Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК - Гарет Уильямс

месяцами позже, в 19-ю годовщину зверского преступления, их мать похоронила двух своих сыновей. Она положила их рядом с мужем, чьи кости были опознаны в другой могиле 10 годами ранее.

Случай № 2[3]. Женщина 25 лет с сильным семейным анамнезом рака молочной железы пришла в клинику генетической консультации вместе с мужем. Они пришли за результатами ее недавнего скрининга. Доктор объяснил, что у нее точечная мутация гена, который называется BRCA1. Она хотела узнать, что это значит, он подробно объяснил ей. Это настолько небольшое изменение, что его легко пропустить: просто одна «опечатка» в генетическом коде у начала гена. Однако это провоцирует осложнения. После дальнейшего обсуждения она пошла домой, чтобы все обдумать.

Вернувшись через несколько дней, она сказала доктору, что решила сделать операцию по удалению обеих грудей.

Случай № 3[4]. Еще одно место массовых захоронений, проводившихся поспешно, но на этот раз в Англии. Большая часть из 188 похороненных в трех чумных ямах рядом с замком Херефорд были детьми в возрасте от 5 до 14 лет. Они умерли в конце весны 1349 года, когда Черная смерть уже убила половину населения континентальной Европы и приближалась к своему апогею в Британии.

Анализ материала, взятого из зубов нескольких скелетов в чумной яме 2, показал, что фрагменты ДНК соответствуют последовательности Yersinia pestis, бактерии, вызывающей бубонную чуму.

Случай № 4[5]. Яйцо было взято из гнезда рядом с руслом высохшего ручья в уезде Сися провинции Хэнань в центральной части Китая. Хотя срок годности яйца несколько истек, в его содержимом оказались фрагменты ДНК в достаточно хорошем для анализа состоянии.

Последовательность ДНК была опубликована, что вызвало большой ажиотаж как первая попытка взглянуть на генетическое строение яйцекладущих динозавров, которые вымерли более 65 миллионов лет назад.

Эти четыре случая иллюстрируют с разных сторон огромную власть, которой наделена простая молекула: дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК. «Это заложено у меня в ДНК» стало общеупотребительным выражением. Мы считаем само собой разумеющейся научную веру в «генетический код», а именно в то, что миллионы правил, которые создают жизнь и позволяют передать ее следующим поколениям, зафиксированы в структуре этой молекулы.

Анализ ДНК – еще один предмет нашей веры. Дьявольски умные технологии, которые получили настолько широкое распространение, что больше не кажутся волшебством, позволяют амплифицировать невообразимо малое количество ДНК, вывести ее последовательность и сравнить ее с огромной библиотекой контрольных образцов. В результате, практически невидимая клеточная проба, взятая с внутренней поверхности вашей щеки, может определить, являетесь ли вы отцом своего ребенка, совершили ли преступление полвека назад и происходите ли от Чингисхана. Методы ДНК-дактилоскопии, использовавшиеся в Случае 1, также помогли установить имена и личности неизвестных солдат, павших на полях Первой мировой войны; разобраться с происхождением Этци[6] – охотника и собирателя бронзового века, погибшего высоко в Итальянских Альпах более 5000 лет назад; и проследить масштабы скрещивания неандертальцев и Homo sapiens примерно за 60 000 лет до того.

Случаи 3 и 4 напоминают нам, что ДНК лежит в основе существования всех живых организмов, за исключением вирусов, которые в любом случае нельзя назвать в строгом смысле живыми и которые основаны на близком родственнике ДНК – рибонуклеиновой кислоте (РНК). Помимо возможности провести бактериологическую диагностику более чем через 650 лет после смерти, Случай 3 указывает на необычайную долговечность ДНК. Подобно Свиткам Мертвого моря, фрагменты молекулы могут сохраняться в читаемой форме на протяжении тысячелетий, а возможно и десятков тысячелетий.

Тем не менее все хорошее когда-нибудь заканчивается. ДНК не могут выжить через миллионы лет, это, к сожалению, означает, что клонированные динозавры обречены бродить по воображаемым местностям. Это также означает, что «древняя ДНК», извлеченная из ископаемого яйца динозавра, должна была попасть откуда-то еще. При более тщательном анализе оказалось, что она принадлежит менее экзотическим видам – в том числе грибку, мухам и человеку. Когда ДНК амплифицируется в лаборатории миллионы раз, артефакты появляются поразительно легко; ультрамикроскопические частицы загрязнителей – единственная спора грибка, экскременты мухи, пара чешуек перхоти – быстро отправят молекулярную палеобиологию в царство иллюзий и самообмана. Случай 4 прекрасно иллюстрирует опасность злоупотребления ДНК своей властью.

Случай 2, молодая женщина с опасной мутацией BRCA1 – самого распространенного гена, определяющего наследственный рак молочной железы, демонстрирует нам, как сильно ДНК-революция изменила медицинскую генетику – и какой большой путь нам еще предстоит пройти. Теперь мы можем выявлять опасные мутации и указывать на них с необычайной точностью: например, мутация у молодой женщины представляет собой однобуквенное изменение, затрагивающее 5325 основание (букву в генетическом коде) гена BRCA1, длина которого составляет 125 951 основание и который начинается с 43 044 295-го основания 17-й хромосомы. Молекулярная генетика может не только делать прогнозы, но и давать надежду. В некоторых условиях можно понять, каким образом аномальный белок, выделяемый мутировавшим геном, причиняет вред, и разработать новые препараты для коррекции этого дефекта. До сих пор, однако, эта мечта стала терапевтической реальностью лишь для нескольких заболеваний, к которым не относится наследственный рак молочной железы.

Затруднительное положение молодой женщины также обращает наше внимание на достижение, для характеристики которого недостаточно приевшихся превосходных эпитетов: побуквенная расшифровка всей последовательности ДНК (генома) Homo sapiens, который насчитывает 3,24 миллиарда оснований. Наша ДНК поделена на отрезки различной длины и запихана в 46 хромосом. Это просто необычайное мастерство упаковывания. ДНК общей протяженностью около трех метров каким-то образом свернута и сплющена так, чтобы поместиться в ядро одной клетки – и при этом постоянно занятые элементы клеточного механизма еще могут проникать в этот клубок и соединяться с определенными генами.

Если ДНК вытащить из ядра и разгладить все ее завитки, у молекулы все же останется запланированный извив. Это восхитительно: две элегантные спирали, которые точно соответствуют друг другу и всегда находятся на одном расстоянии, наматываясь на невидимую длинную ось. Это легендарная двойная спираль, с которой имена Уотсона и Крика связываются так же автоматически, как формула E = mc2 связывается с Эйнштейном, а тоник – с джином.

И это может звучать шаблонно, но такая структура скрывает в себе ключ ко всей жизни и наследственности.

Двойная спираль: краткий интерактивный тур

Молекула ДНК выглядит как невообразимая с точки зрения архитектуры лестница в небо. Безусловно, она проделывает большой