学家们继续学习和理解DNA,他们继续创新和设计实际应用。

警察现在使用DNA识别长期被遗忘的冷箱。家谱学家使用DNA编译并确认历史几个世纪的家庭树。历史学家使用DNA来识别失去士兵的碎片遗骸,从WWI步兵在莱斯特的一个停车场下的Vimy Ridge队的vimy山脊上缺失。

医生使用新的药物和医疗治疗,包括那些对抗癌症的人和新冠病毒,从分子遗传操作中发展起来。生育专家帮助不孕夫妇有生物儿童。了解DNA以及其功能如何导致新技术,同时同时增强与生命分子的迷恋。

还有疑问吗?更多关于DNA和遗传学:

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艾伦·米奇亨的书,DNA Demystified:解开双螺旋,现已推出(牛津大学出版社19.99英镑)。

DNA发霉©OUP