加齢に伴い DNA のシトシン メチル化が減少し、がんのリスクが高まります。このような数百万年にわたる変化が進化につながる可能性があります。
DNA テクノロジーは、犯罪捜査、父子鑑定、考古学の記録を容易にする能力により、近年非常に人気があり、重要になっています。小さな二重らせんがこれほど多くの可能性を秘めていると誰が知っていたでしょうか?! DNA (白血球由来) を発見したスイスの科学者 Johann Friedrich Miescher でさえ、この 1 つの分子が特定の種に関するすべての多様な情報をどのように記録できるか確信が持てませんでした!
DNAとは?
これが DNA です。
DNA (写真提供:Forluvoft / Wikimedia Commons)
DNAはデオキシリボ核酸の略称です 、生体分子。アデニン (A)、チミン (T)、シトシン (C)、およびグアニン (G) は、結合して DNA を形成する 4 つのモノマー (ヌクレオチド) です。これらすべてのモノマーを配列に保持しているのは、リン酸骨格構造です。さて、あなたが生物学に精通していない限り、私がとりとめのないことを本当に理解していないかもしれません.
もっと簡単に言えば、DNA がすべての遺伝情報を保存しているため、母親の目の色や父親の髪の色は DNA のおかげです。遺伝が存在するのは、あなたが両親のすべての特徴を保存する DNA を持っているからです!
DNA が遺伝情報を運ぶことをどのように学んだか?
DNA の重要性が完全に認識されたのは、1930 年代と 1940 年代になってからです。細菌に関する実験では、細菌が DNA を交換すると、ある細菌から別の細菌に特定の形質が受け継がれる可能性があることが示唆されました。
また、ウイルスの挙動が研究されたとき、ウイルスがその DNA を宿主細胞に注入し、宿主細胞がウイルスのコピーを形成するように強制することがわかりました。
ウイルスのライフサイクル (写真提供:Designua/Shutterstock)
これらの実験の結果は、DNA が細胞に指示する情報を含んでいることを示しています。
この遺伝情報は正確にはどこに保存されていますか?
4 つのモノマー (A、T、C、および G) が結合して DNA 分子を形成します。各モノマー構造は、糖分子、リン酸分子、および窒素含有塩基で構成されています。
DNA は変化しますか?
DNA には 4 つの異なるヌクレオチドが含まれており、遺伝子内のこれらのヌクレオチドの配列は、細胞にタンパク質の生成を指示します。生成されるタンパク質の量を制御するために、遺伝子は定期的にオンとオフを切り替えます。エピジェネティックな変化は、遺伝情報に影響を与えずに遺伝子を調節するのに役立つ化学的変化です。これらの変化には、多くの場合、遺伝子のオンとオフを切り替えるトリガーとして機能する DNA 構造への化合物の追加が含まれます。
バルセロナの Bellvitge Biomedical Research Institute のエピジェネティクス研究者である Manel Esteller は、エピジェネティックな修飾が長期にわたって DNA 構造に影響を与えるのではないかと考えました。
彼は、生まれたばかりの赤ちゃんの DNA が高齢者の DNA と構造的に大きく異なることに気付きました。エピジェネティックな変化が DNA に及ぼす影響を研究するために、彼は最も一般的な変化であるメチル化を研究しました。ここでは、メチル基が窒素塩基 (シトシン) に付加され、遺伝子のスイッチをオフにします。
老人の白血球 (WBC) からの DNA 抽出物と新生児の臍帯からの WBC が比較されました。老人と比較して、新生児ではシトシンのメチル化レベルが高かった.
さらに、チームは、エピジェネティックな変化がヌクレオチドの特性の影響を受けないように、類似したヌクレオチド配列を持つ DNA 構造を研究しました。多くの遺伝子に影響を与える異なるメチル化領域 (DMR) が多数存在することが判明しました。 DMR の変化は、長い間、がんの発生と関連付けられてきました。
したがって、シトシンのメチル化は加齢とともに減少すると結論づけられています。このメチル化の低下は、最終的に加齢に伴うがんや疾患につながります。
DNAの変化は進化にどのように貢献しましたか?
エピジェネティックな変化が種全体に大きな影響を与えるわけではありませんが、DNA 変異と自然淘汰の組み合わせが、DNA の 95% 以上を共有するチンパンジーとは異なる進化を遂げた理由です。
さて、DNAは長い二重らせん構造です。この構造の一部はエピジェネティックな変化を経て遺伝子を調節し、DNA の一部は機能を持たず、DNA の他の側面はまだ理解できないままです。生物に対する突然変異の影響を観察するには、他の遺伝子を制御する DNA の部分で突然変異が発生することが不可欠です!
進化の原動力となった変異のほとんどは、細胞が DNA の完全なコピーを作成できない変異です。突然変異は、化学物質や放射性元素の外的影響によっても発生し、極度の曝露により DNA が破壊されます。 DNA が完全に修復されない場合、細胞は歪んだ DNA で終わり、生物全体に影響を与えます。
Esther と Joshua Lederberg は、1 つの親プレートで細菌を培養する実験を行いました。親プレートの細菌コロニーを 2 枚のプレートに複製し、プレートの 1 枚を栄養培地とペニシリン (抗生物質) でコーティングしました。もう一方のプレートには、栄養培地のみが含まれていました。
ペニシリンでコーティングされたプレートからのいくつかのコロニーのみが生き残りました。これは、同じ親プレートから生成されたすべてのコロニーがペニシリンに抵抗する突然変異を持っていなかったことを意味します.
この実験により、次の 2 つの重要な結果が得られました。
- 突然変異はランダムです。
- 突然変異は外部条件の結果ではありません。
さらに、DNA の変更が種全体に影響を与えるには、次のことが必要です。
- 突然変異は自然に選択されます。
- 変更は生殖細胞にあり、それ以外の場合、変異は伝達されません。
単細胞生物から今日私たちが目にする信じられないほど多様な生物への旅は、何十億年にも及びます。 DNA の改変は確かに進化につながりますが、突然変異が生き残るために満たされなければならない複数の基準があります。
そうです、DNAは時間の経過とともに変化します。それは私たちが年を取るにつれて変化し、これらの変化も時間の経過とともに進化的変化につながります. 1950 年代までほとんど言葉では言い表せなかったこの微細な二重らせん分子が、遺伝子工学の分野全体に革命をもたらし、この地球上の生命の理解方法を変えるとは誰が想像できたでしょうか!
