Жизнь на скорости света. От двойной спирали к рождению цифровой биологии

Спасибо Патрику Каннингему, главному научному консультанту правительства Ирландии, за то, что указал на это. – В дальнейшем примечания автора обозначаются в тексте цифрами и приводятся в конце книги. Примечания переводчика обозначены астериском (*) и даны внизу соответствующих страниц.

Эукариоты – организмы, в клетке которых есть ядро и внутренние мембранные структуры. К эукариотам относятся все многоклеточные (животные, растения и грибы), а также протисты: амебы, инфузории, жгутиковые и др.

Эмпиризм – одно из важнейших направлений в философии Нового времени, утверждающее, что источником достоверного знания является один только чувственный опыт. В XVII веке эмпиризм стал идеологией нарождающегося естествознания.

Циановая (цианатная) кислота НОСN (не путать с синильной кислотой НСN) при соединении с аммиаком дает цианат аммония NН_>4СN, который при нагревании превращается в мочевину (NН_>2)_>2СО.

В русском переводе А. А. Малиновского, откуда взята основная цитата, значится «шифровальный код».

Один ангстрем – это примерно размер одного атома, одна десятимиллиардная метра.

В опытах Сэнгера синтез ДНК с одинаковых матриц шел параллельно в четырех пробирках, в каждой из которых часть нуклеотидов одного из типов (А, Т, Ц или Г) была представлена дидезоксинуклеотидами, меченными радиоактивным фосфором. Присоединение такого нуклеотида обрывало дальнейший синтез. В результате в каждой пробирке получался набор фрагментов ДНК, оборванных в случайном месте (но всегда – по одному и тому же нуклеотиду). Затем все четыре набора подвергались электрофорезу в акриламидном геле, в ходе которого фрагменты распределялись в соответствии со своей длиной: чем короче фрагмент, тем дальше он успевал продвинуться в геле под действием электрического поля. Наконец, все четыре полоски геля выкладывались рядком на рентгеновскую пленку, и по картине распределения меток восстанавливалась последовательность нуклеотидов во всей цепочке. Скажем, самая дальняя метка на пленке оставлена полоской с меченым А – значит, первый нуклеотид в последовательности – А. Следующая по дальности метка оставлена полоской с меченым Ц – значит, второй нуклеотид – Ц. И так до полной расшифровки последовательности.

Буран-77 – катастрофическая снежная буря на северо-западе штата Нью-Йорк (где расположен город Баффало) 28 января – 1 февраля 1977 года. Скорость ветра достигала 111 км/час, температура опускалась до –57 °C, толщина снежного покрова местами превышала 2,5 м. Буран парализовал транспортное сообщение и работу электросетей.

Экспрессией гена в молекулярной биологии называется реализация закодированной в нем информации; первый этап экспрессии гена – считывание с него матричной РНК.

Спасибо Патрику Каннингему, главному научному консультанту правительства Ирландии, за то, что указал на это. – В дальнейшем примечания автора обозначаются в тексте цифрами и приводятся в конце книги. Примечания переводчика обозначены астериском (*) и даны внизу соответствующих страниц.

Walter J. Moore. Schrödinger: Life and Thought (Cambridge University Press, 1989), стр. 66.

Timofeeff-Ressovsky, Nikolai V., Karl G. Zimmer, Max Delbruck (1935). “Uber die Natur der Genmutation und der Genstruktur” [“On the Nature of Gene Mutation and Gene Structure”]. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Gottingen, Mathematisch-physikalische Klasse, Fachgruppe VI, Biologie, Neue Folge, 1, 13, стр. 189–245.

Dawkins, Richard (1995). River Out of Eden. New York: Basic Books. ISBN0–465–06990–8.

Kimura, Motoo (1961). “Natural selection as the process of accumulating genetic information in adaptive evolution.” Genetical Research, 2, стр. 127–140.

Brenner, Sydney. “Life’s Code Script.” Nature 482, стр. 461, 23 февраля 2012.

Kress, W. J., and D. L. Erickson (2008). “DNA barcodes: Genes, genomics, and bioinformatics.” PNAS105 (8), стр. 2761–2762.

Qian, Lulu, and Erik Winfree. “Scaling Up Digital Circuit Computation with DNA Strand Displacement Cascades.” Science, 3 июня 2011, 332 (6034), стр. 1196–1201.

