コードの生命の解読

時の歴史に戻る、これは21世紀の変わり目を見て、彼らはその時代の主要な科学的ブレークスルーは、遺伝子の指示の究極の詳細については、特性評価には、ホモサピエンスの形だったことに注意される。ヒトゲノムProjectwhich全ての遺伝子をマップし、生活のリテラルスレッドの手紙手紙を呪文を目指し、DNAwillに影響を与える生物学のあらゆる分野だけについて。かどうかを合成の生活までが可能となるホモsapienssを含む完全なDNAをより多くの生物の塩基配列、、、、などどのように生物の進化など多くの重要な質問にお答えしますどのように医療疾患の広い範囲を治療する。

ヒトゲノム計画の生物学のデータの量を前例のない生成されます。 DNAの単位の単純なリストは、サピエンスのゲノムのアノテーションは、DNAの塩基配列何をすべきかを記述することなく、200電話articleseven埋めているホモを構成する塩基と呼ばれる。サピエンスのDNA配列を手に2000年の春までに表示された合計ホモの90％の草案は、完全なシーケンスを2003年に予想される。しかし、その意味を与えるための注釈の多くの層が必要になります単にスケルトンになります。参照仕事からクライマックスでは蛋白質の遺伝子によってエンコードされた理解することから来る。

タンパク質だけでなく、酵素は、生命の生化学的反応を実施するなどホモサピエンスの体の構造の大半を占めることはありません。これらのユニットのアミノ酸を一緒に長い文字列にリンクと呼ばれる構成され、各文字列は、タンパク質の機能を決定する方法で折り畳み。アミノ酸の順序は、遺伝子のDNAの塩基配列によってエンコードされたタンパク質を設定されて、仲介者を介してのRNAと呼ばれる遺伝子が積極的にRNAのこと"を表明したと言われてください。"

ヒトゲノム計画は、すべてのタンパク質はヒトにもどのように遺伝子がタンパク質をコードを理解するサピエンス生産を明らかにする、どのようにDNAをそれらの遺伝子の他の種のどの遺伝子が異なると同等の遺伝子に対する最大スタックシーケンス表現されていないシーク我々の種の中にどのようにDNAの塩基配列を変換観測特性に。情報は、DNA塩基配列の上に構築されたレイヤーは、知識のDNAに埋め込まれて明らかにします。これらのデータの生物学の進歩、燃料は、次の世紀には、少なくとも。好循環サイクルの中で、私たちは、私たちは、外挿法で推定すると仮定すると理解できるようになります学ぶ。

2050年までに我々はゲノムは、次の主要な質問に答えることができると考えている：

•ウィルの3つのタンパク質の立体構造はアミノ酸配列から予測できるか？

ホモの6000000000基地サピエンスのゲノムは約100,000のタンパク質をエンコードすると考えられる。ただし、タンパク質のアミノ酸の配列の遺伝子のDNA配列からの簡単な手順で翻訳されるが、現在のところ、純粋に理論的根拠、および決定構造を実験的にはかなり骨の折れることができるタンパク質の形を解明することはできませんが、それでもタンパク質の構造conservedorがかなり絶えずevolutionmuch、そのアミノ酸配列よりも全体で維持されます。多くの異なるアミノ酸配列と同様の図形のタンパク質なので、詳細には蛋白質の代表的なサブセットを調べることによって、さまざまな蛋白質の構造を推測することができますリードすることができます。

構造生物学の最近の国際グループでは、仕事を調整するためのタンパク質構造イニシアティブを開始している。構造生物学""のいずれかと、特定の蛋白質の非常に純粋な結晶を作成して線をx結晶の砲撃や核磁気共鳴（NMR）を分析特定のタンパク質の服従することによって蛋白質の図形を解決します。どちらのテクニックも時間がかかる高価です。このコンソーシアムは、それぞれの新しい構造の外は、ほとんど同じ建築の特徴を共有する可能性がある、家族にグループ化する蛋白質に関連する構造体については、既存の知識を使用して、ほとんどの情報を取得する予定です。その後、コンソーシアム計画を審査の物理的なテクニックを苦心して、各家族の代表者を対象とするのメンバー。

