Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
• Некоторые ее части на удивление красивы. На огромном по протяженности участке 11-й хромосомы, к примеру, есть перемычка, посвященная исключительно обонянию. Здесь скопление из 155 близкородственных генов кодирует серию белковых рецепторов, работающих профессиональными нюхачами. Каждый рецептор связывается с уникальным участком химического вещества, как ключ с замком, и создает в мозге ощущение характерного запаха – мяты, лимона, тмина, жасмина, ванили, имбиря, перца… Сложная система генетической регуляции гарантирует, что в каждом обонятельном нейроне в носу только один ген обонятельного рецептора выбирается из кластера и экспрессируется, в конечном счете позволяя нам различать тысячи запахов.
• Гены, как ни странно, составляют лишь небольшую ее часть. Поразительно огромная ее доля – 98 % – приходится не на сами гены, а на протяженные отрезки ДНК, которые разбросаны между генами (межгенная ДНК) или внутри генов (интроны). Эти длинные промежутки не кодируют ни РНК, ни белки: они остаются в геноме либо потому, что регулируют экспрессию генов, либо по причинам, которые мы пока не понимаем, либо вовсе без причин (то есть действительно соответствуют понятию «мусорной» ДНК). Если бы геном был линией, протянутой через Атлантический океан между Северной Америкой и Европой, гены казались бы редкими вкраплениями суши в уходящей за горизонт темной водной глади. А вот совокупность этих крапинок, расположенных вплотную друг за другом, не превзошла бы по длине самый большой из Галапагосских остров или токийскую железнодорожную ветку.
• Она пронизана историей. В нее внедрены диковинные фрагменты ДНК – например, происходящие от древних вирусов, – которые геном приютил в далеком прошлом и с тех пор пассивно таскает тысячелетиями. Некоторые из подобных фрагментов когда-то могли активно «прыгать» между генами и даже организмами[897], но теперь они в большинстве своем покалечены и заглушены. Подобно отправленным на покой коммивояжерам, эти кусочки навечно прикованы к нашему геному, неспособные переместиться или уйти. Их гораздо больше, чем генов, из чего вытекает еще одна странность нашего генома: огромная доля генома человека не очень-то и человеческая.
• В ней часто повторяются одни и те же элементы. Назойливая, загадочная последовательность Alu из трех сотен пар нуклеотидов появляется в ней вновь и вновь миллионы раз, хотя ее происхождение и назначение неизвестны.
• В ней проживают огромные «генные семейства» – гены, похожие друга на друга, выполняющие похожие функции и часто тяготеющие друг к другу пространственно. Две сотни близкородственных генов, сгруппированных в архипелаги на определенных хромосомах, кодируют белки семейства Hox, многие из которых критически важны для определения судьбы, идентичности и строения эмбриона, его сегментов и органов.
• Она содержит тысячи «псевдогенов» – генов, которые когда-то были рабочими, но утратили свои функции, то есть теперь не производят ни белков, ни РНК. Останки этих инактивированных генов рассыпаны по всему геному, словно ископаемые, разлагающиеся на пляже.
• Она накапливает достаточно генетических вариантов, чтобы сделать каждого из нас особенным, но сохраняет достаточную стабильность, чтобы каждый представитель нашего вида был легко отличим от шимпанзе или бонобо, чьи геномы на 96 % совпадают с нашим.
• Первый ген первой ее хромосомы кодирует белок, позволяющий ощущать запахи (опять эти вездесущие обонятельные гены!). Последний ген ее последней, X-хромосомы, кодирует белок, регулирующий взаимодействия клеток иммунной системы. (Первая и последняя хромосомы выбраны произвольно. Первую назвали первой, потому что она самая длинная.)
• Концы ее хромосом маркированы теломерами. Как маленькие пластиковые «колпачки» на шнурках, эти последовательности ДНК служат для защиты хромосом от износа и разрушения.
• Хотя мы полностью понимаем генетический код – то есть то, как информация, закодированная в отдельном гене, используется для построения белка, – мы почти ничего не смыслим в геномном коде – то есть в том, как гены координируют во времени и пространстве экспрессию множества рассеянных по хромосомам генов, определяющую построение человека, поддержание его жизнедеятельности и починку. Генетический код предельно прост: по ДНК строится РНК, а по РНК – белок; тройка нуклеотидов в ДНК соответствует одной аминокислоте в белке. Геномный код куда сложнее: к гену прилагаются особые последовательности ДНК, несущие информацию о месте и моменте его включения. Мы не знаем, почему те или иные гены расположены в конкретных местах генома и как межгенные участки ДНК регулируют и координируют физиологию генов. Здесь за кодами еще коды, как за горами еще горы.
• Она наносит на себя или стирает химические метки в ответ на изменения среды – так она кодирует своеобразную клеточную память[898] (об этом мы еще поговорим).
• Она непостижима, уязвима, вынослива, адаптивна, единообразна и уникальна.
• Она нацелена на развитие. Она усеяна обломками прошлого.
• Она создана выживать.
• Она напоминает нас.
Часть V
В Зазеркалье
Генетика идентичности и «нормальности» (2001–2015)
Как бы мне хотелось поглядеть[899], куда ведет Зазеркальный коридор! Наверняка он приводит в такие чудеса!
Льюис Кэрролл,
«Алиса в Зазеркалье»[900]
«Значит, мы одинаковые»[901]
Нужно провести повторное голосование[902]. Тут что-то не так.
Снуп Догг,
узнавший, что генетически он меньше африканец, чем Чарльз Баркли[903]
Что у меня общего с евреями?[904] У меня даже с самим собой мало общего.
Франц Кафка[905]
Социолог Эверетт Хьюз однажды с иронией заметил, что медицина воспринимает мир через «зеркальное письмо». Болезни определяют критерии здоровья. Аномалии прочерчивают границы нормальности. Отклонения ограничивают пространство единообразия. Такое зеркальное письмо может приводить[906] к катастрофически извращенному видению человеческого тела. Ортопед начинает думать о костях как о зонах возможного перелома; мозг в воображении невролога становится местом, где теряется память. В одной старой байке бостонский хирург, который как раз таки сам потерял память, вспоминал знакомых только по названиям операций, которые он им делал.
Бо́льшую часть истории биологии человека, как отметил научный журналист Мэтт Ридли, гены тоже видели в кривых зеркалах – идентифицировали по аномалиям и болезням, вызываемым их мутациями. Отсюда ген муковисцидоза, ген Хантингтона, ген рака молочной железы BRCA1 и многие другие. Для биолога такая номенклатура абсурдна: функция BRCA1 не в том, чтобы, мутируя, вызывать рак груди, а в том, чтобы в нормальном состоянии обеспечивать репарацию ДНК. «Доброкачественный» ген рака молочной железы BRCA1 предназначен исключительно для починки сломанной ДНК. Сотни миллионов женщин с семейными историями без рака