Church, George M., Yuan Gao, and Sriram Kosuri. “Next-Generation Digital Information Storage in DNA.” Science 28, сентябрь 2012, 337 (6102), стр. 1628. Опубликовано онлайн 16 августа 2012.

http://edge.org/conversation/what-is-life

Benner, Steven. Life, the Universe… and the Scientific Method (2009), стр. 45.

http://archive.org/stream/dynamicslivingm00loebgoog#page/n6/mode/2up

Lemov, Rebecca. World as Laboratory (2005). Hill and Wang.

Книга была опубликована в 1627 году, через год после смерти Бэкона.

http://oregonstate.edu/instruct/phl302/texts/bacon/atlantis.html

With the new knowledge acquired by science, the enlightened mind no longer needs to see the fabrication of protoplasm in order to be convinced of the absence of all essential difference and all absolute discontinuity between living and not-living matter.

Некоторые описывают Берцелиуса как виталиста, но, как указывает Джон Брук, с этим утверждением надо быть поосторожнее. John H. Brooke: “Wöhler’s Urea and its Vital Force – a verdict from the Chemists.” Ambix 15 (1968), 84.114.

Цитата из The Life and Work of Friedrich Wöhler (1800–1882). Edited by Johannes Buttner. Edition Lewicki-Buttner, vol. 2. Verlag T. Bautz GmbH. E-book.

“…denn ich kann, so zu sagen, mein chemisches Wasser nicht halten und mus Ihnen sagen, das ich Harnstoff machen kann, ohne dazu Nieren oder uberhaupt ein Thier, sey es Mensch oder Hund, nothig zu haben.” Otto Wallach, editor, Briefwechsel zwischen J. Berzelius und F. Wöhler (Leipzig: Engelmann, 1901), vol. 1, стр. 206.

The Life and Work of Friedrich Wöhler (1800–1882). Edited by Johannes Buttner. Edition Lewicki-Buttner, vol. 2. (Kindle Locations 1927–1933.) Verlag T. Bautz GmbH. Kindle Edition.

http://www.biodiversitylibrary.org/item/46624#page/20/mode/1up

Ramberg, Peter J. “The Death of Vitalism and the Birth of Organic Chemistry: Wöhler’s Urea Synthesis and the Disciplinary Identity of Organic Chemistry.” Ambix, Vol. 47, Part 3, ноябрь 2000, стр. 174.

Lehrbuch der organischen Chemie (Учебник по органической химии).

http://www.fullbooks.com/Scientific-American-Sup-plement-No-3621.html

Brooke, John H. “Wohler’s Urea and its Vital Force – a verdict from the Chemists.” Ambix 15 (1968) 84.114.

Brooke, John H. “Wohler’s Urea and its Vital Force – a verdict from the Chemists.” Ambix 15 (1968) 84.114.

Waller, John. Fabulous Science: Fact and Fiction in the History of Scientific Discovery (Oxford University Press, 2010), стр. 18.

Le Dantec, Felix Alexandre. The Nature and Origin of Life. Trans. Stoddard Dewey. New York: A. S. Barnes, 1906.

Turing, A. M. Phil., Trans. R. Soc. Lond., B237, стр. 37–72 (1952).

Moreno, Jonathan D., Editor-in-Chief of Science Progress: http://scienceprogress.org/2010/05/synbio-ethics/.

Dyson, George. Turing’s Cathedral: The Origins of the Digital Universe (Allen Lane, London, 2012), стр. 284.

Schrodinger, Erwin. What is Life? (1944), стр. 20–21.

Brenner, Sydney, Nature, 482, 461 (2012).

Watson, J. D., and F. H. Crick (April 1953). “Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid.” Nature, 171 (4356), стр. 737–738.

Turing, A. M. “Computing Machinery and Intelligence.” Mind, New Series, Vol. 59, № 236, октябрь 1950, стр. 433–460.

http://www.loebner.net/Prizef/TuringArticle.html

Bedau, Mark A. “Artificial life: organization, adaptation and complexity from the bottom uстр.” Trends in Cognitive Sciences (November 2003). http://people.reed.edu/~mab/publications/papers/BedauTICS03.pdf

Dyson, George. Turing’s Cathedral: The Origins of the Digital Universe (Allen Lane, London, 2012), стр. 3.

http://www.edge.org/3rd_culture/dyson/dyson_p2.html

http://www.mitpressjournals.org/doi/abs/10.1162/106454604773563612

Dyson, George. Turing’s Cathedral: The Origins of the Digital Universe (Allen Lane, London, 2012), стр. 336.

http://edge.org/conversation/a-universe-of-self-replicating-code/

Dyson, George. Turing’s Cathedral: The Origins of the Digital Universe (Allen Lane, London, 2012), стр. 233.

