Ka Moolelo o ka Hoʻomohala ʻana o ka Biology Molecular Hou
ʻO ke ʻano molekala hou ka lālā o ka ʻepekema e aʻo ana i nā kaʻina hana ola ma ka pae molekala—ʻoiai ʻo DNA, RNA, a me nā protein, a me nā ʻano hana e hoʻoponopono ai i ka hōʻike ʻana o ka gene a me ka hoʻoilina. ʻO kēia aʻo ke kumu no nā holomua ʻepekema a me ka ʻenehana he nui, mai ka ʻike ʻana i nā maʻi i hoʻokumu ʻia i ka genetics a hiki i ka ʻenekinia o nā meaola no ka meaʻai a me ka lāʻau lapaʻau. ʻAʻole i hiki koke mai kona ulu ʻana, akā ma o kahi moʻo o nā ʻike i hoʻoikaika like ʻia, nā hoʻopaʻapaʻa, a me nā hana hou loea mai ka hopena o ke kenekulia 19 a hiki i kēia au o ka genomics a me ka biology synthetic.
Nā aʻa mōʻaukala: mai nā pūnaewele a i nā molekala
Ma mua o ka hoʻokumu ʻia ʻana o ka huaʻōlelo "biology molecular", ua loli mua ka biology ma o ke kumumanaʻo cell (Schleiden lāua ʻo Schwann) a me ke kumumanaʻo evolutionary (Darwin). Eia nō naʻe, he nīnau nui i koe: he aha ke kumu no ka hoʻoilina o nā ʻano ? I ka hopena o ke kenekulia 19, ua hoʻokumu ʻo Gregor Mendel i nā kānāwai o ka hoʻoilina ma o nā hoʻokolohua me nā pī. ʻAʻole i loaʻa ka nānā nui ʻia i nā ʻike a Mendel i ka wā mua, akā ua lilo ia i kihi o ka genetics i ka wā i "ʻike hou ʻia" ai lākou i ka hoʻomaka o ke kenekulia 20.
Ma kahi o ka manawa like, ua hoʻomaka nā kānaka ʻepekema e ʻimi i ke ʻano o nā cell me nā kikoʻī hou aku. ʻO ka ʻike ʻana o nā chromosomes a me nā nānā ʻana o ka mahele cell (mitosis a me meiosis) i alakaʻi i ka kuhiakau e noho ana nā ʻāpana hoʻoilina i loko o nā chromosomes. Ua hōʻike ʻo Thomas Hunt Morgan a me kāna hui i ka pilina o nā genes i nā chromosomes ma o nā haʻawina o ka lele hua Drosophila melanogaster. Ua hōʻoia kēia he wahi kino ko nā genes, akā ʻaʻole ia i pane i ka nīnau o ko lākou ʻano kemika: ua haku ʻia nā genes i nā protein a i ʻole nā waikawa nucleic?
ʻO ka DNA ma ke ʻano he mea hoʻoilina: ke hakakā no nā hōʻike
I ka hoʻomaka ʻana o ke kenekulia 20, ua manaʻo ka nui o nā kānaka ʻepekema ʻo nā protein ke kumu nui no nā mea genetic ma muli o ko lākou paʻakikī. Ua manaʻo ʻia he maʻalahi loa ka DNA. Ua hoʻomaka kahi loli nui i ka wā i ʻike ai ʻo Frederick Griffith (1928) i ke ʻano o ka "hoʻololi" i loko o nā bacteria Streptococcus pneumoniae: hiki i nā bacteria non-virulent ke lilo i virulent ma hope o ka hōʻike ʻia ʻana i nā mea mai nā bacteria virulent make. Eia naʻe, ʻaʻole i ʻike ʻo Griffith i ka mea hoʻololi.
