ЗАЧЕМ РАСШИФРОВЫВАТЬ ГЕНОМ?

Обещали ученые расшифровать геном человека к началу нового тысячелетия — расшифровали. На пресс-конференций, тут же организованной по это­му поводу, главный дешифратор генома Фрэнсис Коллинз сообщил всему заинтригованному миру «десять наиболее удивительных фактов о человече­ском геноме», начав с наименее значимого пункта.

10. Гены располагаются в хромосомах достаточ­но скученно, предпочитая собираться в группы, ме­жду которыми могут находиться обширные незаня­тые области, названные Коллинзом «пустынями» («desert»). Число генов в хромосомах также не­одинаково — «рекордсменом» является, к примеру, 19-я хромосома, содержащая генов больше, чем ее «коллеги».

9. Общее количество человеческих генов оказа­лось значительно меньшим («всего» тридцать ты­сяч), чем ожидалось первоначально (оценки доходи­ли до ста тысяч). Примерно таким же количеством генов может «похвастаться» горчица. «Скромнень­ко», — заключил Коллинз.

8. Зато на один человеческий ген приходится больше разновидностей белка, чем у примитивных организмов. В то время как у других видов число различных белков приблизительно равно числу генов, у нас они соотносят­ся примерно 3:1, что, в свою очередь, делает изучение белков следующей стадией исследований.

7. К тому же человеческие белки в сравнении с бел­ками других организмов структурно более сложны. По меткому выражению Коллинза, если белки других орга­низмов — это нож, то «наши» — французский сервиз.

6. Факт, который может несколько перевернуть об­щественные установки. Более двухсот генов напрямую унаследованы нами от «прапра… бабушки» — бактерии. Стало быть, многие наши недомогания напрямую вы­званы… одноклеточными родственниками.

5. Своеобразный «ДНК-спам» — повторяющиеся по­следовательности нуклеотидов, которые раньше рас­сматривались как бесполезные, — на поверку может оказаться «черным ящиком» эволюции и поведать ис­следователям о предыдущих восьмиста миллионах лет «нашего» существования.

4. Значительная часть такого «спама», кучкуясь во­круг зон, богатых генами, как предполагается, может выполнять полезные функции (правда, какие — пока неясно). Средняя длина повторяющейся цепочки со­ставляет двести — триста базовых нуклеотидов — «букв ДНК», что, в общем, может включать достаточно содер­жательное сообщение.

3. Уровень мутаций у мужчин в два раза превышает аналогичный показатель у представительниц прекрас­ного пола. Так что своим прогрессом человечество обя­зано мужчинам (а во всем остальном, похоже, женщины остаются впереди).

2. Все представители рода человеческого на девяносто девять целых и девять десятых процента идентичны по ДНК, что начисто отметает всякий базис для расизма.

И, наконец — оркестр, туш!

1. Человеческий геном поведал нам больше об осо­бенностях человеческой биологии и дал толчок к разви­тию медицины. С тех пор как была опубликована «рабо­чая карта» генома, исследователи, занятые в других проектах, выявили почти сорок генов, связанных с за­болеваниями. Так что, наряду с площадкой для новых перспективных исследований, проект «Геном» принес и практическую пользу всему человечеству.

К расшифровке генома специалисты стремились с середины семидесятых годов прошлого века, когда бы­ли разработаны методы определения нуклеотидной по­следовательности ДНК.

Первый метод, Максама — Гилберта, состоит в том, что молекулу ДНК разбивают на отдельные локусы (ку­сочки), потом каждый локус подвергают химическим воздействиям и смотрят, что происходит с нуклеотид- ной последовательностью. Исходя из результатов теста, делают вывод о порядке расположения нуклеотидов в каждом фрагменте ДНК.

Второй метод, Фреда Сэнгера, заключается в том, что молекулу ДНК подвергают химическому расщепле­нию на две нити, ее раскручивают и начинают обраба­тывать специальными препаратами, на которые нук- леотидная нить дает свой ответ. По поведению нуклео- тидов первой нити восстанавливают порядок оснований во второй. Но процесс «сшивания» второй нити до кон­ца не доводят, каждую новую цепочку маркируют и весь материал располагают в виде лесенки.