Avery, O. T. Letter quoted by R. D. Hotchkiss. “Gene, transforming principle, and DNA.” In Phage and the Origins of Molecular Biology, edited by J. Cairns, G. S. Stent, and J. D. Watson. Cold Spring Harbor, N. Y.: Cold Spring Harbor Laboratory of Quantitative Biology, 1966.

Darwin, Erasmus. Zoonomia; or the Laws of Organic Life (1794). http://books.google.co.uk/books?id=A0gSAAAAYAAJ

Avery, O. T., Colin M. MacLeod, and Maclyn McCarty. “Studies on the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Induction of Transformation by a Desoxyribonucleic Acid Fraction Isolated from Pneumococcus Type III.” Январь 1944. Exстр. Med., 79, стр. 137–158.

Stegenga, Jacob. “The Chemical Characterization of the Gene: Vicissitudes of Evidential Assessment Hist.” Phil. Life Sci., 33 (2011), стр. 105–127.

Sanger, F., 1952. “The arrangement of amino acids in proteins.” Adv. Protein Chem. 7, стр. 1–66.

Stretton, Antony O. W. “The First Sequence: Fred Sanger and Insulin.” Genetics, October 1, 2002, Vol. 162, № 2, стр. 527–532.

Sanger, F., 1988. “Sequences, sequences, and sequences.” Annu. Rev. Biochem. 57, стр. 1–28.

Hershey, A. D., and M. Chase (1952). “Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage.” J. Gen. Physiol. 36, стр. 39–56.

Фото 51, сделанное Франклином, теперь стало экспонатом в музее истории науки в Институте Крейга Вентера.

Watson, J. D., and F. H. Crick (апрель 1953). “Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid.” Nature 171 (4356), стр. 737–738.

http://oralhistories.library.caltech.edu/33/0/OH_Sinsheimer.pdf

Erling Norrby. Nobel Prizes and Life Sciences. World Scientific Publishing Company; 24 сентября 2010.

Jackson, D. A., R. H. Symons, and P. Berg (1972). “Biochemical method for inserting new genetic information into DNA of simian virus 40: Circular SV40 DNA molecules containing lambda phage genes and the galactose operon of Escherichia coli.” Proceedings of the National Academy of Sciences 69 (10), стр. 2904–2909.

Jaenisch, R., and B. Mintz (1974). “Simian Virus 40 DNA sequences in DNA of helath adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA.” Proceedings of the National Academy of Sciences 71 (4), стр. 1250–1254.

Lederberg, Joshua. “DNA Splicing: Will Fear Rob Us of Its Benefits?” Prism 3 (ноябрь 1975), стр. 33–37.

https://pictures.royalsociety.org/image-rs-6108

Diechmann, Ute. “ ‘Molecular’ versus ‘Colloidal’: Controversies in Biology and Biochemistry, 1900–1940. ”Bll. Hist. Chem. Vol. 32, № 2 (2007). http://www.scs.illinois.edu/~mainzv/HIST/awards/OPA%20Papers/2009-Deichmann.pdf

Alberts, Bruce. “The Cell as a Collection of Protein Machines: Preparing the Next Generation of Molecular Biologists.” Cell, Vol. 92, стр. 291 (6 февраля 1998).

Piccolino, Marco. “Biological machines: from mills to molecules.” Nature Reviews Molecular Cell Biology 1, стр. 149–152 (ноябрь 2000).

Engel, Gregory S., Tessa R. Calhoun, Elizabeth L. Read, Tae-Kyu Ahn, Tomaš Mancal, Yuan-Chung Cheng, Robert E. Blankenship & Graham R. Fleming. “Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems.” Nature 446, стр. 782–786 (12 апреля 2007).

Fleming, Graham R., Gregory D. Scholes, Yuan-Chung Cheng. “Quantum effects in biology.” Procedia Chemistry, Vol. 3, Issue 1, 2011, стр. 38–57, ISSN1876–6196, 10.1016/j.proche.2011.08.011. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876619611000507

Martin-Delgado, M. A. “On Quantum Effects in a Theory of Biological Evolution.” Scientific Reports 2, Article number: 302, 12 марта 2012.

Frank, Joachim, and Rajendra Kumar Agrawal. “A ratchet-like inter-subunit reorganization of the ribosome during translocation.” Nature 406, стр. 318–322 (20 июля 2000).

http://library.cshl.edu/oralhistory/interview/cshl/memories/harry-noller-and-ribosome/

Napoli, C., Lemieux, C., Jorgensen, R. (1990). “Introduction of a Chimeric Chalcone Synthase Gene into Petunia Results in Reversible Co-Suppression of Homologous Genes in trans.” Plant Cell 2 (4), стр. 279–289.