解決構造のうねりや科学者のカタログとしての基本的な図形の大要に構造をグループ化するための洗練されたスキームの開発、生化学、ますます新しくdiscoveredorも完全inventedproteinsの構造をモデル化するコンピュータを使用することができます。約1000人の基本的なタンパク質の合計の折り畳みのモチーフが存在する構造生物学プロジェクト;現行モデルは5000選択された構造体には、ものは、既に知られて以降、研究者は定期的に新しい蛋白質の構造を推定する可能性がわずか3000解決お勧めします。構造生物学者1000蛋白質の構造、毎年その進捗状況を加速する以上の解決と、そうでない限りは、インベントリが完了するホモサピエンスのゲノム後に自分自身配列であることができる必要があります。

•ウィル合成生命体生成できますか？

構造生物学のに対し、グループの蛋白質にカテゴリに効率的に構造の解決には実用的な目的のために働く、という事実は、タンパク質のように分類反響する生物学的な意味を持つ適しています。それはどのように地球上の生命進化し、質問に生命現象そのものを理解するための中央の扉を開きます反映されます。あるタンパク質を、すべての生物に共通する設定はありますか？どのような生物が生活に必要なプロセス？

すでに、bacteriascientistsからいくつかの完全な塩基配列のゲノムavailablemostlyを持つ遺伝子、これらの生物間で保存の在庫を取るには、何を、単一のセルのレベルで少なくとも生活を構成するの壮大な疑問に導かれ始めている。

だけでなく、生活にproteinsrequired場合は、数年以内に、捜査の遺伝子productsRNAの整頓ディレクトリを築くことを期待できますが、彼らも最初から一緒に発明ゲノムのコーディングにDNAの塩基ストリングによって、新しい生物を発明したことがあります製品。この発明のゲノムそれ自体の周りにセルの工芸品は、セルを確実に再現し、運動は、我々の生活の基本的なメカニズムを解読したことを証明します。このような実験も、倫理的、神学的な問題を放置することはできませんの安全性を高めるだろう。

ヒトゲノムは、ボディ内のすべての細胞の核にある染色体の23ペアで含まれています。各染色体DNAの二重らせんがspoollikeタンパク質の周りのヒストンと呼ばれるラップされて構成されます。のDNA -ヒストン複合体を巻かれ、二重染色体の収率に巻かれた。

ヒトゲノムプロジェクトの究極の目的は、DNAによってエンコードされているタンパク質を理解することです。時の遺伝子"には、"細胞のリボソームのプロセスを一本鎖分子にメッセンジャーRNA（mRNA）を関連付けることが大規模なタンパク質の立体構造は、一連の核の葉と呼ばれる遺伝子のDNAをコピーする転写と呼ばれる使用されます。リボソームしてアミノ酸のことをエンコードされた蛋白質になりますチェーンには、mRNAに変換します。新しいproteinhere受容体は細胞membranegoesのシーケンスのいくつかの折り畳みの手順では、研究者だけを理解し始めている運命。

•我々は、すべてのコンポーネントが含まれているセルのコンピュータモデルを構築することができるだろうと、すべての生化学的相互作用を識別し、なる任意の刺激は、細胞に与えられる結果について、正確な予測？

過去50年間では、単一の遺伝子や、単一のタンパク質は、しばしば生物学の研究を支配した。今後50年間で、研究者は多くの遺伝子の間で統合された機能の勉強に移行するため、遺伝子の経路間の相互作用のウェブとどのように外部からの影響は、システムに影響します。

