Том Джексон: Взламывая биологию

Хотя тропические леса покрывают менее 2 % поверхности Земли, они являются домом примерно для половины всех известных видов живых организмов.

Биоразнообразие коралловых рифов невероятно, и оно находится под угрозой из-за повышения температуры воды. Здесь обитают более четверти океанических видов.

Линней разделил живых существ на два царства – растения и животные. Сегодня верхний уровень в классификации организмов – это домен, или надцарство. Большинство ученых согласны в том, что существует три домена, хотя некоторые склоняются к пяти.

Исторически различали пять царств всего живого: бактерии, вирусы, грибы, растения и животные. Американский микробиолог Карл Вёзе ввел понятие надцарства, или домена. В 1977 г. он обнаружил, что прокариоты (одноклеточные организмы без органелл) делятся на две группы: прокариоты, живущие при высоких температурах или выделяющие метан, имеют уникальные генетические признаки, отличающие их от бактерий и эукариотов. Так Вёзе открыл совершенно новую разновидность живых организмов – археи.

Упрощенная классификация Карла Вёзе с тремя доменами. Животные представлены всего одной из десятка родословных.

В 1970-х гг. ученые стали находить организмы в средах, которые ранее считались враждебными. Большинство из них – это микроорганизмы, в частности бактерии, но встречаются также черви, насекомые и ракообразные. К числу экстремофилов относятся ацидофилы, процветающие в кислых средах, с pH = 3 или ниже (жидкостью с таким уровнем кислотности можно ожечь кожу). Гидротермофилы живут в воде с температурой выше 80 °C, рядом с гидротермальными выходами на дне океана. Другие встречаются глубоко под землей, под ледниками, в экстремально щелочных средах или у кипящих гейзеров.

В 1990 г. Вёзе предложил подразделить все живые организмы на три домена, которые мы знаем сегодня, – археи, бактерии и эукариоты. Каждый домен отмечен характерной рибосомальной рибонуклеиновой кислотой (рРНК) внутри клеток. Все члены домена архей – крошечные одноклеточные организмы, в клетках которых отсутствует ядро. К археям относятся галофилы, выживающие в очень соленой воде, и гипертермофилы, переносящие высокие температуры. Клетки этих микроорганизмов адаптировались к суровым условиям. У бактерий ядро клетки тоже отсутствует, но структура их рРНК отличается от рРНК архей. Домен бактерий очень разнообразен и включает фотосинтетические цианобактерии и литотрофов, питающихся неорганическими веществами. Эукариоты составляют отдельный домен, куда входят растения, животные, грибы и одноклеточные протисты. Вирусы, не имеющие клеток, Вёзе в своей классификации не учел. Не все соглашаются с разделением на три домена. В 2012 г. шведский микробиолог Стефан Лукета предложил альтернативные пять доменов, добавив прионы (инфекционные белки) и вирусы.

Серия процессов, позволяющая получить генетически идентичные копии живого организма, известна как клонирование. Существует три метода. Первым клонированным млекопитающим стала овца по имени Долли. Это случилось в 1996 г.

В природе клоны встречаются часто. Например, растения и одноклеточные организмы, которые воспроизводятся бесполым путем, дают потомство с идентичным генетическим строением. Клонами друг друга являются и однояйцевые близнецы. Однако термин «клонирование» обычно применяют для обозначения методов получения искусственных копий генетического материала и организмов. Клонирование генов – это получение копий ДНК для использования в медицине и исследованиях. Известна польза терапевтического клонирования для медицины: с его помощью создают эмбриональные стволовые клетки. Такие клетки используются для строительства, поддержания и восстановления организма. Так как все это происходит естественным образом, их применяют для лечения поврежденных или зараженных органов. Тем не менее стволовые клетки одного человека, пересаженные другому, провоцируют иммунный ответ. Ученые рассматривают клонирование как способ создать стволовые клетки, генетически идентичные организму, который их использует. В будущем с помощью этих клеток можно было бы восстанавливать ткани и даже заменять органы целиком.