Talafaasolopito o le Atinaʻeina o le Biology Molecular i Aso Nei
O le biology molecular i aso nei o le lala o le saienisi e suʻesuʻeina le faagasologa o le olaga i le tulaga molecular—aemaise lava le DNA, RNA, ma porotini, faapea foi ma faiga e faatonutonu ai le faailoaina o kene ma le tofi. O lenei mataupu ua avea ma faavae mo le tele o alualu i luma faasaienisi ma tekinolosi, mai le suʻesuʻeina o faamai e faavae i kenera i le inisinia o meaola mo meaai ma vailaau. E leʻi tupu faafuasei lona atinaʻe, ae e ala i se faasologa o sailiga, finauga, ma mea fou faatekinolosi e faamalosia faatasi mai le faaiuga o le seneturi 19 seia oo i le vaitaimi o loʻo iai nei o genomics ma biology synthetic.
A'a fa'asolopito: mai sela i molela'au
A o le’i fa’avaeina le fa’aupuga “biology molecular”, ua uma ona o’o i ai se suiga tele i le biology e ala i le teoria o sela (Schleiden ma Schwann) ma le teoria o le evolusione (Darwin). Peita’i, o lo’o tumau pea se fesili tele: o le a le fa’avae mo le tofi o uiga? I le fa’ai’uga o le seneturi lona 19, na fa’atulaga ai e Gregor Mendel tulafono o tofi e ala i fa’ata’ita’iga i pi. I le taimi muamua, e le’i tele se gauai na maua i fa’amaumauga a Mendel, ae na avea ma maa tulimanu o kenera ina ua “toe maua” i le amataga o le seneturi lona 20.
I le taimi lava lea e tasi, na amata ai e saienitisi ona suʻesuʻeina le fausaga o sela i ni auiliiliga atili. O le mauaina o chromosomes ma le matauina o le vaevaeina o sela (mitosis ma meiosis) na taitai atu ai i le manatu o loʻo i totonu o chromosomes ia iunite o le tofi. Na faʻaalia e Thomas Hunt Morgan ma lana 'au le fesoʻotaʻiga o genes i chromosomes e ala i suʻesuʻega o le lago fua Drosophila melanogaster. Na faʻamaonia ai e lenei mea o loʻo i ai se nofoaga faʻaletino o genes, ae e leʻi taliina ai le fesili o lo latou natura faʻakemikolo: o genes e aofia ai porotini poʻo nucleic acids?
DNA o se mea tau kenera: le tauiviga mo faʻamaoniga
I le amataga o le seneturi lona 20, e toatele saienitisi na manatu o porotini o le sui autu mo mea tau kenera ona o lo latou lavelave. Sa manatu o le DNA e faigofie tele. Na amata se suiga tele ina ua iloa e Frederick Griffith (1928) le mea o le "suiga" i siama o le Streptococcus pneumoniae: e mafai e siama e le o ni siama ona avea ma siama matautia pe a uma ona faʻaalia i mea mai siama matautia ua oti. Peitaʻi, e leʻi iloa e Griffith le mea e suia ai.
O le alualu i luma na oo mai i faʻataʻitaʻiga a Avery, MacLeod, ma McCarty (1944), lea na faʻaalia ai o le sui o le suiga o le DNA. E ui o loʻo finauina pea, ae na faʻamalosia atili faʻamaoniga ina ua maeʻa faʻataʻitaʻiga a Hershey ma Chase (1952) e faʻaaoga ai bacteriophages: naʻo le DNA viral na ulufale i sela bacteria ma feaveaʻi faʻamatalaga e fausia ai ni siama fou. O lea la, na taliaina ai le DNA o se mea tau kenera.
Fausaga o le DNA ma le fanau mai o se faʻataʻitaʻiga fou
O le iloaina o le DNA o le mea tau kenera na laga ai le fesili e sosoo ai: e faapefea ona teuina ma kopi e le DNA faamatalaga? O se tali mataʻina na aliaʻe mai i le 1953 ina ua fautuaina e James Watson ma Francis Crick le faataitaiga o le DNA o le double helix. Na la faaaogaina faamatalaga o le X-ray diffraction mai ia Rosalind Franklin ma Maurice Wilkins. O le fausaga o le double helix, faatasi ai ma ona paga faavae e fetaui lelei (A-T ma le G-C), na faamatala ai le faiga o le toe faia o le toe faia o le DNA: o manoa taitasi e mafai ona avea o se faataitaiga mo le manoa fou.