Наиболее удобным для компьютерной обработки данных оказался метод Сэнгера. На его основе были соз­даны автоматы-секвенаторы, которые упростили и ускорили определение последовательности нуклеотид- ной цепи. Если двадцать лет назад расшифровка нук- леотидной нити в тысячу звеньев считалась трудоем­кой, то сейчас компьютер проделывает анализ быстрее чем за сутки. Расшифрована последовательность генома человека, многие факты удивляют и озадачивают. По­чему количество генов у нас так мало? Почему на почти двухметровой (если раскрутить и вытянуть) ДНК лич­ностному формированию человека отведено меньше двух с половиной сантиметров? Почему на создание та­кого сложного явления, как индивидуальность, разви­тие личности, затрачено только в пять раз больше генов, чем на формирование индивидуальных характери­стик… мухи? Почему генетический алфавит так прост: только одна десятая процента знаков не имеет анало­гов? Неужели зта часть генома и делает нас личностью?

С начала восьмидесятых годов во веем мире стреми­лись к этой знаменательной расшифровке. В Америке ее начинал «папа» ДНК Джеймс Уотсон, а у нас в России академик А. Баев.

В России денег на науку, как всегда, не нашлось. Зато предприимчивому Уотсону удалось убедить прези­дента страны создать национальную программу «Геном человека». Одновременно стартовала и собственная про­грамма компании Celera, которая имела огромные день­ги и высокие технологии, подключились фармацевтиче­ские фирмы — и процесс, как говорил Горбачев, пошел. Расшифровкой генома занимались в нескольких стра­нах. Поэтому и использовали разные методики секве- нирования нуклеотидов. Американцы применяли дроб­ление, то есть «резали» ДНК на крохотные фрагменты и по несколько раз прогоняли по тестам, потом компью­тер выстраивал найденную последовательность. Меж­дународный консорциум «Проект „Геном человека»» сначала выстраивал карту ДНК, а потом определял законное место каждого фрагмента.

И то, что к расшифровке генома были применены два подхода, очень здорово. Если совпали в основном результаты применения двух совершенно разных методик, то можно уверенно сказать: работа проведена пра­вильно. В итоге получено столько информации, что ос­мысливать ее придется годы. Но только о пяти процен­тах длинной ДНК можно сказать уже сейчас, что тут мы хоть что-то осознаем. Особенно загадочны участки ДНК, которые называют «бессмысленными» или «некоди- рующими». Что это — выбракованные участки или что- то нужное, мусор или клад? Таких «темных» участков нет ни у бактерий, ни у дрожжей, ни у простейших… Но по мере эволюционного роста организмов количест­во «некодирующих» кусков ДНК возрастает. Что таят эти части? Может быть, это аптечка ДНК, где хранятся запасные части молекулы, чтобы быстро и без проблем латать дефекты? А может быть, здесь лежит тайная ин­формация, которой можно воспользоваться в случае уг­розы всему биологическому виду?

Мы открыли странную и непонятную книгу на неве­домом языке. Пока мы с трудом можем только назвать буквы, но не можем прочесть ни слова. Я уже не гово­рю о том, что эти слова нужно связать в предложения, а предложения — в осмысленный рассказ. Многие люди, узнав, что геном принес больше загадок, чем отгадок, удивляются: так зачем же было тогда его расшифро­вывать? До осуществления программы мы не знали ни­чего, потому что не начинали исследований. После за­вершения программы мы не знаем почти ничего. Но эти два «ничего» имеют совершенно разные уровни. До рас­шифровки генома мы даже не понимали, что, собствен­но, пытаемся прочесть. После создания сводной карты генома мы овладели ключом к шифру.

Осталось совсем чуть-чуть — правильно его приме­нить.

Только тогда мы и будем создавать себе подобных не «вслепую», а понимая, что делаем, зачем и что получим в результате — Золотой Век или Темное Время…