Ua hiki mai ka holomua me nā hoʻokolohua a Avery, MacLeod, a me McCarty (1944), nāna i hōʻike ʻo ka mea hoʻololi ʻo DNA. ʻOiai ke hoʻopaʻapaʻa ʻia nei, ua ikaika ka hōʻike ma hope o nā hoʻokolohua a Hershey lāua ʻo Chase (1952) me ka hoʻohana ʻana i nā bacteriophages: ʻo ka DNA viral wale nō i komo i nā cell bacteria a lawe i ka ʻike e hana i nā virus hou. No laila, ua ʻae ʻia ka DNA ma ke ʻano he mea genetic.
ʻO ke ʻano o ka DNA a me ka hānau ʻana o kahi paradigm hou
ʻO ka ʻike ʻana he DNA ka mea genetic i hāpai i ka nīnau aʻe: pehea e mālama ai a kope ai ka DNA i ka ʻike? Ua puka mai kahi pane kupaianaha i ka makahiki 1953 i ka wā i hāpai ai ʻo James Watson lāua ʻo Francis Crick i ke kumu hoʻohālike helix pālua o ka DNA. Ua hoʻohana lākou i ka ʻikepili diffraction X-ray mai Rosalind Franklin lāua ʻo Maurice Wilkins. ʻO ke ʻano helix pālua, me kāna mau hui kumu hoʻohui (A-T a me G-C), ua wehewehe i ke ʻano o ka hana hou ʻana: hiki i kēlā me kēia kaula ke lawelawe ma ke ʻano he template no ke kaula hou.
ʻAʻole wale kēia ʻike i pane i ka nīnau pehea e kope ai ka DNA iā ia iho, akā ua hoʻokumu pū i ke kahua no ka hānau ʻana o ka biology molekala ma ke ʻano he aʻo hou. I kēia manawa, hiki ke hoʻomaopopo ʻia ka "ʻike biological" ma ke ʻano he moʻo o nā kumu nitrogenous i hiki ke hoʻoilina a unuhi ʻia i loko o ka hana cellular.
ʻO ke aʻo waena a me ka hoʻomaopopo ʻana i ke kahe ʻike genetic
I nā makahiki 1950 a me 1960, ua hoʻokumu ʻia ke kumumanaʻo o ke kahe ʻike genetic i ka mea i kapa ʻia ʻo "central dogma": ua hoʻololi ʻia ka DNA i loko o RNA, a laila ua unuhi ʻia i loko o ka protein. ʻOiai ua ʻike ʻia nā ʻokoʻa (e like me ke kākau ʻana ma hope o nā retroviruses), hāʻawi kēia dogma i kahi ʻike ākea o ke ʻano o ka hoʻomalu ʻana o nā genes i nā ʻano o kahi meaola.
Ua hoʻomaopopo ka ʻike ʻia ʻana o ka mRNA e hana ana ʻo RNA ma ke ʻano he mea waena ma waena o ka DNA a me nā protein. ʻO ka mea aʻe, ua haki nā kānaka ʻepekema i ke code genetic—nā lula e hoʻopili ai i nā triplets kumu (codons) i nā waikawa amino. Ua hōʻike ʻo Marshall Nirenberg, ʻo Har Gobind Khorana, a me kā lākou mau hoa hana pehea e hoʻoholo ai ke kaʻina o nā nucleotides i ke kaʻina o nā waikawa amino i loko o nā protein. Ua hana kēia i ka pilina ma waena o nā genes a me kā lākou huahana hana i paʻa a hiki ke hoʻāʻo ʻia ma o ka hoʻokolohua.
ʻO ka hoʻokahuli enzyme a me ka ʻenehana DNA recombinant
Ua kōkua nui ʻia nā holomua i ka biology molecular e ka ʻike ʻia ʻana o nā mea hana "molecular", ʻoiai hoʻi nā enzymes. ʻO nā enzymes restriction—"ʻokiʻoki" e ʻoki ana i ka DNA ma nā kaʻina kikoʻī—ua hoʻomākaukau i ke ala no ka hoʻoponopono DNA pololei. Me nā DNA ligases, hiki ke "hoʻohui" i nā ʻāpana DNA, ua hoʻomohala nā kānaka ʻepekema i nā makahiki 1970 i ka ʻenehana DNA recombinant: ka hoʻohui ʻana i ka DNA mai nā kumu like ʻole a hoʻokomo iā ia i loko o nā meaola e like me ka bacteria no ka hoʻonui ʻana a i ʻole ka hōʻike ʻana.
