The Gene

Book references:

  1. "Toba Tek Singh", about partition (?)
  2. James Gleek "Information"

Words:

  1. corporeal
  2. vicar
  3. heath
  4. endemic
  5. rivulets
  6. pestilence
  7. cogent
  8. internecine
  9. congruent
  10. gaunt
  11. sluice
  12. proselytising
  13. squalor
  14. vagrancy
  15. blight
  16. blockhead
  17. deputy
  18. delinquents
  19. credulity
  20. contortion
  21. ogive
  22. portentous
  23. treacle

Вопросы:

  1. Кто снарядил HMS Beagle, корабль, на котором Дарвин отправился в Южную Америку?
  2. Short-horn bulls of Hereford?

Мендель - пастор в Брно (Чехия). Допплер погрузил трубачей на поезд, попросил держать одну ноту, а слушатели слушали с перрона. Мендель учился физике у Допплера, два раза подряд проваливает экзамены на учителя.

23 chromosomes from each parent, 21-23k genes in humans, 85 миллиардов нейронов

Preformation theory – mini-humans (homonculus).

Ментон Дарвина говорит ему о путешествии в Южную Америку. На Галапагосских островах он замечает что виды черепах примерно одинаковы только в рамках одного острова. Вернулся в Англию после 5 лет путешествия.

Во время путешествия Дарвина поразила книжка про геологию где было написано что камни и горы были созданы в течение длительных процессов, а не богом.

Survival of the fittest, not strongest.

Alfred Russell Wallace делает похожее путешествие в Бразилию. Они оба читают книгу Thomas Malthus – An Essay on The Principle of Population, из которой Дарвин понимает что смерть (голод, война, эпидемия) является причиной отбора вариаций. Воллас посылает свою работу Дарвину и тот спешит с публикацией собственной. В 1859 публикует The Origins of Species.

Дарвин считал что характеристики родителей смешиваются подобно цветам.

Мендель – первый data scientist, определил 7 traits (features) для гороха. 8 лет экспериментировал с горохом.

Аллели – instances of type (e.g. "purple" and "white" for "color").

"How small a thought it takes to fill someone's whole life" – Ludwig Witgenstein.

short + tall –> tall
tall + tall –> can be short short + tall –> tall /

From 1866 and 1900 Mendel's paper was cited only 4 times.

Знакомый ученый Менделя советует повторить эксперименты на ястребинках – растениях которые размножаются асексуально, что было неизвестно обоим. Результатов не получается. В конце концов Мендель прекращает этим заниматься потому что получает повышение до настоятель монастыря и ему некогда заниматься наукой.

Ферма записал что нашел доказательство, но "paper's margin was too small".

Hugo de Vries in Amsterdam visits Darwin. Друзья прислали Гуго работу Менделя.

"genno" – Greek, to give birth

"Most Eugenists are Euphemists". Francis Galton, Darwin's cousin, creates the notion of eugenics.

1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + ... = 1

William Bateson, "Mendel's bulldog". The word "gene" as an abstraction at first.

genotype produces phenotype (a physical manifestation, an organism)

Alfred Ploetz from Germany in 1912, Charles Davenport from America in 1910.

Carrie Buck – первая женщина подвергшаяся кастрации в результате евгеники в Америке, 1927 год.

"Are you fit to marry?" Harry Haiselden

Y – мужская хромосома

germ cell goes either into mitoses or into meiosis to produce gametes

Thomas Morgan discovers crossingover – genes may jump

Григорий Распутин пытается лечить сына царевны Александры Алексея от гемофилии В, генетической болезни связанной с нарушением свертываемости крови. Народ видит в больном наследнике больную страну и поднимает бунт. Распутин и царская семья зверски убиты.

Spanish flu – 20 million dead, 1918

Гены бактерий могут трансформироваться при контакте с другими мертвыми бактериями.

Hermann Muller подверг мух радиации и получил мутантов, переезжает в Берлин в 1933. Немецкие ученые евгенисты вдохновляются экспериментами американских коллег.

Ужас фильма Лени Рифеншталь в контексте. Ее фильм про сильных арийских спорстменов крутился в контрасте с фильмами про "недоразвитых", тем самым восславляя егвенику.

Родители нацисты пишут Гитлеру письмо с просьбу сделать эвтаназию для своего 11-месячного сына.

Aktion T4

Martin Neimoller – "First they came for the Socialists..."

Nazis – genes are everything Soviet Union – genes are nothing, everything can be changed, "Brains - not genes - need to be washed clean"

ersatz science

Трофим Лысенко делает псевдо-эксперименты по "переучиванию" пшеницы к адаптации в холодном климате через электрошок. Считал генетику буржуазным учением потому что она позволяет правителям оставаться у власти. Вавалов – советский ученый генетик – умер в тюрьме.

Нацисты сделали популярным "исследование близницов". Йозеф Менгель.

Начиная с 1933 немецкие ученые начали уезжать из страны.

Oswald Avery понял что ДНК переносит генетическую информацию убирая по одному компоненты из того что осталось от "злых" бактерий в экспериментах по трансформации.

X-ray crystallography p. 142. Молекула прерващается в кристал чтобы остановить движения, рентген дает отражения по которым потом восстанавливается структура.

Marie Curie (radium), Dorothy Hodgkin (solved crystal structure of penicillin)

ATG codon starts the protein, 3 codons end it, 20 amino acids.

Rube Goldberg machine

Jacques Monod на примере бактерий которые едят глюкозу и лактозу заметил что они начинали с глюкозы, потом делали паузу, потом ели лактозу. Пауза требовалась чтобы включить определенные гены, которые сделают новые энзимы. Оказалось рядом с самим геном определяющим характеристику есть участок отвечающий за включение и выключение.

