Андрей Шляхов - Генетика на пальцах

Способность обратной транскрипции ДНК – редкое свойство в царстве вирусов. Такой способностью обладает только семейство ретровирусов, наиболее известным представителем которого является вирус иммунодефицита человека. Семейство ретровирусов делится на два подсемейства, которые включают в себя одиннадцать родов или шестьдесят восемь видов. На сегодняшний день известно шестьдесят восемь видов ретровирусов, а общее количество видов вирусов, способных поражать организм человека, превышает триста тысяч. Иначе говоря, опасность для нашего генома представляет примерно 0,0227 % видов вирусов, патогенных [84]   Патогенностью называется способность вызывать болезни. для человека. Такая статистика не позволяет обобщать. 0,0227 % – это вам не 99, 0227 %. Так что нельзя говорить о том, что все вирусы способны «встраивать» свои гены в наш геном. Это первое.

Второе: попадание вирусного гена в ДНК соматической клетки на геном человека не повлияет. Для этого нужно «встроить» вирусный ген в половые клетки, могущие передавать наследственную информацию потомству. Ретровирусы могут поражать клетки иммунной системы (вирус иммунодефицита человека), клетки крови и костного мозга, также они могут вызывать онкологические заболевания за счет встраивания своих фрагментов в ДНК соматических клеток, но сперматозоиды с яйцеклетками для них интереса не представляют – так, во всяком случае, принято считать на сегодняшний день. Иначе говоря, согласно имеющейся информации, ретровирусы не могут поражать половые клетки, а следовательно, не могут влиять на человеческий геном. То, что вирус иммунодефицита человека передается при половых контактах, не означает угрозы для человеческого генома, потому что этот вирус передается через кровь.

И третье: половые клетки можно считать избалованными неженками, которые по любому поводу впадают в расстройство и погибают. Заражение вирусом в подавляющем большинстве случаев приведет к гибели сперматозоида или яйцеклетки. Такая «изнеженность» обоснована потребностью в здоровом, жизнеспособном и могущем размножаться потомстве. Вы же знаете, как пристально следит за потомством естественный отбор.

А теперь скажите, есть ли у вирусов реальные шансы «испортить» геном человека? Ответ вы найдете в конце главы.

Некоторые ученые рассматривают эволюционный процесс как войну генов, в основе которой лежит стремление к максимально возможному самовоспроизведению. В принципе, так оно и есть, поскольку каждый биологический вид стремится именно к этому. Эволюционный успех биологического вида заключается в том, чтобы вытеснить все конкурирующие виды из всех экологических ниш, чтобы править безраздельно. Вирусы в этом отношении представляют собой наиболее «чистый» пример, поскольку цель их существования состоит в прямом копировании своего генома.

Кстати говоря, в лабораторных экспериментах, моделирующих условия древнейших времен, ученые смогли получить молекулы белков [85]   Впервые возможность синтеза биополимеров в неживой природе (по-научному такой синтез называется абиогенным) была экспериментально доказана в 1953 году американскими учеными Стэнли Миллером и Гарольдом Юри. Аппарат, спроектированный для проведения эксперимента, состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из колб было помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты – два электрода, между которыми регулярно происходил электрический разряд при напряжении около 60 тысяч вольт, а в другой колбе постоянно кипела вода. Аппарат был заполнен смесью газов, соответствовавшей тогдашним представлениям о составе атмосферы ранней Земли (смесь состояла из метана (CH4), аммиака (NH3), водорода (H2) и монооксида углерода (CO). Аппарат проработал неделю, в результате эксперимента были синтезированы уксусная и муравьиная кислоты, мочевина и несколько аминокислот. и цепочки нуклеотидов, так что происхождение вирусов можно считать доказанным научным путем. Дело за «малым» – получить в лабораторных условиях из белково-липидно-нуклеинового «бульона» живую клетку, пусть и безъядерную. Как только первая такая клетка будет создана, происхождение жизни на нашей планете можно будет считать полностью доказанным.

Напоследок хочется сделать одно уточнение. В наше время стало модным рассуждать о том, что вирусы разумны, поскольку совершают разумные действия. Но на самом деле среди всех обитателей нашей планеты разумом обладает только человек. Все действия вирусов, которые несведущим людям кажутся разумными, на самом деле являются следствием естественного отбора, который закрепляет полезное и устраняет вредное. А естественный отбор, как вы знаете, представляет собой стихийный процесс приспособления к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

ОТВЕТ НА ВОПРОС. У вирусов практически нет возможности вставить свои гены в геном человека. На сегодняшний день эта возможность представляется сугубо теоретической.

Вы уже знаете, что генетики составляют карты, на которых указывается локализация и взаимное расположение различных генов на хромосоме (на молекуле ДНК).

Картирование опирается на два столпа: на линейный характер расположения генов в хромосомах и на стабильность их расположения.

Методы картирования делятся на три группы.

К физическим методам относятся электронная микроскопия и электрофорез – направленное движение заряженных коллоидных частиц или ионов под действием внешнего электрического поля. Электрофорез позволяет разделять нуклеиновые кислоты и белки на фракции, поскольку молекулы с различным весом под воздействием тока движутся с различной скоростью. Метод электрофореза весьма чувствителен и подходит не только для разделения смесей, но и для определения длины молекул и их фрагментов с точностью до одного нуклеотида. Длина рассчитывается по скорости движения отрицательно заряженной молекулы ДНК или ее фрагмента к положительному полюсу в специальной гелевой среде.

Казалось бы, что в современный электронный микроскоп можно увидеть все что угодно, но генетикам-географам, составляющим карты хромосом, электронный микроскоп большой пользы не приносит. Кое-какую информацию с его помощью получить можно, но объем и значимость этой информации относительно невелики. Приходится искать другие методы, хотя бы и тот же электрофорез.

Генетические методы, анализирующие проявление различных признаков при скрещивании, позволяют оценить сцепление генов, то есть нахождение их на одной хромосоме, а также оценить частоту рекомбинаций сцепленных генов и сделать вывод об их удаленности друг от друга. Чем дальше друг от друга находятся гены в хромосоме, тем выше частота рекомбинации. Расстояние между генами на карте хромосомы измеряется в условных единицах, которые называются единицами карты. Одна единица карты между двумя генами равна одному проценту рекомбинаций между ними.