Dans la communauté scientifique moderne, il existe plusieurs théories sur la méthode de transmission des informations des parents aux descendants: des groupes de supermindes aux types futuristes. Cependant, le fait que ce soient les molécules d'ADN qui constituent la base matérielle de la continuité des organismes ne provoque pas de controverse. Le but de cet article est de comprendre comment la communauté scientifique a rassemblé des preuves sur le rôle génétique de l’ADN et sur leur nature.
Un peu de théorie pour les non biologistes
Pour comprendre le sujet et l'essence même de la preuve du rôle de l'ADN dans l'hérédité, nous rappelons seulement quelques concepts et termes généraux utilisés dans le texte. Les biologistes moléculaires et autres biologistes professionnels ne peuvent pas lire cette partie - les concepts sont donnés dans une version simplifiée pour les lecteurs intéressés. Bien que la spécialisation moderne en biologie se soit tellement développée aujourd'hui, un environnementaliste professionnel ne parvient pas toujours à comprendre l'essence des mécanismes évolutifs, et les botanistes ne comprennent pas clairement les spécificités du développement d'un embryon de grenouille. Donc, ce sont les termes:
- L'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN (acide ribonucléique) sont de longues et grandes molécules constituées de monomères - nucléotides.
- L'ADN et l'ARN sont appelés acides nucléiques.
- L'ADN et l'ARN ne sont formés que de quatre nucléotides (trois identiques, un différent en ADN et en ARN) - les nucléotides sont universels pour tous les êtres vivants de la planète. Ce sont des composés organiques complexes à partir d'une base azotée, d'un résidu d'hydrate de carbone et d'acide phosphorique. Ils sont appelés adéine, guanine, thymine et cytosine (uracile).
- Les nucléotides forment des triplets - ils codent pour un acide aminé sur vingt.
- Les triplets forment des chaînes dans la composition des acides nucléiques, ce qui correspond à une chaîne d'acides aminés ou à une protéine spécifique. Les protéines sont la base de la vie sur la planète, elles sont spécifiques et uniques.
- Un gène est un morceau d'acide nucléique responsable d'une protéine.
- Génome - la totalité de tout le matériel génétique du corps.
Un peu d'histoire
Le biologiste suisse F. Miescher a découvert en 1869 des chaînes dans les noyaux de cellules de pus (leucocytes), qu’il a appelées acides nucléiques.
Les Allemands A. Kassel, en tant que biochimiste, ont calculé leur composition: sucre, acide phosphorique et cinq variétés de bases azotées. Il a prouvé en 1891 qu'il existe deux acides nucléiques: l'ADN et l'ARN. Entre ces découvertes et 1953, des études ont été menées sur la composition chimique et l’organisation structurelle des acides nucléiques. Les noms célèbres de cette période sont F. Leuven, A. Todd, E. Chargaff. Les expériences commencées par F. Griffith (1928) et poursuivies par O. Avery, C. MacLeod et M. McCarthy (1944) ont mis en évidence le rôle de l’ADN dans le transfert de l’information génétique. En 1953, les Américains J. Watson et F. Crick ont proposé un modèle de structure de l'ADN sous la forme d'une double hélice torsadée, même connue d'un écolier. Ça y est, la biologie moléculaire est née!
De la protéine à l'ADN
À ce moment-là, les acides nucléiques semblaient être un matériau étrange dans le noyau d'une cellule. Pour ce que ces formations sont nécessaires, ils ne savaient pas, et encore moins ne cherchaient pas la preuve du rôle génétique des acides nucléiques. Des protéines composées d'acides aminés et ayant une structure chimique plus complexe ont déjà été découvertes. C'étaient des protéines qui étaient considérées comme des porteurs d'informations héréditaires.
Le matériel qui contient des informations héréditaires a été le premier à douter du bactériologiste anglais F. Griffith en 1928. Et bien qu'il n'ait pas pu fournir de preuves convaincantes du rôle génétique de l'ADN, ses expériences méritent qu'on s'y attarde.