O lenei sailiga e le gata ina taliina ai le fesili pe faʻapefea ona kopiina e le DNA ia lava, ae na faʻataʻatia ai foʻi le faʻavae mo le fanau mai o le biology molecular o se matāʻupu faʻaonaponei. O le "faʻamatalaga faʻabiology" ua mafai nei ona malamalama i ai o se faʻasologa o faʻavae nitrogenous e mafai ona mautofi ma faʻaliliuina i galuega a le sela.
O le talitonuga autū ma le malamalama i le tafe o faʻamatalaga tau kenera
I le vaitau o le 1950 ma le 1960, na fa'atulaga ai le manatu o le tafe o fa'amatalaga tau kenera i le mea na ta'ua o le "dogma autu": E fa'aliliuina le DNA i le RNA, ona fa'aliliuina lea i le porotini. E ui lava ina ua iloa tuusaunoaga (e pei o le fa'aliliuga fa'afeagai i retroviruses), o lenei dogma e maua ai se aotelega lautele o le auala e pulea ai e genes uiga o se meaola.
O le mauaina o le mRNA na faamanino ai o le RNA e fai ma sui o le DNA ma porotini. Ona sosoo ai lea ma le su'esu'eina e saienitisi o le genetic code—o tulafono ia e feso'ota'i ai base triplets (codons) i amino acids. Na fa'aalia e Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana, ma a latou pa'aga le auala e fuafua ai e le fa'asologa o nucleotides le fa'asologa o amino acids i porotini. O lenei mea na fa'amautuina ai le sootaga i le va o genes ma a latou oloa aoga ma mafai ona fa'ata'ita'iina i fa'ata'ita'iga.
O le suiga tele o le enzyme ma le tekinolosi recombinant DNA
O le alualu i luma i le biology molecular sa matua faafaigofieina lava e ala i le mauaina o meafaigaluega "molecular", aemaise lava enzymes. O enzymes fa'atapula'aina - "seleulu" e tipiina le DNA i ni fa'asologa fa'apitoa - na saunia ai le ala mo le fa'aogaina sa'o o le DNA. Fa'atasi ai ma DNA ligases, lea e mafai ona "fa'apipi'i" vaega o le DNA, o saienitisi i le vaitau o le 1970 na atia'e ai le tekonolosi DNA recombinant: tu'ufa'atasia le DNA mai punaoa eseese ma fa'aofi i totonu o meaola e pei o siama mo le fa'ateleina po'o le fa'aalia.
O le aliaʻe mai o le inisinia kenera sa i ai se aafiaga tele i le saienisi ma pisinisi. O le gaosiga o le inisalini o le tagata e faʻaaogaina ai siama recombinant o se faʻataʻitaʻiga muamua lea, na suia ai le togafitiga o le maʻisuka. Peitaʻi, o lenei suiga na mafua ai foʻi ni finauga e uiga i amioga mama ma le saogalemu o meaola. O le Konafesi a Asilomar (1975) na faʻailogaina ai se laʻasaga taua i le faʻatulagaina o taʻiala mo suʻesuʻega o le DNA recombinant, ma faʻaalia ai le auala e alualu ai i luma le saienisi faʻaonaponei faʻatasi ai ma tulafono faatonutonu ma tiutetauave lautele.
Metotia o le fa'asologa ma le oso atu i le vaitaimi o le genome
O le isi laasaga o le faitauina sa'o lea o fa'asologa o le DNA. I le faaiuga o le vaitau o le 1970, na atiae ai e Frederick Sanger se metotia o le fa'asologa o le DNA lea na avea ma tulaga fa'ata'ita'i mo le tele o tausaga. Faatasi ai ma le mafai ona faitau fa'asologa o kenera, na siitia ai le biology molecular mai le faigofie ona malamalama i faiga i le mafai ona fa'afanua fa'amatalaga tau kenera i auiliiliga.
O le vaitau o le 1980 na aumaia ai se suiga fou i le taaloga: PCR (polymerase chain reaction), na atiae e Kary Mullis. Na mafai ai e le PCR ona vave, taugofie, ma faigofie ona faateleina le tele o vaega o le DNA. O lenei tekinolosi na faatelevaveina toetoe lava o vaega uma o le biology molecular—mai suesuega faavae ma suesuega faasaienisi i le suʻesuʻeina o faamai pipisi.
O le tumutumuga o sini a le vaitaimi o le genome o le Human Genome Project (1990–2003), o se galuega faavaomalo lea na manuia ai le fa'afanua o le genome o le tagata. O lenei manuia na fa'ailogaina ai se suiga o le fa'atulagaga: mai le su'esu'eina o genes ta'itasi i le su'esu'eina o genomes atoa, feso'ota'iga o genes, ma le eseesega o kenera o le faitau aofa'i.
