Мальчик, который не переставал расти… и другие истории про гены и людей

Когда был задуман проект «Геном человека», он казался невероятно амбициозной идеей. Секвенирована была лишь малая часть генома. В основном мы располагали чем-то вроде контурной схемы, а точнее, карты. Вам часто приходится слышать выражение «картирование генома», именно с этого генетики и начинали. Но в наши дни геномы отдельных людей не картируются, поскольку это уже проделано (вам ведь не нужно собственноручно составлять карту целого района, чтобы найти чей-то дом). Генетическая карта не похожа на карту города, у нее не два измерения, а только одно — местоположение вдоль нити ДНК, образующей хромосому. Чтобы составить подобную карту, нужна серия маркеров — генетических дорожных указателей, порядок которых относительно друг друга известен. Эти указатели состоят из участков ДНК, которые можно каким-либо образом безошибочно распознать. Допустим, у нас есть три таких маркера — A, B и C. Если мы составим генетическую карту с учетом A, B и C, она будет содержать информацию как минимум о том, в каком порядке они располагаются вдоль хромосомы — A-B-C, а не A-C-B, например, и не как-либо иначе. Еще лучше, если указано, что A, B и C расположены на первой хромосоме, а не на любой другой. А самая полезная карта — та, на которой отмечено, насколько далеко они отстоят друг от друга.

Первые такие карты были составлены в начале XX в. для дрозофил. К 1922 г. на четырех мушиных хромосомах были определены гены, отвечающие за развитие 50 различных признаков. Во всех случаях речь шла о физических различиях мушек, которые исследователь мог наблюдать непосредственно. Мушки описывались по множеству разных признаков и скрещивались с мушками, столь же тщательно описанными, а затем исследовалось получившееся потомство. Это была кропотливая, трудная работа, но она дала нам обширные фундаментальные сведения о генетике, снабдила нас инструментами, применявшимися на протяжении всего XX в. и сыгравшими ключевую роль в успехе проекта «Геном человека».

В частности, одна из первых карт X-хромосомы дрозофилы выглядела так:

На этой карте y означает желтую окраску тела (англ. yellow), w — белые глаза (англ. white), v — красные глаза (англ. vermillion — «киноварь»), а m — миниатюрные крылья. Карта подразумевает, что желтая окраска и белые глаза тесно взаимосвязаны — они с большей вероятностью наследуются вместе, — тогда как уменьшение крыльев скорее наследуется в сцепке с красными глазами, а не с белыми. Данная карта составлена еще одним почти забытым гением, Альфредом Стёртевантом, в 1913 г., когда ему был всего 21 год. В ту пору он работал под руководством великого генетика Томаса Ханта Моргана. Стёртевант, похоже, был вундеркиндом: к 21 году он уже имел длительный опыт изучения наследственности. На Моргана произвело большое впечатление то, что, еще будучи подростком, Стёртевант написал статью о наследовании лошадиных мастей, основываясь на наблюдениях, сделанных в детстве на ферме отца! Статья вышла в научном журнале, Морган предложил Стёртеванту работу у себя в лаборатории, а дальнейшее уже принадлежит истории.

Ничего не скажешь — впечатляющий школьный проект!

Стёртевант продолжил свой долгий и славный путь в науке, приостановившись лишь для того, чтобы жениться на Фиби Кёртис Рид, лаборантке из того же «мушиного» отдела. У них родилось трое детей, которые, наверное, усвоили довольно необычные представления о том, на какие темы принято говорить за обедом.

С точки зрения тех, кто занимался генетическим картированием, большая часть XX в. — это эра каторжной работы. Разметка физических характеристик, наблюдаемых «на глазок», сменилась выявлением биохимических и других лабораторных маркеров — сначала у дрожжей, а потом и у человека. Лишь в 1987 г., 17 лет спустя после смерти Стёртеванта, была опубликована первая полная карта человеческого генома — 407 изменчивых участков ДНК на 23 хромосомах. Если проект «Геном человека» для генетиков сравним с полетом на Луну, то первые карты Стёртеванта для нас подобны полету братьев Райт.

Итак, к концу 1980-х гг. мы располагали приблизительной картой, вроде географической карты первопроходцев старых времен. Мы знали контуры наших 23 материков, и по ним были рассеяны известные вехи (те самые 407 генетических маркеров), но, не считая нескольких важных портов, то есть известных участков последовательности ДНК, связанных с генными заболеваниями, на наших картах было до смешного мало деталей.

Чтобы перейти от схематической разметки с помощью 407 маркеров к подробной карте, а затем к полной расшифровке генома, потребовались специальные методы. Одним из важнейших стал метод секвенирования по Сэнгеру.