もちろん、生物学者は長い間、細胞相互作用をどのようにコンポーネントを記述するために努力している：どのようにDNA分子の特定のスクラップをして遺伝子発現を制御する転写因子結合と呼ばれ、たとえば、またはどのようにインスリンの受容体に筋肉細胞の表面に結合する最終的には細胞膜のグルコース輸送体の数を向上するセル内の反応のカスケードをトリガします。しかし、ゲノムプロジェクトの時間では、遺伝子と細胞成分の何千もの同様の分析を点火されます。次の2分の1以内世紀、すべての遺伝子を同定し、可能なすべての細胞間相互作用や反応をチャーター、薬理薬物や毒物かどうかを物質や細胞のコンピュータモデルを自分たちの質問に答えるになるかもしれない毒を予測しようとして開発。

•意志の詳細をどのように遺伝子を哺乳動物の開発を決定する明確になるか？

1つのセルをモデル化できることが、印象的になりますが完全に人生を理解するためのフォームは、ほとんどに精通して、我々はっきりと複雑さの追加のレベルを考慮する必要があります。我々の場所でどのように遺伝子とその製品の動作とtimethatを検討する必要がありますが、体のさまざまな部品で、体内では、寿命を変更します。発生生物学者はどのような遺伝子産物のプールを組織しようとする製品の開発段階での定義を見つけるために開発して変化を監視し始めている。今の科学者が考案されて式の配列と呼ばれる時間では、遺伝子産物の調査、数千のものとは、オンまたはオフにどれ式の強さが変動するチャート。これらのハイライトの遺伝子は、直接の開発と確立は、動物の体の計画のため、多くの良い候補のようなテクニック。

過去のように、モデルでは、ショウジョウバエorganismslike ショウジョウバエでは、線虫 線虫Caenorhabditis elegans とmousewill発生生物学では、中央の主力のままです。ゲノムの配列と 線虫C. elegans および ショウジョウバエの 2003年、マウスの4から5年以内の可能性が高い、シーケンスの比較より一般的になり、徹底して、途中で完了すると、完全なホモサピエンスのシーケンスや生物学者はどこの原動力は、ファッション全体の動物を探すためには、多くの手掛かりを与える。より多くの完全なゲノム進化系統樹の多様な枝を表す減少シーケンスの費用として導出されます。

これまでに発生生物学者は、普遍的に動物のボディープランの確立に重要な信号を見つけることに努めている、その四肢や器官の配置。時間を、彼らはまた、おそらく遺伝子regulationthatで異なる種の間で、フォームの印象的な多様性を生成するvariationsin遺伝子配列について説明します。種を比較することによって、我々はその遺伝子のほぼ同等のネットワークを、ファッション、別のプログラムを遂行するように変更されているどのように遺伝的回路を学ぶように、例えば、マウスやヒトsapienssに対置できる桁の腕の中で小さな毛皮のような脚。

•ウィル、診断、予防や治療薬の変換サピエンスゲノムは、ヒトを理解する？

分子生物学長いセレンディピティの問題から、合理的な追求の生命のメカニズムの基本的な理解に接地されたために薬を変換する約束を開催しています。その結果を医学的に浸透し始めている。ゲノム科学の進歩を早めるされます。 50年以内に、当社では当たり前に健康的なゲノムベースの期待米国我々は、多くの場合、それらを防ぐことができるし、デザイン、正確な病気のため、個々の治療法、病気の分子基盤を理解する。

生命の樹ホモsapienssを含むすべての生き物の間の関係の現在のビューを示しています。 1回サピエンスのゲノム知られているヒトのDNA配列を、科学者たちの努力によってシーケンスを他の生物種のゲノムを生成するための情報を比較するための十分に理解する降伏できるようになりますどのように地球上の生命進化した。

今後10年間では、遺伝子検査を定期的に病気に、個々の感受性を予測します。ヒトゲノムプロジェクトの1つの意思を共通の遺伝的な違いを識別することです。 1回の変種のリストをコンパイルし、疫学的研究をどのように特定のバリエーションの病気のリスクとの相関を引き出すれます。時のゲノムは完全に私たちに開放され、このような研究が弱く病気に独自に貢献遺伝子の役割を明らかにするが、また、食事、感染症や健康に影響を及ぼす出生前の露出など、他の遺伝子と環境への影響と対話します。 2010 2020することによって、遺伝子治療も一般的な治療、条件の小さなセットを少なくともならなければならない。

