Читаем The Epigenetics Revolution полностью

This again seems extremely complicated, but there’s a very good reason that this complex mechanism has been favoured by evolution. It’s because it enables a cell to use a relatively small number of genes to create a much bigger number of proteins. The way this works is shown in Figure 3.3.

Figure 3.3 The DNA molecule is shown at the very top of this diagram. The exons, which code for stretches of amino acids, are shown in the dark boxes. The introns, which don’t code for amino acid sequences, are represented by the white boxes. When the DNA is first copied into RNA, indicated by the first arrow, the RNA contains both the exons and the introns. The cellular machinery then removes some or all of the introns (the process known as splicing). The final messenger RNA molecules can thereby code for a variety of proteins from the same gene, as represented by the various words shown in the diagram. For simplicity, all the introns and exons have been drawn as the same size, but in reality they can vary widely.


The initial mRNA contains all the exons and all the introns. Then it’s spliced to remove the introns. But during this splicing some of the exons may also be removed. Some exons will be retained in the final mRNA, others will be skipped over. The various proteins that this creates may have quite similar functions, or they may differ dramatically. The cell can express different proteins depending on what that cell has to do at a particular time, or because of different signals that it receives. If we define a gene as something that encodes a protein, this mechanism means that just 20,000 or so genes can code for far more than just 20,000 proteins.

Whenever we describe the genome we talk about it in very two-dimensional terms, almost like a railway track. Peter Fraser’s laboratory at the Babraham Institute outside Cambridge has published some extraordinary work showing it’s probably nothing like this at all. He works on the genes that code for the proteins required to make haemoglobin, the pigment in red blood cells that carries oxygen all around the body. There are a number of different proteins needed to create the final pigment, and they lie on different chromosomes. Doctor Fraser has shown that in cells that produce large amounts of haemoglobin, these chromosome regions become floppy and loop out like tentacles sticking out of the body of an octopus. These floppy regions mingle together in a small area of the cell nucleus, waving about until they can find each other. By doing this, there is an increased chance that all the proteins needed to create the functional haemoglobin pigment will be expressed together at the same time[18].

Each cell in our body contains 6,000,000,000 base-pairs. About 120,000,000 of these code for proteins. One hundred and twenty million sounds like a lot, but it’s actually only 2 per cent of the total amount. So although we think of proteins as being the most important things our cells produce, about 98 per cent of our genome doesn’t code for protein.

Until recently, the reason that we have so much DNA when so little of it leads to a protein was a complete mystery. In the last ten years we’ve finally started to get a grip on this, and once again it’s connected with regulating gene expression through epigenetic mechanisms. It’s now time to move on to the molecular biology of epigenetics.

Chapter 4. Life As We Know It Now

The important thing in science is not so much to obtain new facts as to discover new ways of thinking about them.

Sir William Bragg

So far this book has focused mainly on outcomes, the things that we can observe that tell us that epigenetic events happen. But every biological phenomenon has a physical basis and that’s what this chapter is about. The epigenetic outcomes we’ve described are all a result of variations in expression of genes. The cells of the retina express a different set of genes from the cells in the bladder, for example. But how do the different cell types switch different sets of genes on or off?

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