Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам

Компьютер, на котором я это пишу это, имеет 256 мегабит (32 мегабайта) оперативной памяти. (Первый компьютер, который у меня был, представлял собой большую коробку, но имел менее одной пятитысячной этой емкости памяти.) Аналогичная фундаментальная единица ДНК — нуклеиновое основание. Поскольку есть 4 возможных основания, информация, содержащаяся в каждом, равноценна 2 битам. Обычная кишечная бактерия Escherichia coli обладает геномом в 4 мегаоснований или 8 мегабит. У гребенчатого тритона, Triturus cristatus — 40 000 мегабит. 5 000-кратное отношение гребенчатого тритона и бактерии примерно такое же, как между моим нынешним компьютером и моим первым. У нас, людей, 3 000 мегаоснований или 6 000 мегабит. Это в 750 раз больше, чем у бактерии (что тешит наше тщеславие), но как мы должны расценивать тритона, превосходящего нас шестикратно? Мы предпочли бы думать, что размер генома не строго пропорционален тому, что он делает: по-видимому, довольно много этой ДНК тритона не делает ничего. Это, конечно, верно. Это также верно для большинства нашей ДНК. Мы знаем из других свидетельств, что из этих 3 000 мегаоснований человеческого генома лишь приблизительно 2 процента фактически используется для кодирования синтеза белка. Остальное часто называют мусорной ДНК. По-видимому, у гребенчатого тритона еще более высокий процент мусорной ДНК. У других тритонов — нет.

Излишек неиспользуемой ДНК относится к различным категориям. Часть ее похожа на реальную генетическую информацию, и, вероятно, представляет собой старые, ныне не работающие гены или устаревшие копии все еще используемых генов. Эти псевдогены имели бы смысл, если бы они читались и транслировались. Но они не читаются и не транслируются. Жесткие диски на компьютерах обычно содержат аналогичный мусор: старые копии незавершенной работы, пространство сверхоперативной памяти, используемое компьютером для временных операций, и так далее. Мы, пользователи, не видим этот мусор, потому что наши компьютеры показывают нам только те части диска, о которых мы должны знать. Но если Вы копнете глубже и прочитаете фактическую информацию на диске, байт байтом, то Вы увидите мусор, и большая его часть будет иметь некоторый смысл. Есть, вероятно, множество разрозненных фрагментов этой самой главы, усеивающих мой жесткий диск в данное время, хотя есть только одна «официальная» копия, о которой компьютер мне сообщает (плюс предусмотрительная резервная копия).

В добавок к мусорной ДНК, которая моглабы читаться, но не читается, есть большое количество мусорной ДНК, которая не только не читается, но и не имела бы никакого смысла, если была прочитана. Есть огромные отрезки повторяемой бессмыслицы, возможно, повторение одного основания, или чередование одних и тех же двух оснований, или повторение более сложной схемы. В отличие от другого класса мусорной ДНК, мы не можем объяснить эти «тандемные повторы» как устаревшие копии полезных генов. Эта повторяющаяся ДНК никогда не расшифровывалась, и по-видимому никогда не имела никакого применения. (Во всяком случае, совсем бесполезна для выживания животного. С точки зрения эгоистичного гена, как я объяснил в другой книге, мы могли бы сказать, что любая разновидность мусорной ДНК «полезна» для самой себя, если только она сохраняется вживых и делает больше своих копий. Это предположение стало известным благодаря броской фразе «эгоистичная ДНК», хотя она немного неудачна, потому что, в моем изначальном смысле, рабочая ДНК также эгоистична. Поэтому некоторым людям понравилось называть ее «ультраэгоистичной ДНК».)

Так или иначе, каковы бы ни были причины, мусорная ДНК имеется, и в потрясающих количествах. Поскольку она не используется, она свободна меняться. Полезные гены, как мы видели, строго ограничены в их свободе изменяться. Большинство изменений (мутации) делает работу генов менее эффективной, животное умирает, и изменение не передается. Это является сутью дарвиновского естественного отбора. Но мутации в мусорной ДНК (главным образом изменения количества повторений в данном участке) не замечаются естественным отбором. Так, если мы оглянем популяцию, мы обнаружим большинство изменений, полезных для фингерпринтинга, в мусорных участках. Как мы сейчас увидим, тандемные повторы особенно полезны, потому что они разнятся в отношении числа повторов, простое свойство, которое легко измерить.