20年以内に、新規治療薬は、共通の病気の詳細な分子理解することから糖尿病や高血圧などの派生利用できるようになります。薬を論理的にその重大な副作用がなく強力である分子をターゲットとする。これらのがんのため定期的に患者さんの可能性が応答に一致されるなどの薬として、分子の指紋採取を予測した。多くの条件の診断はるかに徹底し、特定の今よりもされるもよう。たとえば、ある人は、彼が高く、コレステロール値も、どの遺伝子が責任を知っているが学習すると、どのような効果高コレステロール血症、そして可能性が高いしている患者か、食事と薬理学的措置を彼のために最高の仕事です。

前に発生したものの大規模な不平等、これらの進歩へのアクセスの緊張を攪拌し続ける世界の2050年までに、多くの潜在的な疾患の分子レベルでは、硬化されます。人々が、病気になる遺伝子治療や薬物療法が家庭、個々の遺伝子としては、個々人に存在する場合、正確に、カスタマイズされた治療のために作成します。平均寿命は、ホモサピエンスの詳細を理解する努力をサピエンスの人生ホモの最大長を展開して拍車をかけると老化遺伝子を90から95歳に達する。

•我々が正確サピエンス集団ホモの歴史を再構築するか？

にもかかわらず、私たちの種の偉大な多様性のように思えるかもしれないが、過去10年間ショーからの研究では、ホモサピエンス種以上、多くの他のものより均一である;グループとしては、チンパンジー未満のバリエーションが表示されません。ホモsapienssの中で、同じ遺伝子のバリエーション間で、総変動のほんの一部では10〜15％増（同）との間のすべての人口グループが発見されるグループの間の違いに関連することができる傾向がある。この結論はホモサピエンス種の前に長くしないように小グループで構成され、そしておそらく万人もの人口学者主導しては、ホモサピエンスの人口は地球上ではごく最近に分散した。ほとんどの遺伝的多様性は、時間が先行する。

DNAを分析するためのテクニックで武装し、集団遺伝学者は、過去20年間されて前例のないはっきりと人類学的な問題に対処することができました。への移行は、人口のボトルネックや拡張などの人口のイベント遺伝子頻度、ホモのイベントサピエンスの歴史を詳細かつ包括的な記録を残し変更します。遺伝子データは近代的なホモsapienss比較的最近は、元のビューは、おそらく10万〜20万年前に支えているアフリカし、徐々に世界の残りの部分に分散させる。人類ジプシーやユダヤ人などホモsapienssのグループの起源についての伝統文化をテストするには、南太平洋の島々への移行を追跡するためにDNAのデータを使用しているアメリカ大陸は、人口の普及には洞察力を収集するためにヨーロッパ他の例のうち。 DNAの塩基配列データがますます容易になるにつれ、人々のグループ間の関係を蓄積するだけでなく、分離や移行の期間混在の履歴を明らかに鮮明になる。人種や民族を主に社会的、文化的なアイデアとなるだろう。シャープ、グループ間の科学的根拠の境界を発見される存在する。

2050年までに、その後、私たちが、はるかに今ホモについてサピエンスの人口をもっと知っているという疑問は残る：どのくらい知られているか？人間とは十分にはおそらくない1つのファミリーツリーのすべてのホモサピエンスの歴史のためのユニークなソリューション会計される放棄交配している。ホモの歴史サピエンスの人口は、ツリーとしてではなく、出てくるように藤棚が系統頻繁に会って交流の分離の間隔後、実際には。それでも、50年間で、どのように多くのあいまいさを知ることが当社の再建の歴史に残ります。