Ua loaʻa ka hopena koʻikoʻi o ka hiki ʻana mai o ka ʻenekinia genetic i ka ʻepekema a me ka ʻoihana. ʻO ka hana ʻana o ka insulin kanaka me ka hoʻohana ʻana i ka bacteria recombinant he laʻana mua ia, e hoʻololi ana i ka mālama ʻana i ka maʻi diabetes. Eia nō naʻe, ua hoʻāla pū kēia kipi i nā hoʻopaʻapaʻa e pili ana i nā loina a me ka palekana bio. Ua hōʻailona ka ʻAha Kūkākūkā ʻo Asilomar (1975) i kahi hanana koʻikoʻi i ka hoʻokumu ʻana i nā alakaʻi no ka noiʻi DNA recombinant, e hōʻike ana pehea e ulu ai ka ʻepekema hou me ka hoʻoponopono a me ke kuleana kaiāulu.
Nā ʻano hana hoʻonohonoho a me ka lele ʻana i ka wā genome
ʻO ka hana aʻe, ʻo ia ka heluhelu pololei ʻana i nā moʻo DNA. I ka hopena o nā makahiki 1970, ua hoʻomohala ʻo Frederick Sanger i kahi ʻano hana moʻo DNA i lilo i maʻamau no nā makahiki he ʻumi. Me ka hiki ke heluhelu i nā moʻo gene, ua neʻe ka biology molecular mai ka hoʻomaopopo wale ʻana i nā ʻano hana i ka hiki ke palapala ʻāina i ka ʻike genetic me nā kikoʻī.
Ua lawe mai nā makahiki 1980 i kahi hana hou e hoʻololi nei i ka pāʻani: PCR (polymerase chain reaction), i hoʻomohala ʻia e Kary Mullis. Ua hiki i ka PCR ke hoʻonui wikiwiki, maʻalahi, a me ka maʻalahi o ka hoʻonui ʻana i nā helu he nui o nā ʻāpana DNA. Ua hoʻolalelale kēia ʻenehana i aneane kēlā me kēia wahi o ka biology molecular—mai ka noiʻi kumu a me nā forensics a hiki i ka ʻike ʻana i nā maʻi lele.
ʻO ka piko o nā makemake o ka wā genome ʻo ia ka Human Genome Project (1990–2003), kahi papahana honua i hoʻopaʻa pono i ka genome kanaka. Ua hōʻailona kēia holomua i kahi hoʻololi paradigm: mai ke aʻo ʻana i nā genes hoʻokahi a i ke aʻo ʻana i nā genomes holoʻokoʻa, nā pūnaewele gene, a me ka loli genetic o ka heluna kanaka.
Ma hope o ka genome: ka hoʻoponopono ʻana o ka gene, epigenetics, a me ka RNA non-coding
Ma hope o ka heluhelu ʻia ʻana o ka genome kanaka, ua loli kahi nīnau nui: inā ʻaʻole kiʻekiʻe ka helu o nā genes kanaka e like me ka mea i manaʻo ʻia, pehea lā e kū mai ai ka paʻakikī o ka meaola? Ua neʻe ka manaʻo i ka hoʻoponopono ʻana o nā genes—i ka manawa hea, ma hea, a pehea ka ikaika o ka hōʻike ʻana o nā genes. Ua ʻike ʻia e ka noiʻi kahi kuleana koʻikoʻi no nā mea hoʻoponopono, nā mea hoʻololi, a me ke ʻano chromatin.
