Ген. Очень личная история

15 и 16 февраля 2001 года консорциум проекта «Геном человека» и компания Celera опубликовали свои статьи в Nature и Science соответственно. Обе работы были огромными, размером почти в два журнала (статья «Генома человека», содержащая 66 тысяч слов, стала самой большой экспериментальной публикацией в истории Nature). Каждая великая научная статья – это беседа с ее собственной историей, и вводные абзацы статьи в Nature были написаны с полным осознанием судьбоносности момента:

Переоткрытие менделевских законов наследственности в первые недели двадцатого века дало стимул научным исканиям, направленным на выяснение природы и содержания генетической информации и двигавшим биологию вперед последнюю сотню лет. Научный прогресс, достигнутый [с тех пор], естественным образом разделился на четыре крупных этапа, примерно соответствующих четвертям века.

На первом этапе установили клеточную основу наследственности – хромосомы. На втором – молекулярную: двойную спираль ДНК. На третьем раскрыли информационную основу наследственности [генетический код], заодно выявив биологический механизм, который позволяет клетке читать генетическую информацию, и изобретя полагающиеся на технологию рекомбинантных ДНК клонирование и секвенирование, которые позволяют ученым делать то же самое.

Секвенирование генома человека, по утверждению авторов, послужило отправной точкой четвертого этапа прогресса генетики, на котором объектами исследований стали уже целые геномы, включая человеческий: началась эра геномики. Одна старинная философская дилемма задается вопросом: может ли умная машина расшифровать инструкцию по использованию самой себя? Полная инструкция для людей была добыта. Теперь дело стало за ее расшифровкой и осознанием.

Книга человека (в 23 томах)

Неужели вот это, собственно, и есть человек? Присмотритесь к нему.

Уильям Шекспир,

«Король Лир», акт III, сцена 4

[891]

За горами еще горы.

Гаитянская поговорка

• В ней 3 088 286 401 «буква» ДНК (плюс-минус в зависимости от новых уточнений[892]).

• Если бы ее опубликовали как реальную книгу со стандартным размером шрифта, текст всего из четырех букв – АГЦТТГЦАГГГГ… – растянулся бы на непостижимые 1,5 миллиона страниц, что в 66 раз превышает размеры «Британской энциклопедии».

• Она поделена на 23 пары хромосом – всего 46 – в большинстве клеток тела. У всех человекообразных обезьян, включая гориллу, шимпанзе и орангутана, по 24 пары. В какой-то момент эволюции гоминидов две среднего размера хромосомы у одной из предковых обезьян объединились. Человеческий геном, сердечно попрощавшись с геномом других обезьян несколько миллионов лет назад, постепенно приобретал новые мутации и вариации. Мы потеряли хромосому, но обрели сильно противопоставленный большой палец[893].

• Она кодирует в совокупности 20 687 (или близко к тому) генов[894], [895], – всего на 1796 больше, чем у червей, на 12 тысяч меньше, чем у кукурузы, и на 25 тысяч меньше, чем у риса или пшеницы. Разница между человеком и хлопьями для завтрака – это вопрос не числа генов, а сложности сетей их взаимодействий. Дело не в том, чем мы обладаем, а в том, как мы это используем.

• Она невероятно изобретательна. Она извлекает сложность из простоты. Она управляет активацией или подавлением нужных генов в нужное время и только в нужных клетках, формируя уникальный контекст и круг партнеров для каждого гена во времени и пространстве. Таким образом она создает почти бесконечное разнообразие функций из ограниченного генного репертуара. К тому же она перемешивает и соединяет модули, называемые экзонами, внутри отдельных генов, чтобы выжать из своего репертуара еще больше комбинаций. Обе эти стратегии – регуляция работы генов и их сплайсинг – в человеческом геноме, видимо, используются шире, чем в геномах большинства организмов. Не столько огромное число генов, разнообразие их типов или оригинальность функций, сколько изобретательность нашего генома – залог сложности нашего организма.