•我々は地球上の生命の進化の主要な手順を再構築することができるだろうか？

分子シーケンスは、1960年代以降、タクソノミーを描画されて必要不可欠なツールがあります。大部分は、DNA塩基配列データは、すでに3 domainsArchaeaに生き物の並べ替え（単古い起源の生物の細胞分裂）、細菌とEukarya（生物の細胞の核が）と明らかに進化3.5億年前の記録を公開して王国と分裂の何百ものパターンに分岐。相続の1つの側面すべての枝に人生の1つのツリー内の生き物を割り当てることを願っ複雑にしています。多くのケースでは、さまざまな遺伝子が同じ生物の別の家族の歴史を提案、これは実際には、DNAは、常に簡単な方法では、子の親には、突然変異の以下の予測より率は時間の経過をマーキングと継承されていない反映されます。大規模な進化のギャップ間で遺伝子のあるホップ。このミトコンドリアや葉緑体のアールの例としては、エネルギーは、どちらも独自の遺伝物質を含むと、明らかに真核生物の細胞全体を飲み込むとされた細菌から降りて、動物や植物の細胞小器官を生産。

この種の"水平遺伝子伝達"されて十分な生命の歴史の中で共通してするように、種間で比較する遺伝子を、単一の普遍的な家系図を生成しませんが表示されます。ホモサピエンスの系統、生命の歴史のためのより適切な類推と同様に、ここで区切られた行を発散し、再度参加するネットやトレリス、ではなく、ここでの分岐をマージしないツリーになります。

ただし、私たちを完全にどのように最初に自己複製する生物のことだ理解していない可能性があります50歳で、私たちの生活の歴史について多くの詳細に記入されます。私たちは、いつ、どのように、例えば、様々な系統発明を採用し、または生化学反応やさまざまな体の計画の新しいセットを取得する遺伝子の適応を学習します。生活のために深く科学者の間で定着してなる遺伝子ベースの視点は、非常に可能性はもはや生物や種が、遺伝子される検討の基本的な単位。これらの遺伝子のために一緒には旅をしてグラフがどのくらいのゲノムは、インチ科学者たちはまた、チャールズダーウィンの日から人が付きまとっている質問：何が私達ホモサピエンスになりますアドレスのだろうか？どのような種として私たちを区別？

確かに、他の多くの質問は、今後50年間と同様に発生します。任意の肥沃な科学の分野と同様に、データの新たな仮説を燃料されます。逆説的に、それの重要性が大きくなると、ゲノムそれ自体でも50年ぶりの一般的な概念ではないかもしれないとして他の多くの分野へと放射、最終的にすべての生物医学のインフラストラクチャの一部として吸収さになります。

•どのように個人、家族、社会は遺伝的遺産についての知識は、この爆発に対応するのだろうか？

このような社会問題は、前述の、技術的科学的医学的なものとは異なり、イエスまたは無応答に来ていません。遺伝情報と技術の絶好の機会の健康と軽減するために苦痛を改善する余裕がします。しかし、他の強力なテクノロジーリスクとは、より多くの技術を強力になると、リスクが大きくなります。遺伝学の場合には、病気には、異なる人種や民族についての頑迷な意見を正当化しようとする遺伝子の引数を使用する人々。としての技術のDNAが高まるなか、保険会社が普及しており、雇用、医療、雇用労働者のアクセスを拒否するための情報を使用して分析する。どのように我々の条件に遺伝情報の爆発も付いてくるオープン疑問が残ります。

最後に、反科学技術の動き遺伝子科学のすべての啓示で静かになりますか？ただし、我々に我々はいされる答えを主張するので、多くの質問を列挙して、この1つの場所に答えることになるだろうが、科学的進歩との希望を簡単かつ詳細に戻るとの間の緊張を"自然な"生活はおそらく強化するということですゲノム浸透するには、より我々の日常生活の詳細。挑戦と健全なバランスを維持するためにまとめては、進歩、ゲノムから生じる病気を使用して配置されていません確保するための責任を負うことになります。

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