Гены и судьбы

Общий вывод, к которому пришли ученые в результате проделанной работы, такой: не менее 30 процентов всех генов человека являются полиморфными, то есть у населения Земли они представлены двумя и более вариантами. Следовательно, из 100 тысяч генов 30 тысяч передаются потомству либо в виде одного аллеля, либо в виде другого. Другими словами, каждый человек может унаследовать от отца и матери разные аллели (такие состояния называют гетерозиготными). Общее количество гетерозиготных состояний составляет 30 тысяч. А что это значит для оценки многообразия?

То, что цифры различий между индивидами представляются астрономическими. В самом деле, если каждая пара гомологичных хромосом (а у человека 23 пары) будет отличаться аллелями всего лишь по одному гену, то число возможных комбинаций при образовании гамет составит 2²³. Подсчитайте-ка, в какое это «отольется» число! Но не будем углубляться в математику, а лучше поверим генетикам, которые к тому же осуществили расчеты возможного совпадения у двух индивидов одинаковых наследственных признаков. И вот что оказалось. Давайте, к примеру, возьмем 20 наследственных полиморфных признаков, таких, как эритроцитарные группы крови (АВ0, резус, MN), ферменты (фосфоглюкомутаза, глутаматпируваткиназа), белки (гаптоглобины, трансферрины). Различия между людьми по этим признакам будут столь велики, что двух одинаковых людей можно найти лишь среди двух миллионов человек. А если к 20 прибавить еще 3 признака, то двух одинаковых индивидов можно отыскать (с большим трудом) уже среди 4 миллиардов человек. По 25 же полиморфным генам и среди 5 миллиардов населения всего земного шара не встретить двух одинаковых людей. Ну а если взять не 25, а все 30 тысяч полиморфных генов?

Становится очевидным, что за всю историю человечества не существовало двух одинаковых людей. На это разнообразие можно посмотреть и с другой, а именно, с индивидуальной точки зрения. Тогда становится особенно ясно, сколь велико генетическое отличие одного человека от другого. Добавьте к этому индивидуальные факторы среды, также влияющие на формирование человека, и мы придем к тому, с чего начали разговор — к выводу о том, какие же мы все разные!

Накопление данных по генетическому полиморфизму белков, ферментов, антигенов подтвердило гипотезу о его широком размахе и о значении отбора в его формировании. Казалось, все стало ясно и определенно. Но, как нередко бывает в науке, и ясный вопрос вдруг предстает в совершенно неожиданном ракурсе. Так получилось с проблемой генетического полиморфизма, когда на нее взглянули на уровне ДНК. До сих пор мы говорили об изменчивости, если можно так выразиться, смысловых участков ДНК, отвечающих за синтез каких-то участков полипептидной цепи. Но вот совсем недавно, в 1985 году, группа английских ученых во главе с А. Джеффрисом обнаружила новый вид полиморфизма человека. Дело обстояло так.

Ученые вели фундаментальные исследования генома человека и при расшифровке гена одного из белков мышц (миоглобина) выявили в его составе необычный участок, названный ими мини-сателлитная ДНК («мини» — маленький, короткий; «сателлитный» — спутниковый). В основе ее строения лежит звено (или блок) из 16 нуклеотидов, расположенных в определенной последовательности. Именно эту 16-нуклеотидную последовательность и синтезировали англичане. Будучи помеченной радиоактивным соединением, она стала уникальным средством для выявления этой последовательности. Ее так и назвали «зондом» или «пробой Джеффриса». Полиморфизм по мини-сателлитной ДНК в том, что количество таких (16-нуклеотидных) звеньев в каждом ее участке варьирует от одного до нескольких тысяч. В геноме человека они расположены на разных хромосомах, а общее их количество колеблется от двух до нескольких десятков.

Таким образом, налицо оказался сильно варьирующий признак — набор мини-сателлитных ДНК, различающихся по длине. Для каждого человека такой набор сугубо индивидуален, и потому по аналогии с отпечатками пальцев новый метод получил название «генной дактилоскопии». А участки ДНК стали именовать гипервариабельными (сильно изменчивыми) последовательностями генома. Сама же методика выявления специфичности гипервариабельных последовательностей генома основана на хорошо известных методах молекулярной биологии.

Суть ее заключается в следующем: из биологического материала (а для этого достаточно капли крови или несколько волосяных луковиц) выделяют ДНК и разрезают ее специальными ферментами (рестриктазами), получая кусочки разной длины, среди которых есть и интересующие нас мини-сателлитные участки. Затем с помощью электрофореза их разделяют. Молекулы ДНК в агарозном геле под влиянием электрического поля движутся от отрицательного полюса к положительному. Чем меньше участки ДНК (они легче), тем они дальше продвигаются по гелю. По окончании электрофореза на гель накладывают нитроцеллюлозный фильтр, на котором оседают молекулы ДНК, так как они были расположены в геле. На таком фильтре можно провести гибридизацию ДНК с зондом Джеффриса.