Souches de pneumocoque Griffith
Frederick Griffith, un bactériologiste anglais, a infecté des souris avec le virus Pneutnococcus pneumoniae, qui a provoqué une pneumonie, et les animaux sont morts. Les pneumocoques existent sous deux formes: infectieuse (virulente) et non infectieuse (avirulente). Ces formes sont faciles à distinguer. Le pneumocoque virulent contient une capsule mucopolysaccharidique qui protège la cellule. Les gélules Avirulent n’ont pas et ne peuvent pas se défendre contre les cellules immunitaires de souris, elles ne développent donc pas de pneumonie. Le postulat de cette époque: le pneumocoque virulent chauffé devient avirulent. Un biologiste infecte des souris avec un mélange d’une souche virulente chauffée et de virus vivant avirulent (sans capsule). Les souris sont en train de mourir. Dans leur corps, le scientifique découvre des pneumocoques vivants avec une enveloppe de capsule. Conclusion de Griffith: des pneumocoques virulents morts aux formes vivantes, mais sans capsule, quelque chose est transmis (un «agent transformant») qui «transforme» les formes aviruleuses en formes virulentes ayant un attribut héréditaire fixe (les pneumocoques se multiplient rapidement: ceux qu’il a trouvés dans des cadavres souris - la centième génération de la première). Et comme les virus n’ont dans leur structure que des acides nucléiques (ADN et ARN), c’est bien F. Griffith qui possède la première preuve du rôle génétique de l’ADN et de l’ARN, bien qu’il les ait appelés «agent de transformation». Rappelons que cela s’est passé en 1928.
Données expérimentales sur le rôle de l'ADN dans le transfert d'informations
Presque la même chose que Griffith, seulement sans souris pauvres, a été faite en 1944 par O. T. Avery, K.M. MacLeod et M. McCarthy. Au Rockefeller Institute for Medical Research de New York, ils ont obtenu in vitro (in vitro) un agent transformant pur de Griffith à partir de formes virulentes tuées et l'ont mélangé, là encore in vitro, à des formes avirulentes. Agents pathogènes encapsulés reçus. Et puis nous avons étudié la composition de ce même agent. Au début, ils ont prouvé que ce n'était pas une protéine et que c'était déjà une innovation. Eh bien, alors ils sont arrivés à la conclusion que cet agent est un acide nucléique. Ces expériences américaines sont une preuve directe du rôle génétique de l'ADN dans la transmission d'informations héréditaires. Mais pas les seuls que la science considère comme des classiques.
La seconde preuve classique du rôle génétique de l'ADN
Le premier que nous avons déjà décrit - ce sont les expériences d’Avery - MacLeod - M. McCarthy.
Classics of biology - deux autres expériences en tant que preuve directe du rôle génétique de l'ADN. La description est réduite au point.
Le généticien américain Alfred Hershey a reçu le prix Nobel (1969) pour ces expériences. Une série intéressante d'expériences de Hershey et Martha Chase, menées en 1952 à l'Université de Washington à St. Louis avec des bactéries et des bactériophages marqués au phosphore et au soufre radioactifs. Leur découverte selon laquelle c’est l’ADN des bactériophages qui pénètre dans les bactéries et donne naissance à de nouveaux bactériophages est une preuve classique du rôle génétique de l’ADN.
Troisième expérience
Le biochimiste germano-américain Heinz Ludwig Frenkel-Konrat a reçu le prix Lasker (1958) pour ses recherches. À l'Université de Californie en 1957, il mena des expériences sur le virus de la mosaïque du tabac. Leur schéma est similaire à celui de Griffith. Son exploit est d'avoir prouvé la participation de l'ARN à la transmission d'informations héréditaires.
