Ген. Очень личная история

Но что же тогда такое ген? Для Менделя, открывшего его в 1865-м, это был лишь абстрактный феномен – обособленный наследственный фактор, передающийся неделимым сквозь поколения и определяющий один видимый признак, или фенотип: окраску цветка, например, или текстуру поверхности горошин. Морган и Мёллер углубили эти представления, показав, что гены – это материальные структуры, расположенные на хромосомах. Эвери развил представление о генах, определив химическую природу их материала: генетическую информацию несет ДНК. Уотсон, Крик, Уилкинс и Франклин разгадали ее молекулярную структуру: ДНК представляет собой двойную спираль из двух спаренных по принципу комплементарности цепей.

В 1930-х Бидл и Тейтем поняли механизм действия генов, обнаружив, что те «работают», определяя структуру белка. Бреннер и Жакоб идентифицировали РНК как молекулу-посредника, необходимую для перевода генетической информации на язык белков. Моно и Жакоб дополнили динамическую концепцию гена, показав, что количество молекул этого РНК-посредника можно увеличивать и уменьшать, включая и выключая гены с помощью регуляторных переключателей при каждом гене.

Всеобъемлющее секвенирование генома C. elegans расширило и модифицировало представление о том, что такое ген. Да, ген определяет какую-то функцию в организме, но один ген может отвечать более чем за одну функцию. Ген не обязан предоставлять инструкции по построению белка – он может ограничиться кодированием нетранслируемой РНК. Ген далеко не всегда представлен единым фрагментом ДНК, он может состоять из нескольких частей. К гену прилагаются регуляторные последовательности, но они не обязательно прилегают к нему вплотную.

Полногеномное секвенирование открыло дверь в неизведанную вселенную биологии организмов. По аналогии с бесконечно рекурсивной энциклопедией, в которой статья «Энциклопедия» должна постоянно обновляться, секвенирование генома изменяет наше представление о генах и, следовательно, о самом геноме.

Публикацию генома C. elegans в специальном выпуске[871] журнала Science, на обложке которого красовалась увеличенная с миллиметровых до гигантских размеров нематода, в декабре 1998 года с воодушевлением встретило все научное сообщество. Это стало важнейшим событием в поддержку проекта «Геном человека». Спустя несколько месяцев Ландер уже сообщал о впечатляющем прогрессе: в рамках общественного проекта геном человека прочитан на четверть. В индустриальной зоне близ Кендалл-сквер массачусетского Кембриджа в темном, сухом, склепоподобном складском помещении 125 полуавтоматических секвенаторов[872], похожих на огромные серые ящики, прочитывали каждую секунду около 200 «букв» ДНК (с вирусом, который Сэнгер секвенировал три года, они расправились бы за 25 секунд). Последовательность нуклеотидов целой человеческой хромосомы – 22-й – была полностью собрана и ожидала окончательного подтверждения. В октябре 1999-го проект «Геном человека» преодолел знаменательный рубеж: была прочитана миллиардная нуклеотидная пара[873] – Г/Ц, как выяснилось.

Однако коллектив Celera не намеревался выступать догоняющим в этой «гонке вооружений». Получив финансовые вливания от частных инвесторов, компания удвоила темпы чтения нуклеотидных последовательностей. Почти через девять месяцев после публикации генома червя, 17 сентября 1999 года, в ходе контрнаступления Celera собрала в отеле «Фонтенбло» (Майами-Бич, Флорида) крупную конференцию, посвященную прочтению генома плодовой мушки Drosophila melanogaster. В сотрудничестве с генетиком Джерри Рубином, специалистом по дрозофилам, и группой генетиков из Беркли и Европы команда Вентера собрала геном мушки[874] рекордным 11-месячным рывком – быстрее, чем в любом из предыдущих проектов по секвенированию. По мере того как Вентер, Рубин и Марк Адамс сменяли друг друга на ораторской трибуне, становился ясен масштаб прогресса: за 90 лет, прошедших с начала экспериментов Томаса Моргана с дрозофилами, генетики идентифицировали примерно 2500 генов. То есть геномный набросок, с которым предстояло работать команде Celera, состоял из 2500 генов – и одним махом его нарастили на 10 500 новых. В ту тихую, полную благоговения минуту, которая последовала за выступлениями, Вентер без промедления воткнул нож в спину своих соперников: «О, да, кстати, мы только что начали секвенировать геном человека, и, кажется, технические препятствия будут доставлять нам меньше проблем, чем в случае дрозофилы».