Тимо Зибер - Дикие гены

Причина заключается в том, что у людей обоняние играет уже не такую важную роль, как у других животных. Мы значительно больше полагаемся на зрение и слух. Многих запахов, воспринимаемых мышью, мы просто не чувствуем. Например, мыши различают запах углекислого газа. Это очень полезное качество, потому что углекислый газ «без цвета и без запаха» (с точки зрения людей) скапливается как раз у поверхности земли и в различных полостях, где обитают мыши, и при достижении большой концентрации вызывает смерть от удушья.

Но не только мыши и люди отличаются друг от друга своим восприятием. Если взять вас и вашего соседа, то вы тоже живете с ним как бы в разных мирах. Один и тот же запах может казаться ему тошнотворным, а вам – вполне обычным, поскольку гены обонятельных рецепторов уникальны. К примеру, каждый десятый человек не чувствует запаха синильной кислоты, который имеет легкий оттенок миндаля. Каждый тысячный не воспринимает убийственной вони бутантиола, содержащегося в секрете желез скунса.

Невольно возникает вопрос: зачем мы таскаем с собой столько дефектных генов? Он не случайно служит темой острых дискуссий в среде ученых. Действительно ли все псевдогены мертвы или они взяли на себя другие обязанности, о которых мы еще не знаем? В последнее время мы уже вскрыли несколько функций псевдогенов. Некоторые из них, например, занимаются регулированием функций генов. Даже если они сами не производят нужных белков, то могут изготавливать до 20 процентов необходимых для данной цели мРНК. И в этом есть смысл. Мы уже знаем, что наши клетки целенаправленно создают короткие кусочки РНК, соединяющиеся затем с мРНК, в которых кодируются белки, и тем самым управляющие эффективностью производства белков. Если же наряду с мРНК имеется еще и подходящий вариант псевдогена, отвлекающий на себя часть регуляторов, то это дает возможность еще точнее управлять производством белков, что также является преимуществом!

Таким образом, видимо, не все псевдогены мертвы. Часть из них выступает как бы в роли привидений, которые вмешиваются в жизнь оставшихся в живых родственников. Другими словами, в нашем наследственном материале происходят очень странные вещи.

«Геномный квартет» А, Г, Ц и Т

анализирует произведение

«Мой чудесный геном»

Т: В заключение затронем острую тему: плагиат! Боже мой, чего тут только не назаимствовано! Похоже, кто-то попытался украсить посредственный текст вырезанными из журналов подписями к фотографиям, заметками из блогов, цитатами из Шекспира и выдержками с упаковки малинового йогурта. Откуда тут все это? Вы спросите, как я это оцениваю? Великолепно! Потому что все это работает… как ни странно.

Мы, люди, в принципе весьма мелочны, когда начинаем выяснять, что кому принадлежит и кто что изобрел. Бактерии и археи более снисходительны к подобным вещам и свободно обмениваются друг с другом генетическим материалом.

Основной (но не единственный) путь генетического обмена между бактериями пролегает через F-плазмиды, или плазмиды размножения, которые входят в состав генома некоторых бактерий. Плазмиды представляют собой довольно маленькие кольца ДНК с небольшим количеством генов.

В F-плазмиде эти гены активно способствуют сближению бактерий. Бактерия – носитель плазмиды – становится «донором» генов. Белки, гены которых расположены на плазмиде, образуют на поверхности бактерии ворсинки – половые пили (да, именно так они и называются). С помощью этих пилей осуществляется активный поиск других бактерий, не имеющих F-плазмид. При этом не имеет значения, о каких бактериях идет речь – того же или совершенно иного типа. Чувство стыда бактериям неизвестно. Как только половые пили вступают в контакт с другой бактерией, они укорачиваются и подтягивают ее к себе. А когда обе бактерии соприкасаются, между ними возникает связь, в ходе которой F-плазмида изготавливает собственную копию и внедряет ее в другую клетку. При этом зачастую передаются не только гены F-плазмиды, но и другие фрагменты ДНК, которые могут оказаться потенциально полезными, например формировать устойчивость против ядов и антибиотиков. Могут передаваться также гены, делающие доступными для бактерий новые виды питания.

Недавно в Японии выявили загадочный случай переселения генов: у кишечной бактерии нашли два энзима, которые встречаются только у морских бактерий. В этой связи возникает два вопроса:

1. Как эти специфические гены попали в человеческий кишечник?

2. Что им там нужно?

На оба вопроса можно дать простой ответ: суши. Но давайте по порядку. Оба энзима помогают морским бактериям переваривать трудноусвояемые сахариды водорослей (агарозу и порфиран). Речь идет именно о тех водорослях, из которых изготавливают нори – черно-зеленую оболочку для заворачивания риса и рыбы. Вполне возможно, что отдельные морские бактерии попали в организм человека вместе с суши. Там они встретились с местными бактериями и обменялись с ними некоторыми генами. Теперь гены морских бактерий позволяют кишечным бактериям усваивать сахара из водорослей, с которыми они раньше не справлялись. Таким образом, эти гены приносят пользу, по крайней мере японцам, которые регулярно и в достаточно больших количествах потребляют нори и суши.

Как видим, бактерии весьма непринужденно обращаются с чужим генетическим материалом, способствуя таким образом горизонтальному переносу генов. Но они не единственные, кто включает в свой геном украденный наследственный материал. Подобные вещи свойственны даже существам из «высших кругов»!

Знаменитый похититель генов скрывается в лесной полутьме. Это папоротник. Если бы он предстал перед судом за воровство, то поведал бы в свое оправдание трогательную историю… Он рассказал бы, что у него просто не было другого выхода. Его вынудили к этому цветковые растения!

В течение миллионов лет папоротники являлись королями мира растений. Все леса нашей планеты состояли из древовидных папоротников и хвойных деревьев. Но однажды где-то в подлеске раскрылась первая почка. Вообще самая первая. Прекрасно! Но этот факт, воспринятый поначалу папоротниками как курьез, через несколько миллионов лет стал настоящей проблемой, потому что цветковые растения начали сотрудничать с насекомыми, причем очень успешно. Они выросли в размерах и превратились в огромные деревья, украшенные цветами и густой листвой, которая заслоняла папоротникам солнечный свет и изгоняла их во все более дальние и мрачные уголки леса. Для светолюбивых папоротников это стало настоящей катастрофой. Они не могли выжить в такой чащобе.