Человеческий суперорганизм

В человеческом геноме (то есть геноме, свойственном нам как млекопитающим), были идентифицированы десятки или даже сотни чужеродных генов — вероятно, микробного происхождения; похоже, многие из них кодируют белки с уникальной ферментной активностью. Благодаря таким функциям эти микробные гены наделяют наши клетки способностями к утилизации химических веществ, которые в противном случае у них попросту отсутствовали бы. Присутствие микробных генов в наших хромосомах вызывает ряд важных вопросов. Вписывается ли межвидовой горизонтальный перенос и скачки генов в дарвиновскую теорию эволюции? Имеет ли право «древо жизни», отображающее родственные узы между видами и ход эволюции, на существование в своем привычном виде или же оно представляет собой нечто иное? Быть может, оно больше похоже на раскидистое дерево пекана или грецкого ореха, сплошь опутанное огромными паутинными гнездами гусениц белой американской бабочки (Hyphantria cunea)? А если так, то какая часть этой «конструкции» приходится на дерево, а какая — на паутину гусениц?

Горизонтальный перенос генов от микробов человеку — сравнительно недавнее открытие, и никто еще полностью не уверен, что этот механизм — единственное объяснение присутствия микробных генов в человеческом геноме. Но свидетельства о существовании обмена генами между микробами, с одной стороны, и растениями и животными, с другой, настолько убедительны, что исключение людей из этого широко распространенного биологического процесса было бы явной натяжкой, граничащей с допущением, что в биологическом плане люди не имеют ничего общего с большинством животных. Сегодня большинство дебатов по этому поводу касается времени, когда происходили такие переносы генов, и видового спектра позвоночных, которых они затронули.

Древний перенос генов от микробов в хромосомы наших предков-млекопитающих означает, что некоторые из приблизительно 1 % человеческих «млекопитающих» генов на самом деле не имеют никакого отношения к млекопитающим. По крайней мере некоторые из тех генов, что присутствуют сегодня в наших хромосомах, попали в них из микробов. Таким образом, чем глубже мы всматриваемся внутрь себя, тем меньше остается от нас «человеческого», того, что не испытало бы на себе влияния микроорганизмов. Но если эти заимствованные у микробов гены позволили нам выполнять полезные, прежде недоступные для нас функции, значит, и эти функции, по сути дела, тоже имеют микробное происхождение. Таким образом, генный обмен, снабдивший наши человеческие клетки генами микробного происхождения, сделал границу между той частью нашего организма, которая свойственна нам как млекопитающим, и нашим микробиомом весьма расплывчатой.

Переключения генов

Без преувеличения можно сказать, что механизмы, управляющие переключениями генов, отвечают практически за все события, происходящие в клетке. Когда в 1990-х гг. близился к завершению проект «Геном человека», расхожим стало представление о том, что гены определяют не только нашу принадлежность к человеческому роду, но и нашу внешность, личность и здоровье. Возможно, вам доводилось слышать о гене преступности, гене гомосексуальности и даже о гене интеллекта. Эти качества человека вместе с другими его характеристиками составляют то, что биологи называют фенотипом — совокупность всех различимых, измеряемых и поддающихся наблюдению признаков человека. К числу таких характеристик относятся как признаки, которые мы можем видеть воочию (например, цвет глаз, рост и черты лица), так и признаки, которые не проявляются внешне, но поддаются измерению (размеры сердца, активность щитовидной железы, скорость метаболизма, биохимические показатели). Биологи установили, однако, что фенотип далеко не всегда определяется унаследованными генами и различными формами генов (так называемых аллелей). Это обстоятельство они объясняли взаимодействиями между генами и некоторыми внешними влияниями. Но все это — из области «старой» биологии. Сегодня мы всё лучше понимаем, что одно только присутствие гена лишь в слабой степени определяет то, как, когда и в какой мере он будет использован. На самом деле все зависит от того, окажется ли этот ген во «включенном» (активном) состоянии и когда произойдет это включение. В большинстве случаев, если ген просто «сидит» в хромосоме и не используется, никакой пользы от него нет. Механизмы изменения активности генов и управления ими получили название «эпигенетики». Эти механизмы и составляют ключевой компонент новой биологии.