Джон Кейжу - Открытия, которые изменили мир

К тому времени, конечно, Ниренберг уже все это слышал. В 1962 г. он написал Фрэнсису Крику, сухо заметив, что пресса «утверждает, будто [моя] работа может привести к 1) исцелению от рака и связанных с ним заболеваний; 2) появлению рака и концу человечества; 3) более глубокому знанию молекулярной структуры Бога». Правда, на все эти домыслы Ниренберг отреагировал со здравой долей юмора, добавив: «И все это за один день».

***

И вот, наконец, спустя тысячелетия обсуждений, ложных концепций и мифов, секрет наследственности, генетики и ДНК был раскрыт. Во многих отношениях этот прорыв был значительнее, чем можно себе вообразить. Благодаря появившимся «чертежам», молекулярным деталям нашего устройства, представленного на всеобщее рассмотрение и вывернутого наизнанку, люди стали иначе воспринимать все, что касается их самих и их жизни. В крошечных витках ДНК скрывалось объяснение абсолютно всего: приятных и не слишком черт, свойственных нам и нашим родственникам; происхождения здоровья и болезней; возможно, даже структурной основы добра, зла, Бога и космоса.

Ну, или не совсем так. Как мы уже знаем, ДНК гораздо сложнее. Но пугаться ее не стоит.

Бесспорно одно: мы поняли суть генетического кода как универсального языка, и это в корне изменило наш образ мыслей. Мы выясняем, как гены влияют на наследственные признаки, здоровье и болезни. Но вот что главное: одни и те же генетические механизмы управляют всеми живыми организмами, унифицируя жизнь. И важность этого явления мы вряд ли скоро осознаем.

Полвека спустя: еще больше этапов, еще больше загадок

Через 50 лет после того, как генетический код был расшифрован, в науке, движущейся к одному из величайших открытий, произошло нечто забавное: открытие так и не было сделано. С начала 1960-х новые знаковые этапы продолжали появляться подобно непрерывным всплескам волн, каждый раз меняя очертания дисциплины. Это непрерывная революция. Вот несколько недавних переломных событий.

1969 — выделение первого индивидуального гена (сегмента бактериальной ДНК, способствующего обмену сахара).

1973 — рождение генной инженерии (фрагмент ДНК лягушки помещен внутрь бактериальной клетки с целью размножения).

1984 — рождение генетического анализа отпечатков пальцев (использование структуры ДНК для идентификации личности).

1986 — первая общедоступная генноинженерная вакцина (гепатит B).

1989 — первые попытки генной терапии человека.

1995 — полностью расшифрован геном одноклеточного микроорганизма — бактерии Haemophilus influenzae.

1998 — расшифрован геном многоклеточного организма (круглого червя Caenorhabditis elegans).

2000 — расшифрован геном человека (выпущен «рабочий черновик», который был завершен в 2003 г.).

Когда исследователи проекта «Геном человека» объявили о расшифрованном в 2000 г. геноме человека, это стало толчком к началу новой эры генетики, которая сейчас стала основой для революции в биологии и медицине. Сегодня благодаря этому проекту и работе других исследователей по всему миру мы узнали много нового о развитии человечества. Обнаружились неизвестные ранее связи между генами и различными заболеваниями, выявилось бесконечное множество других аспектов, которые сейчас в корне меняют медицинские диагнозы и методы лечения.

Грегор Мендель, который в 1865 г. не посмел бы даже предположить, что собой представляют «элементы» наследственности, был бы изумлен. Сегодня мы знаем, что у человека около 25 тыс. активных генов. Это намного меньше количества, определенного ранее ( 80–140 тыс .), и близко к некоторым куда более простым формам жизни, включая обычную лабораторную мышь (30 тыс. генов), резуховидку12 (27 тыс. генов) и круглого червя C. elegans (20 тыс. генов). Как могут мышь или резуховидка иметь столько же генов, сколько и человек? Ученые считают, что сложность организма может быть связана не только с количеством генов, но и с механизмами, благодаря которым взаимодействуют разные части генов. Другой не так давно обнаруженный удивительный факт таков: белок-кодирующие последовательности составляют до 2% от всей ДНК, а все остальное содержание играет, скорее всего, структурообразующую и регулирущую роль. И, конечно, вместе с новыми открытиями появляются новые тайны. Мы до сих пор до конца не знаем, чем на самом деле заняты 98% белок-некодирующих последовательностей. Кроме того, при всем разнообразии человеческих видов, которым мы так гордимся, как может быть, что геном всех людей на планете одинаков на 99,5%?

Сегодня очевидно, что ответы на эти вопросы объясняются не ДНК и связаны с многообразием огромного мира вокруг нас. Люди давно предполагали, что наследственность сама по себе не может отвечать за наши уникальные характеристики или предрасположенность к тем или иным болезням. Новые открытия сегодня проливают свет на одну из величайших загадок всех времен: как именно гены и окружающий мир взаимодействуют друг с другом, делая нас теми, кто мы есть?

Тайная жизнь ОНП и надежды, возлагаемые на генетическое тестирование

Большинству из нас сложно представить 3,1 млрд пар чего бы то ни было, а уж тем более химических оснований, которые составляют ДНК любой клетки. Попробуйте представить 3,1 млрд пар обуви, ряды которых простираются в открытый космос. Теперь умножьте это число на два — и вы увидите более 6 млрд ботинок, уходящих в пространство Вселенной. Это число отдельных оснований в ДНК человека, которые ученые называют нуклеотидами. Каким бы несущественным ни казался один нуклеотид, стоит его изменить (это называется однонуклеотидным полиморфизмом, или ОНП) — и изменятся особенности человека. Возможно даже, у него возникнет болезнь. Если вы сомнева­етесь в том, что всего один ОНП среди миллиардов может иметь такое значение, вспомните о том, что серповидноклеточная анемия развивается из-за одного ОНП. К 2008 г. исследователям удалось определить около 1,4 млн ОНП в геноме человека. В чем причина этих ничтожных изменений в наших ДНК? В числе главных подозреваемых — токсины из окружающей среды, вирусы, радиация и ошибки в копировании ДНК.

Хорошая новость: сегодняшние попытки идентифицировать ОНП не только помогают раскрыть причины заболеваний, но и приводят к знаковым открытиям, связанным с хромосомами, которые можно применить в самых разных ситуациях. В 2005 г. исследователи завершили первую фазу «HapMap Project», в рамках которого анализировали ДНК людей по всему миру и создали карту таких знаковых открытий, основанную на 500 тыс. или более ОНП. Эта информация сегодня демонстрирует связи между крошечными генетическими отклонениями и конкретными заболеваниями, что, в свою очередь, ведет к новым подходам к диагностике (например, генетическому тестированию) и лечению. Например, в развивающейся сфере фармакогеномики врачи могут использовать такую информацию для принятия решений о персонализированном лечении, основываясь на генетическом профиле человека. Недавние примеры включают генетические тесты, способные выявить различные формы рака груди, которые можно вылечить с помощью лекарств, а также пациентов, которые могут быть подвержены опасным побочным эффектам в связи с приемом лекарственного препарата от тромбоза под названием варфарин.