Eden, E., N. Geva-Zatorsky, I. Issaeva, A. Cohen, E. Dekel, T. Danon, L. Cohen, A. Mayo, U. Alon. “Proteome half-life dynamics in living human cells.” Science, 11 февраля 2011, 331 (6018), стр. 764–768. Опубликовано онлайн 13 января 2011.

Видео про складывание белка можно посмотреть на http://www.youtube.com/watch?v =sD6vyfTtE4U&feature=youtu.be. См. также http://www.ks.uiuc.edu/Research/folding/

Sun, Fei, Zhibao Mi, Steven B. Condliffe, Carol A. Bertrand, Xiaoyan Gong, Xiaoli Lu, Ruilin Zhang, Joseph D. Latoche, Joseph M. Pilewski, Paul D. Robbins, and Raymond A. Frizzell. “Chaperone displacement from mutant cystic fibrosis transmembrane conductance regulator restores its function in human airway epithelia.” The FASEB Journal, Vol. 22, № 9, стр. 3255–3263. 2 сентября 2008.

Varshavsky, Alexander (1997). “The N-end rule pathway of protein degradation.” Genes to Cells 2 (1), стр. 13–28.

Oster, George, and Hongyun Wang. “How Protein Motors Convert Chemical Energy into Mechanical Work” (2003). In Molecular Motors, edited by M. Schliwa (Wiley-VCH). http://users.soe.ucsc.edu/~hongwang/publications/Schliwa_08.pdf

Oster, George, and Hongyun Wang. “How Protein Motors Convert Chemical Energy into Mechanical Work” (2003). In Molecular Motors, edited by M. Schliwa (Wiley-VCH). http://users.soe.ucsc.edu/~hongwang/publications/Schliwa_08.pdf

Brenner, Sydney. “Biochemistry Strikes Back.” In The Inside Story, edited by Jan Witkowski, 2005, стр. 367.

Gilbert, Walter, and Allan Maxam. “The Nucleotide Sequence of the lac Operator.” Proc. Nat. Acad. Sci. USA, Vol. 70, № 12, Part I, стр. 3581–3584, 1973.

Holley, R. W., G. A. Everett, J. T. Madison, A. Zamir (май 1965). “Nucleotide Sequences In The Yeast Alanine Transfer Ribonucleic Acid.” J. Biol. Chem. 240 (5), стр. 2122–2128. PMID14299636.

Brownlee, G. G.; F. Sanger, B. G. Barrell (1967). “Nucleotide sequence of 5S-ribosomal RNA from Escherichia coli.” Nature 215 (5102), стр. 735–736.

Sanger, F., G. M. Air, B. G. Barrell, N. L. Brown, A. R. Coulson, C. A. Fiddes, C. A. Hutchinson, P. M. Slocombe, et al. (1977). “Nucleotide sequence of bacteriophage φX174 DNA.” Nature 265 (5596), стр. 687–695.

http://oralhistories.library.caltech.edu/33/0/OH_Sinsheimer.pdf

Venter, J. Craig (18.10.2007). A Life Decoded: My Genome: My Life. Penguin. E-book.

Sanger, Frederick, Nobel lecture, 8 декабря 1980.

Chung, F. Z., K. U. Lentes, J. Gocayne, M. Fitzgerald, D. Robinson, A. R. Kerlavage, C. M. Fraser, J. C. Venter. “Cloning and sequence analysis of the human brain beta-adrenergic receptor. Evolutionary relationship to rodent and avian beta-receptors and porcine muscarinic receptors.” FEBS Lett, 26 января 1987; 211(2), стр. 200–206.

Smith, Lloyd M., Jane Z. Sanders, Robert J. Kaiser, Peter Hughes, Chris Dodd, Charles R. Connell, Cheryl Heiner, Stephen B. H. Kent & Leroy E. Hood. “Fluorescence detection in automated DNA sequence analysis.” Nature 321, стр. 674–679 (12 июня 1986).

Adams, M. D., J. M. Kelley, J. D. Gocayne, M. Dubnick, M. H. Polymeropoulos, H. Xiao, C. R. Merril, A. Wu, B. Olde, R. F. Moreno, et al. “Complementary DNA sequencing: Expressed sequence tags and human genome project.” Science 252, стр. 1651–1656 (1991).

Venter, J. Craig (18.10.2007). A Life Decoded: My Genome: My Life. Penguin. E-book.