Preuves modernes intéressantes
La biologie moléculaire moderne et la génétique nous apportent constamment de nouvelles preuves du rôle génétique de l'ADN. Certains faits très intéressants, inattendus et impressionnants, issus d'études de la science moderne, qui, d'une manière ou d'une autre, prouvent le rôle de l'ADN dans la formation d'un organisme, sont donnés ci-dessous.
En 2007, les scientifiques ont pu isoler une partie de l'ADN d'amphibien, responsable de la formation de l'œil. Aujourd'hui, il y a déjà des salamandres qui ont les yeux sur les pattes et la queue.
Dans le génome des chèvres, les scientifiques ont implanté le gène de l’araignée responsable de la protéine Web, à la suite de l’apparition de cette protéine dans le lait de chèvre. Après traitement spécial et extraction des protéines du lait, il se forme une soie d'araignée.
Les Hollandais ont élevé des vaches avec le gène humain responsable d’une protéine spécifique du lait chez la femme - la lactoferrine. Cette protéine joue un rôle important dans l'immunité primaire des nourrissons. Les tests sur le lait de vache se poursuivent, mais les perspectives d'utilisation en lait sont impressionnantes.
En ajoutant au gène de la protéine de méduse fluorescente le gène de l'embryon de porcelet, deux scientifiques chinois ont cultivé deux porcelets éclairés en vert.
En 2008, le monde a annoncé la naissance d'un enfant doté d'un génome modifié artificiellement. Cela s'est produit à Londres, où une femme a accepté une expérience en raison des anomalies génétiques découvertes dans le génome de l'embryon.
Les chimères humaines existent. En 2002, lors d’un test ADN de paternité, un test révéla que l’Américaine Lydia Fairchild n’était pas la mère de son enfant à naître. Les études se sont répétées, mais les analyses ont montré les mêmes résultats. Il s'est avéré que le corps de Lydia se développait à partir de deux ovules, fécondés par différents spermatozoïdes et fusionnés au début de l'ontogenèse. Par conséquent, son corps est constitué de tissus et de cellules avec un ensemble différent de chromosomes.
Tout le monde connaît les tests ADN de paternité ou de pratique judiciaire. Mais les tests ADN sont également utilisés pour vérifier l'authenticité des produits. Par exemple, vous pouvez définir un lieu de rassemblement pour le caviar ou les raisins pour le bon vin.
Il y a 4 familles dans le monde dont les membres n'ont pas d'empreintes digitales. L'adermatoglyphia est causée par une mutation rare d'un seul gène.
L’alternance sommeil-veille chez l’homme contrôle le gène hDEC2 dont la mutation réduit le besoin de sommeil à 4 heures.
Cryogenetics a réussi à cloner une souris congelée depuis 16 ans. Les scientifiques n'ont pas appris à faire revivre les "explorateurs polaires", mais vous pouvez les cloner.
Et un peu plus sur la molécule la plus unique
- 10 milliards de kilomètres, de la terre à Pluton et vice versa - c'est la longueur de l'ADN humain, si elle est décomposée.
- Il est possible d'imprimer tout le génome humain à une vitesse de 8 caractères par seconde, travaillant 8 heures par jour pendant 50 ans.
- Toutes les informations stockées au format numérique dans le monde peuvent contenir deux grammes d’ADN.
- Sur le disque dur "immortel" stocké à la station spatiale, en cas de catastrophe, l'ADN de personnages célèbres, tels que Stephen Hawking et Lance Armstrong, est placé.
- Dans chaque cellule de notre corps, chaque molécule d'ADN subit divers dommages environ un million de fois par jour. Cependant, nous sommes toujours en vie - oh, un miracle!
Pour résumer
En dépit des succès de la biologie moléculaire et de notre connaissance de l’ADN, l’humanité ne connaît pas encore les réponses à de nombreuses questions. Qui sait quelles découvertes nous attendent dans l’avenir, l’humanité se débarrassera-t-elle des maladies héréditaires et le vieillissement sera-t-il vaincu ...