Читаем The Epigenetics Revolution полностью

The base-pairing principle is incredibly important in terms of DNA function. During development, and even during a lot of adult life, the cells of our bodies divide. They do this so that organs can get bigger as a baby matures, for example. They also grow to replace cells that die off quite naturally. An example of this is the production by the bone marrow of white blood cells, produced to replace those that are lost in our bodies’ constant battles with infectious micro-organisms. The majority of cell types reproduce by first copying their entire DNA, and then dividing it equally between two daughter cells. This DNA replication is essential. Without it, daughter cells could end up with no DNA, which in most cases would render them completely useless, like a computer that’s lost its operating software.

It’s the copying of DNA before each cell division that shows why the base-pairing principle is so important. Hundreds of scientists have spent their entire careers working out the details of how DNA gets faithfully copied. Here’s the gist of it. The two strands of DNA are pulled apart and then the huge number of proteins involved in the copying (known as the replication complex) get to work.

Figure 3.2 shows in principle what happens. The replication complex moves along each single strand of DNA, and builds up a new strand facing it. The complex recognises a specific base – base C for example – and always puts a G in the opposite position on the strand that it’s building. That’s why the base-pairing principle is so important. Because C has to pair up with G, and A has to pair up with T, the cells can use the existing DNA as a template to make the new strands. Each daughter cell ends up with a new perfect copy of the DNA, in which one of the strands came from the original DNA molecule and the other was newly synthesised.

Figure 3.2 The first stage in replication of DNA is the separation of the two strands of the double helix. The bases on each separated backbone act as the template for the creation of a new strand. This ensures that the two new double-stranded DNA molecules have exactly the same base sequence as the parent molecule. Each new double helix of DNA has one backbone that was originally part of the parent molecule (in black) and one freshly synthesised backbone (in white).


Even in nature, in a system which has evolved over billions of years, nothing is perfect and occasionally the replication machinery makes a mistake. It might try to insert a T where a C should really go. When this happens the error is almost always repaired very quickly by another set of proteins that can recognise that this has happened, take out the wrong base and put in the right one. This is the DNA repair machinery, and one of the reasons it’s able to act is because when the wrong bases pair up, it recognises that the DNA ‘zip’ isn’t done up properly.

The cell puts a huge amount of energy into keeping the DNA copies completely faithful to the original template. This makes sense if we go back to our model of DNA as a script. Consider one of the most famous lines in all of English literature:

O Romeo, Romeo! wherefore art thou Romeo?

If we insert just one extra letter, then no matter how well the line is delivered on stage, its effect is unlikely to be the one intended by the Bard:

O Romeo, Romeo! wherefore fart thou Romeo?

This puerile example illustrates why a script needs to be reproduced faithfully. It can be the same with our DNA – one inappropriate change (a mutation) can have devastating effects. This is particularly true if the mutation is present in an egg or a sperm, as this can ultimately lead to the birth of an individual in whom all the cells carry the mutation. Some mutations have devastating clinical effects. These range from children who age so prematurely that a ten-year-old has the body of a person of 70, to women who are pretty much predestined to develop aggressive and difficult to treat breast cancer before they are 40 years of age. Thankfully, these sorts of genetic mutations and conditions are relatively rare compared with the types of diseases that afflict most people.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Происхождение мозга
Происхождение мозга

Описаны принципы строения и физиологии мозга животных. На основе морфофункционального анализа реконструированы основные этапы эволюции нервной системы. Сформулированы причины, механизмы и условия появления нервных клеток, простых нервных сетей и нервных систем беспозвоночных. Представлена эволюционная теория переходных сред как основа для разработки нейробиологических моделей происхождения хордовых, первичноводных позвоночных, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Изложены причины возникновения нервных систем различных архетипов и их роль в определении стратегий поведения животных. Приведены примеры использования нейробиологических законов для реконструкции путей эволюции позвоночных и беспозвоночных животных, а также основные принципы адаптивной эволюции нервной системы и поведения.Монография предназначена для зоологов, психологов, студентов биологических специальностей и всех, кто интересуется проблемами эволюции нервной системы и поведения животных.

Сергей Вячеславович Савельев , Сергей Савельев

Биология, биофизика, биохимия / Зоология / Биология / Образование и наука
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни

Испокон веков люди обращали взоры к звездам и размышляли, почему мы здесь и одни ли мы во Вселенной. Нам свойственно задумываться о том, почему существуют растения и животные, откуда мы пришли, кто были наши предки и что ждет нас впереди. Пусть ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и вообще всего не 42, как утверждал когда-то Дуглас Адамс, но он не менее краток и загадочен — митохондрии.Они показывают нам, как возникла жизнь на нашей планете. Они объясняют, почему бактерии так долго царили на ней и почему эволюция, скорее всего, не поднялась выше уровня бактериальной слизи нигде во Вселенной. Они позволяют понять, как возникли первые сложные клетки и как земная жизнь взошла по лестнице восходящей сложности к вершинам славы. Они показывают нам, почему возникли теплокровные существа, стряхнувшие оковы окружающей среды; почему существуют мужчины и женщины, почему мы влюбляемся и заводим детей. Они говорят нам, почему наши дни в этом мире сочтены, почему мы стареем и умираем. Они могут подсказать нам лучший способ провести закатные годы жизни, избежав старости как обузы и проклятия. Может быть, митохондрии и не объясняют смысл жизни, но, по крайней мере, показывают, что она собой представляет. А разве можно понять смысл жизни, не зная, как она устроена?16+

Ник Лэйн

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука
Взаимопомощь как фактор эволюции
Взаимопомощь как фактор эволюции

Труд известного теоретика и организатора анархизма Петра Алексеевича Кропоткина. После 1917 года печатался лишь фрагментарно в нескольких сборниках, в частности, в книге "Анархия".В области биологии идеи Кропоткина о взаимопомощи как факторе эволюции, об отсутствии внутривидовой борьбы представляли собой развитие одного из важных направлений дарвинизма. Свое учение о взаимной помощи и поддержке, об отсутствии внутривидовой борьбы Кропоткин перенес и на общественную жизнь. Наряду с этим он признавал, что как биологическая, так и социальная жизнь проникнута началом борьбы. Но социальная борьба плодотворна и прогрессивна только тогда, когда она помогает возникновению новых форм, основанных на принципах справедливости и солидарности. Сформулированный ученым закон взаимной помощи лег в основу его этического учения, которое он развил в своем незавершенном труде "Этика".

Петр Алексеевич Кропоткин

Культурология / Биология, биофизика, биохимия / Политика / Биология / Образование и наука
Основы психофизиологии
Основы психофизиологии

В учебнике «Основы психофизиологии» раскрыты все темы, составляющие в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования содержание курса по психофизиологии, и дополнительно те вопросы, которые представляют собой «точки роста» и привлекают значительное внимание исследователей. В учебнике описаны основные методологические подходы и методы, разработанные как в отечественной, так и в зарубежной психофизиологии, последние достижения этой науки.Настоящий учебник, который отражает современное состояние психофизиологии во всей её полноте, предназначен студентам, аспирантам, научным сотрудникам, а также всем тем, кто интересуется методологией науки, психологией, психофизиологией, нейронауками, методами и результатами объективного изучения психики.

Игорь Сергеевич Дикий , Людмила Александровна Дикая , Юрий Александров , Юрий Иосифович Александров

Детская образовательная литература / Биология, биофизика, биохимия / Биология / Книги Для Детей / Образование и наука