Post-genome: fa'atonutonuina o kene, epigenetics, ma le RNA e le o ni fa'ailoga
Ina ua maeʻa ona faitauina le genome o le tagata, na suia ai se fesili taua: afai e le o maualuga le aofaʻi o genes o le tagata e pei ona faʻamoemoeina, e faʻapefea ona tulaʻi mai le lavelave o le meaola? Na suia le mafaufau i le faʻatonutonuina o genes—o afea, o fea, ma le malosi o le faʻaalia o genes. Ua faʻailoa mai e suʻesuʻega se matafaioi taua mo elemene faʻatonutonu, mea e faʻaaogaina ai tusitusiga, ma le fausaga o chromatin.
O loʻo vave ona atiaʻe le Epigenetics o se matata e suʻesuʻeina ai suiga i le faʻaalia o kene e aunoa ma le suia o le faʻasologa o le DNA, mo se faʻataʻitaʻiga e ala i le methylation o le DNA ma suiga o le histone. E le gata i lea, o le mauaina o RNA e le o ni coding e pei o miRNA ma lncRNA ua faʻaalia ai o le RNA e le na o se vaeluaga ae o se faʻatonutonu taua foi o le tele o gaioiga o le sela. O lenei malamalamaga e faʻamauoa ai le autu autu ma fautua mai ai o le tafe o faʻamatalaga tau kene e sili atu ona malosi.
O le vaitau o le fa'asa'oina o kene ma le fa'aogaina o meaola fa'apitoa
I le sefulu tausaga ua mavae, ua oo i ai se suiga tele i le teuteuina o kenera ona o le CRISPR-Cas9. O lenei tekinolosi e mafai ai ona tipiina le DNA i nofoaga manaʻomia e faʻaaoga ai le RNA e fai ma taʻiala, ma mafai ai ona faia vave ma taugofie suiga o kenera pe a faʻatusatusa i metotia na muamua atu. Ua faʻavavevaveina e le CRISPR suʻesuʻega i le galuega a kenera, le atinaʻeina o faʻatoʻaga e teteʻe atu i faʻamaʻi, ma e oʻo lava i togafitiga faʻataʻitaʻi o kenera.
I le taimi lava lea e tasi, na tulaʻi mai ai le biology faʻapitoa o se auala e le gata ina "faʻasaʻoina" ae faʻapea foʻi ona mamanuina ni faiga faʻapitoa fou. Na amata e saienitisi ona fausia ni matagaluega faʻasolopito e pei o le faʻapotopotoina o vaega eletise: o faʻalauiloa, kene, ma faʻatonutonu na faʻatulagaina e gaosia ai amioga faʻapitoa i totonu o sela. O sini na amata mai i le gaosia o penisini faʻapitoa ma mea e le afaina ai le siosiomaga i togafitiga o le kanesa e faʻavae i luga o sela.
Faaiuga: o le biology molecular o se faavae mo le lumanai
O le talafaasolopito o le biology molecular i aso nei o se tala i le auala na tuputupu aʻe ai se fesili faigofie—o le a le faavae o le tofi?—i se malamalamaga loloto i faiga o le olaga i lona tulaga aupito sili ona taua. Mai faʻataʻitaʻiga i le suiga o siama, i le mauaina o le DNA double helix, i le faʻaleagaina o le genetic code, i le faʻasologa o sela, PCR, ma tekinolosi CRISPR, o laʻasaga taʻitasi na tatalaina ai le faitotoʻa i nisi alualu i luma.
I le lumanaʻi, o le a faʻateleina le fesoʻotaʻiga o le biology molecular ma bioinformatics, atamai faʻapitoa, ma tekinolosi e tasi-sela e mafai ona faʻafanua faiga faʻaola i se iugafono tulaga ese. I le taimi lava e tasi, o luʻitau tau amio—le le faalauaiteleina o faʻamatalaga tau kenera, le saogalemu o le bioengineering, ma le avanoa tutusa i togafitiga faʻavae i kenera—o le a faʻaauau pea ona faʻalavelaveina i tatou. O le malamalama i lona talafaasolopito e mafai ai ona tatou iloa o le biology molecular e le na o se faʻaputuga o metotia, ae o se tasi o mea sili ona ausia faʻalemafaufau a tagata soifua i le faitau, faʻamatalaina, ma, i se tulaga, toe tusia le gagana o le olaga.
