Брайан Клегг - Вселенная внутри вас

Этот процесс можно с таким же правом назвать генной инженерией, как и выведение генно-модифицированных сортов растений. Отбирая нужные качества, люди постепенно меняли природу животных и растений в своих интересах. Наглядно это можно продемонстрировать на примере двух растений – цветной капусты и сахарной кукурузы. Цветная капуста представляет собой мутант обычной капусты, цветки которой трансформировались в твердые и мясистые бугорчатые образования, которые мы употребляем в пищу. Лишившись цветов, это растение оказалось не способно размножаться без посторонней помощи. Точно так же методом селекции на протяжении многих лет была выведена сахарная кукуруза, которая теперь потеряла способность самостоятельно размножаться семенами и растет только благодаря человеку.

Эти растения не могут выжить в дикой природе, но точно так же и собака уже не является диким животным. Она стала таким же продуктом человеческой технологии, как и стол, который когда-то был дикорастущим деревом. Без сомнения, собака является самым впечатляющим образцом ранней технологии, использованной человеком для улучшения качества своей жизни. Строительство Стоунхенджа по сравнению с этим достижением может показаться детской забавой. Да, с его помощью некоторое количество людей, возможно, получало астрономические знания, и это хорошо. Но он не использовался на протяжении тысячелетий. Собака же является продуктом технологии каменного века. Она появилась за 35 тысяч лет до Стоунхенджа, позволив нашим предкам расширить возможности своего тела, и верно служит нам до сих пор.

Как уже было сказано, любое живое существо – и собака, и человек, и то, что вы съели за завтраком, создается в соответствии с контрольной программой, заложенной в ДНК. Пришло время поближе присмотреться к этому удивительному веществу и той роли, которую оно играет в организме. Вы, должно быть, слышали, что каждый человек (за исключением небольшого числа тех, кто страдает генетическими нарушениями) имеет 23 пары хромосом. В каждой клетке представлен полный набор парных хромосом, причем в каждой паре (за исключением 23‑й) обе половины имеют одинаковое строение.

Парность хромосом объясняется тем, что вы происходите от двух родителей. Одна хромосома в каждой паре наследуется от матери, а вторая – от отца. Может показаться, что такая схема излишне усложнена, но именно за счет этого обеспечивается генетическое разнообразие человечества.

Хотя каждая пара хромосом состоит из одинаковых генов (опять же, за исключением 23‑й пары, до которой мы скоро доберемся), вам необходимы хромосомные наборы как от отца, так и от матери. Если в яйце содержится пара хромосом только самца или только самки, оно не способно нормально развиваться. Это демонстрирует нам значение эпигенетики – науки, которая выходит за рамки передачи наследственной информации посредством генов. Внешние факторы, определяющие работу генов, у отца и матери различны, и эти различия очень важны для здорового развития.

Хромосома № 23 – самая необычная, поскольку в ней заложено различие между мужчиной и женщиной. Если вы женщина, то у вас в 23‑й паре хромосомы будут одинаковыми (две так называемые Х-хромосомы), а у мужчин одной из половин пары станет меньшая по размерам Y-хромосома, доставшаяся ему от отца.

Каждая хромосома содержит длинную молекулу ДНК, о которой мы уже говорили. В вытянутом виде ДНК представляет собой некое подобие винтовой лестницы, ступеньки которой состоят из четырех оснований: цитозина, гуанина, аденина и тимина, – причем каждому основанию в одной половине ДНК строго соответствует другое основание. Ваши гены, о которых так много говорят в последнее время и которые считаются фундаментальными основами жизни, не являются какими-то отдельными образованиями. Это сегменты молекулы ДНК.

Сегмент спирали ДНК с участком кодирования аргинина (ССС)

Ген представляет собой комбинацию, состоящую из последовательности трех «ступенек» на лестнице ДНК, то есть трехбуквенных кодовых слов (они обозначаются начальными буквами оснований). Таким кодом может быть, например, СОО (Cytosin – цитозин, Guanine – гуанин, Guanine – гуанин). Это сочетание букв обозначает конкретный тип аминокислоты и содержит инструкции по ее выработке. В частности, код СОО обозначает аминокислоту аргинин.

Ген состоит из длинной последовательности таких трехбуквенных кодов, которые описывают строение и порядок производства белков – «рабочих лошадок» вашего тела. В человеческом организме от 20 до 25 тысяч генов – не так уж много на самом деле, чтобы нести в себе всю информацию о строении и функционировании вашего тела. Поэтому у ученых на каком-то этапе возникла мысль, что эту роль могут выполнять не только гены. Но лишь в 1980‑е годы пришло понимание того, что механизм построения человеческого организма намного сложнее, чем казалось до сих пор.

Весь секрет заключается в двух концепциях эпигенетики – учения об инструкциях, закодированных вне наших генов. Согласно одной из этих концепций, гены не находятся в действии постоянно, а могут «включаться» и «выключаться». Обычно это осуществляется в процессе метилирования, когда к основаниям (ступенькам винтовой лестницы ДНК) прикрепляются дополнительные молекулы – метиловые группы, состоящие из одного атома углерода и трех атомов водорода. Они выступают в роли маркеров, контролирующих включение и выключение генов.

Еще один фактор, необходимый для лучшего понимания процесса, в ходе которого организм строит сам себя, кроется в гигантских молекулах ДНК. Когда вы слышите, что у вас намного меньше генов, чем, скажем, у риса, это звучит несколько унизительно. Да, гены играют исключительно важную роль в производстве белков, из которых состоит тело человека. Но гены – это лишь очень незначительная часть ДНК. Если быть точнее, они составляют всего 3 процента. Поначалу считалось, что остальные 97 процентов представляют собой «генетический мусор», доставшийся нам в наследство от предков, находящихся на ранних ступенях эволюционного развития. Однако это далеко не так.

Бо́льшая часть этой «дополнительной» информации выполняет очень важные функции. В частности, с ее помощью осуществляется производство не белков, а рибонуклеиновой кислоты (РНК). Это вещество, родственное ДНК, имеет, в отличие от нее, лишь одну нить. РНК используется в процессе производства белков на основе генетической информации. Контрольная программа гена создает РНК, в которой, словно в шаблоне, производится белок. РНК выступает в данном случае в роли транспортного и информационного посредника.