Удобно представлять наши гены не столько в виде гранитных скрижалей, на которых высечены письмена нашей судьбы, сколько в виде хранилища огромных объемов закодированной информации или даже в виде богатой библиотеки возможностей для экспрессии протеинов. Правда, мы не можем попросту затребовать эту информацию, чтобы воспользоваться ею (как руководство компании может по накладной заказать что-нибудь со своего склада). Мы или не знаем, что там хранится, или не можем получить туда доступ, поэтому нам приходится довольствоваться лишь небольшими порциями того, что есть под рукой. На самом деле в нас проявляется всего 1,5 % нашей ДНК, в то время как оставшиеся 98,5 % лежат в теле мертвым грузом. (Ученые называют этот фрагмент «мусорной ДНК», но это вовсе не мусор – просто они пока толком не выяснили, как весь этот генетический материал используется, хотя уже и установили, что какая-то его часть отвечает за производство регуляторных протеинов.)
«В действительности гены вносят свой вклад в наши особенности, но не определяют их», – как пишет доктор философии Доусон Черч в своей книге
наши убеждения, мысли, намерения и веру – часто намного сильней соотносятся с нашим здоровьем, долголетием и счастьем, чем наши гены».
Дело в том, что не только наше тело – нечто большее, чем мешок мяса и костей, но и наши гены – нечто большее, чем хранилище информации.
Биология экспрессии генов
Пора ближе познакомиться с тем, как включаются гены. (На самом деле за это могут отвечать сразу несколько различных факторов, но чтобы остаться в рамках обсуждения взаимосвязи разума и тела, мы не будем усложнять.)
Когда химический посланник (например, нейропептид) снаружи клетки (т. е. из окружающей среды) швартуется к клеточной стыковочной станции и проходит сквозь клеточную мембрану, он направляется в ядро, где натыкается на ДНК. Химический посланник модифицирует или создает новый протеин, а затем тот сигнал, который он принес с собой, транслируется в информацию, понятную внутри клетки. После этого он входит в ядро клетки через маленькое окошко и, в зависимости от содержания протеинового сообщения, ищет в ядре соответствующую хромосому (отдельный фрагмент скрученной в жгут ДНК, содержащий множество генов) – так же, как мы ищем нужную книгу на библиотечной полке.
Каждый из этих жгутов заправлен в протеиновый рукав, который действует как фильтр между информацией, содержащейся в ДНК, и остальной внутриклеточной средой ядра. Дабы выбрать нужный код ДНК, этот рукав нужно убрать или развернуть, чтобы увидеть ДНК (аналогично: чтобы прочесть книгу, снятую с библиотечной полки, ее нужно сперва раскрыть). Генетический код ДНК содержит информацию, ожидающую, что ее прочтут и активируют, чтобы создать соответствующий протеин. Пока протеиновый рукав не развернут, эта информация в гене не видна, и ДНК остается
Как только протеин выбирает хромосому, он открывает ее, убирая внешнюю оболочку вокруг ДНК. Затем еще один протеин регулирует и приводит в состояние готовности всю генную последовательность внутри хромосомы (нечто вроде главы в книге), чтобы прочесть ее целиком, от начала последовательности до конца. Когда ген открыт, а протеиновый рукав снят и прочитан, регуляторный протеин читает ген, в результате чего происходит синтез очередной нуклеиновой кислоты, которая называется
Теперь ген становится выраженным, или активированным. РНК выходит из ядра клетки, чтобы войти в состав нового протеина согласно тому коду, который она в себе несет. Генная экспрессия реализовала скрытый потенциал РНК, хранящийся в виде чертежа, и сделала ее активной. Протеин, созданный геном, теперь может строить, входить в состав, взаимодействовать, восстанавливать, поддерживать – и вообще влиять на множество различных аспектов жизни как внутри клетки, так и снаружи ее. Рисунок 4–2 представляет общую схему этого процесса.
Подобно тому, как архитектор берет всю информацию, необходимую для возведения здания, из чертежей, организм берет все инструкции, необходимые ему для создания сложных молекул, которые поддерживают нашу жизнь и функционирование, – из хромосом нашей ДНК. Однако прежде чем архитектор прочтет чертеж, его нужно вынуть из тубуса и развернуть, а до той поры он представляет собой латентную (скрытую) информацию, ожидающую прочтения. С клеткой то же самое – ген остается инертным, пока не снят его протеиновый футляр и клетка не решает прочитать генную последовательность.