Pa-Ja-Mo

Kornberg polymerase reaction

Активность генов может контролироваться количеством протеина. Градиентное распространение протеина позволяет активизировать гены только в определенных частях организма.

У людей и червей примерно одно количество генов, около 20 тысяч.

Докинз сравнивает одни гены с ингридиентами (сахар), другие с рецептами (торт).

Вирус SV40 содержит всего 7 генов.

ligase – склеивает ДНК polymerase – собирает ДНК restriction enzymes – режут ДНК

фаги – вирусы которые атакуют только бактерии

Frederick Sanger придумал переиспользовать процесс копирования через полимеразу, но с измененными базами, которые в момент прикрепления останавливают процесс. Если произвести копирование много раз, то благодаря случайности процесса будут произведены участки всех возможных длин. После этого можно их отсортировать.

Гены содержат "полезные" участки – экзоны и "бесполезные" или участки "наполнители" – интроны. Сами гены тоже разделены наполнителем – intergenic DNA.

Ватсон считал что биология "ломается" посередине. В прошлом были "stamp collectors", "dinosaurs that study dinosaurs". В настоящем – генетики экспериментаторы.

reverse transcriptase enzyme – позволяет построить ДНК по РНК. следовательно можно получить ДНК только "активных" генов в клетке

ATCG deoxyribo-nucleotides ATCG ribo-nucleotides

DNA –> DNA replication DNA –> RNA transcription RNA –> Protein translation

Ретровирусы используют РНК для репликации.

Таблетки против ВИЧ блокируют reverse transcriptase.

В годы Asilomar I конференции ученые пользовались ртом чтобы достать капли из пипетки с вирусом. В 1974 "Berg letter" было опубликовано: https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.185.4148.303. На Asilomar II Берг выступил с предложением моратория. Watson был против, а Бреннер и Балтимор предложили делать вирусы, которые не могут размножаться. В конце конференции выступили юристы и объяснили что если модифицированная бактерия попадет в ученого который проводит эксперимент и вызовет болезнь, то отвечать будет институт. В результате организаторы написали документ с 4-мя стадиями безопасности. В 1973 Никсон распустил Office of Science and Technology после увольнения нескольких ученых подряд занимающих должность.

https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_biotechnology

Discovery of isles of insulin, sugary urine. 51 amino acids in Insulin.

p. 243

1982 insulin patent

GRID gay related immune deficiency

factor VIII

hemophiliacs and gays

евгеника и тестирование плода

Синдром Дауна и Тернера

Чтобы найти местонахождение гена отвечающего за болезнь, можно посмотреть на уже известные гены. Например если мы знаем что ген вьющихся волос на 6-ой хромосоме и видим что болезнь чаще появляется у людей с аьющимися волосами, то искомый ген скорее всего будет там же. Есть полиформизмы -- участки на интронах, которые играют роль маркеров.

Нэнси Укслер нашла деревню на островах в Венесуэле с большим количеством болевших болезнью Хантингтона. Гомозиготы -- оба родителя больны.

Cystic fibrosis and cholera, lose of sault

Меняет ДНК Дым табака ультрафиолет рентген ошибка при копировании вирус может принести

Kary Mullis PCR

Intergenic DNA and introns

Craig Venter leaves NIH and starts IGOR, renames to TIGR

18891 --> 19500

Human Genome Project and Celera publish in Nature and Science on Feb 15, 16 2001.

У всех горилл и обезьян 24 пары хромосом, в отличии от людей.

Понимает генетический код, но не понимаем геномный.

BRCA1 – "breast cancer causing" gene – is actually used to repair broken DNA.

Т.к в митохондриальный ДНК нет хромосом, то там не может произойти crossing over ген. Всего 37 ген.

Человеческий зародыш рождается из оплодотворенной спермотазоидом яйцеклетки. Спермотазоид – мужской геном в обертке. Митохондриальную ДНК человек получает от матери. Митохондриальная Ева – наша общая мать.

Считается что "гей гены" находятся на X хромосоме, то есть их получают от матери. У однояйцевых близнецов совпадание геев 52 процентов, среди многояйцевых 22. В среднем по популяции 10 процентов.

Дети с тремя родителями. В яйцеклетку пересаживается донорская митохондрия, потому что в митохондриальном ДНК матери есть плохие гены.

У кошек цвет переносится на X хромосоме, а клетки случайным образом выключают одну из X хромосом.

Gurdon – можно взять взрослую клетку и поместить в яйцеклетку – вырастет клон. То есть яйцеклетка умеет стирать эпигенетические маркеры. Метелирование клетки.

Yamanaka

DNA is: transcription factors (gene regulators) + gene

Гистоны - белки, которые держат ДНК

There are just stem cells and embryonic stem cells. Stem cells usually live in a particular organ and give rise to a particular type of cells. Embryonic stem cells are "pluripotent" and can give rise to any type of cells, they also can be grown in a Petri dish.

Virtually all viruses capable of gene integration, such as HIV or SV40, generally latch their genes randomly onto some spot in the human genome. (p. 420)

The above is bad for gene therapy, as the inserted gene might fall on the silent part of the genome.

By early 90s scientists learned to precisely change the genes in the ES cells of mice, but not humans.

ashanti desilva – first gene therapy. Jesse Gelsinger – adenovirus OTC gene which encodes an enyzme sythn in liver helps to break down ammonia which poisons neurons. High number of antibodies prior to injection, probably because he already got that adenovirus through cold. Wilson began research AAV (https://en.wikipedia.org/wiki/Adeno-associated_virus).

epigenetic modulation