Ke ulu wikiwiki nei ʻo Epigenetics ma ke ʻano he kahua e aʻo ana i nā loli i ka hōʻike ʻana o ka gene me ka ʻole o ka hoʻololi ʻana i ke kaʻina DNA , no ka laʻana ma o ka methylation DNA a me nā hoʻololi histone. Eia kekahi, ua hōʻike ka ʻike ʻana o nā RNA non-coding e like me miRNAs a me lncRNAs ʻaʻole ʻo RNA he mea waena wale nō akā he mea hoʻoponopono koʻikoʻi hoʻi o nā kaʻina hana cellular like ʻole. Hoʻonui kēia ʻike i ka dogma waena a hōʻike ʻia he ʻoi aku ka ikaika o ke kahe o ka ʻike genetic.
ʻO ka wā o ka hoʻoponopono gene a me ka biology synthetic
I loko o nā makahiki he ʻumi i hala iho nei, ua loli nui ka hoʻoponopono ʻana i nā genes mahalo iā CRISPR-Cas9. Hiki i kēia ʻenehana ke ʻoki ʻia ka DNA ma nā wahi i makemake ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka RNA ma ke ʻano he alakaʻi, e ʻae ana i nā loli genetic e hana koke a me ke kumu kūʻai haʻahaʻa i hoʻohālikelike ʻia me nā ʻano hana ma mua. Ua hoʻolalelale ʻo CRISPR i ka noiʻi ʻana i ka hana genes, ka hoʻomohala ʻana i nā mea kanu pale maʻi, a me ka hoʻokolohua ʻana i nā genes.
I ka manawa like, ua puka mai ka biology synthetic ma ke ʻano he ala e "hoʻoponopono" wale ai akā hoʻolālā pū kekahi i nā ʻōnaehana olaola hou. Ua hoʻomaka nā kānaka ʻepekema e kūkulu i nā kaapuni genetic e like me ka hōʻuluʻulu ʻana i nā ʻāpana uila: ua hoʻonohonoho ʻia nā mea hoʻolaha, nā genes, a me nā mea hoʻoponopono e hana i nā ʻano kikoʻī i loko o nā cell. ʻO nā pahuhopu mai ka hana ʻana i nā biofuels a me nā mea pili i ke kaiapuni a hiki i nā lāʻau lapaʻau kanesa e pili ana i nā cell.
Hopena: ʻo ka biology molekala ma ke ʻano he kumu no ka wā e hiki mai ana
ʻO ka mōʻaukala o ka biology molekala hou he moʻolelo ia no ke ʻano o kahi nīnau maʻalahi—he aha ke kumu o ka hoʻoilina?—i lilo i ʻike hohonu o nā ʻano hana o ke ola ma kona pae kumu loa. Mai nā hoʻokolohua me ka hoʻololi bacteria, a hiki i ka ʻike ʻana o ka DNA double helix, a hiki i ka haki ʻana o ke code genetic, a hiki i ka sequencing, PCR, a me nā ʻenehana CRISPR, ua wehe kēlā me kēia milestone i ka puka i nā holomua hou aʻe.
I ka wā e hiki mai ana, e hoʻohui nui ʻia ka biology molecular me ka bioinformatics, ka naʻauao hana, a me nā ʻenehana cell hoʻokahi i hiki ke hoʻohālikelike i nā kaʻina hana olaola ma kahi hoʻonā kupaianaha. I ka manawa like, e hoʻomau nā pilikia pono - ka pilikino o ka ʻikepili genetic, ka palekana o ka bioengineering, a me ke komo kaulike i nā lāʻau lapaʻau i hoʻokumu ʻia i ka gene - i ka hoʻopilikia ʻana iā mākou. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kona mōʻaukala e hiki ai iā mākou ke ʻike ʻaʻole wale ka biology molecular he hōʻiliʻili o nā ʻenehana, akā ʻo ia kekahi o nā hoʻokō noʻonoʻo nui loa o ke kanaka i ka heluhelu ʻana, ka wehewehe ʻana, a, i kekahi ʻano, ke kākau hou ʻana i ka ʻōlelo o ke ola.
