Всякий нормальный человек, заканчивая школу, старается избавиться от груза кажущихся ему ненужными знаний. Причём знания выветриваются по принципу «последний пришёл — первый ушёл». И поэтому хуже всего мы помним общую биологию. Расцвет креационизма во многом связан просто с тем, что теория биологической эволюции нами плохо изучена и основательно забыта. Что уж говорить про всякие там клетки, митохондрии и рибосомы.
Вот именно за исследования структуры и функций рибосом Королевская академия наук Швеции и присудила Нобелевскую премию по химии 2009 года трём учёным — американским биофизику Венкатраману Рамакришнану и биохимику Томасу Стейтцу и специалисту по молекулярной биологии Аде Йонат из Израиля. Точнее, за фантастически тщательный, буквально по атомам, анализ структуры рибосом с помощью методов рентгеновской кристаллографии.
Даже те, кто совсем не помнят ничего про рибосомы, знают или, точнее, имеют представление о том, что такое ДНК. После открытия структуры «молекулы жизни» Джеймсом Уотсоном, Фрэнсисом Криком и Морисом Уилкинсом (они получили за это Нобелевскую премию по физиологии в 1962 году) мало найдётся тех, кто не знает, что ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это код живых организмов. Однако сама по себе ДНК вовсе не является организмом. Одной только ДНК ещё недостаточно для жизни. Организм должен как-то прочитать её код и на его основе построить себя. Собственно, этим и заняты рибосомы, маленькие клеточные фабрики по производству белков, например гемоглобина, инсулина и многих других, без которых невозможна жизнь.
В общем виде процесс передачи информации от ДНК к рибосомам — минуя промежуточные стадии транскрипции (считывания) информации с ДНК на РНК (рибонуклеиновую кислоту: это ещё одна «молекула жизни», лишь по иронии эволюции не ставшая основой жизни на планете) — был известен уже давно. Оставалось неясным — как же именно происходит само производство белков в рибосоме, как РНК в рибосоме собирает белки из аминокислот. Сложность состояла в том, что понять этот процесс было невозможно, не зная структуры рибосомы, состоящей из сотен тысяч атомов.
Исследованиями этой структуры и занялась Ада Йонат, сотрудница Вейцмановского института, в 1970-х годах. Для этого она использовала метод рентгеновской кристаллографии, с помощью которого в своё время была открыта и структура ДНК. Ей пришлось научиться выращивать кристаллы из рибосом, извлечённых из термофильных бактерий. И это получилось только в 1980 году после проведения около 25 тыс. экспериментов.
Теперь эти кристаллы можно было просветить рентгеном. В отличие от рентгеновского снимка организма, при рентгеновской кристаллографии лучи рассеиваются в кристаллических слоях, давая на «выходе» изображение (полученное, кстати, с помощью ПЗС-матриц, за разработку которых 6 октября была присуждена Нобелевская премия по физике), состоящее из миллионов точек. Чтобы реконструировать сложную внутреннюю структуру рибосомы, эти снимки ещё нужно было подвергнуть компьютерному анализу.
Анализом данных рентгеновской кристаллографии в 1980—1990-х годах занялись Стейтц и Рамакришнан. Стейтцу удалось разработать такой способ интерпретации данных кристаллографии, который позволил установить место каждого атома рибосомы. Для этого, помимо рентгенографии, он использовал методику электронной микроскопии. Рамакришнану удалось продвинуться ещё дальше, разобравшись с внутренней геометрией рибосомы и обнаружив, что РНК рибосомы не только следит за правильной последовательностью сборки белков из аминокислот, но и строит их геометрию.
У всякой по-настоящему фундаментальной науки рано или поздно найдётся практическое применение. Особенно быстро это обычно получается у химии и биологии. Так и с рибосомами. Складывание сложного пазла-рибосомы из сотен тысяч частей-атомов — исключительно полезное занятие для понимания того, что такое жизнь. Но кроме того, это ещё и инструмент для создания новых антибиотиков. Примерно половина известных современной медицине антибиотиков воздействуют именно на рибосомы бактерий, предотвращая строительство ими собственных белков. Знание структуры рибосомы уже сейчас позволяет исследователям разрабатывать новые антибиотики, в том числе и против тех штаммов бактерий, которые успели выработать к ним сопротивление.
ОТПРАВИТЬ:
| Читать @chaskor |
Статьи по теме:
- Две природы человека.
Культура изнасилования и биология. - Взгляд на человеческую природу из глубины Денисовой пещеры.
«Переход от обезьяны к человеку» явно был сложнее, чем принято рисовать в учебниках. - Теперь и спутники летают по Дарвину.
Принцип эволюции актуален не только для биологии. - Кирилл Еськов: «Популярность креационизма сильно преувеличена».
Теория эволюции сегодня.
