Знание-сила, 2001 №07 (889)

Статьи, отобранные для темы номера, как раз и «вращаются» вокруг этой проблемы. Так ли всесильна генетика? Как ведут себя клетки организма и только ли в генах дело? Наконец, что мы можем сделать для лечения заболеваний?

П. Филонов. Формула Петроградского пролетариата»

Михаил Голубовский

Генетика оформилась как наука в начале XX века после переоткрытия законов Менделя. Бурный вековой период ее развития ознаменован в последние годы расшифровкой нуклеотидного состава «молекулы жизни» ДНК у десятков видов вирусов, бактерий, грибов и многоклеточных организмов. Полным ходом идет секвенирование (установление порядка чередования нуклеотидов) ДНК хромосом важных культурных растений – риса, кукурузы, пшеницы. В начале 2001 года было торжественно возвещено о принципиальной расшифровке у человека всего генома – ДНК, входящей в состав всех 23 пар хромосом клеточного ядра. Эти биотехнологические достижения сравнивают с выходом в космос.

Генная терапия наследственных болезней, перенос генов из одних видов в другие (трансгенозис), молекулярная палеогенетика-другие впечатляющие реалии науки в конце ее 100- летней истории. Генетическая инженерия и биотехнология, поддержанные эффективной публичной пропагандой, трансформировали облик генетики. Вот совсем недавний эпизод.

После 1998 года началась беспрецедентная гонка между 1100 учеными мирового сообщества проекта «Геном человека» и частной акционерной фирмой «Celera Genomics» – кто первым установит весь геном человека. Фирма, сконцентрировав мощную компьютерную базу и робототехнику, вырвалась вперед. Однако ее явные намерения извлекать выгоду от патентования состава фрагментов ДНК человека были пока благоразумно приостановлены вердиктом: «Что создано Природой и Богом, не может патентоваться человеком».

Мог ли представить такую фантасмагорическую картину гонки основатель генетики Грегор Мендель, неспешно проводя год за годом в тиши монастырского садика свои опыты по выяснению законов наследования признаков? Финансирование гонки и участие в ней тысяч специалистов основаны прежде всего на вере, что в генетике и биологии сейчас нет ничего более настоятельного, нежели тотальная расшифровка нуклеотидного состава ДНК, что это напрямую может решить главные загадки и проблемы генетики и биологии. Как золотой ключик от потайной кладовой в сказке о Бу рати но.

Но упования на золотой ключик столкнулись с непредвиденной реальностью и парадоксами. Оказалось, что лишь 3-5 процента генома человека кодируют белки и, возможно, еще около 15-20 процентов участвуют в регуляции действия генов в ходе развития. Какова же функция и есть ли она у остальных фракций ДНК генома, остается совершенно не ясным. 1ены в геноме сравнивают с небольшими островками в море неактивных неинформационных последовател ьностей.

В составе хромосомной ДНК оказалось множество семейств факультативных элементов, которые повторены многие сотни и тысячи раз и заведомо ничего не кодируют.

К примеру, около 10 процентов всего генома человека составляет семейство так называемого Alu мобильного элемента. Невесть откуда этот Alu длиной в 300 нуклеотидных пар появился в ходе эволюции у приматов (и только у них). Попав к человеку, Alu чудовищно размножился до полумиллиона копий и причудливо расселился по разным хромосомам. Видимо, нет двух людей с одинаковым числом или положением повторов. Не исключено, что самоорганизующаяся целостная наследственная система может найти применение Alu, скажем, в регуляции действия генов. Однако, похоже, в эволюции геномной ДНК действует «принцип слоненка Киплинга» (условное название). Хобот у слоненка возник из-за его любопытства, желания узнать, что ест крокодил на обед. Слоненок вначале огорчился носу-хоботу, но потом нашел ему разные полезные применения. Так и многократные повторы возникают и меняются по своим внутренним молекулярно-генетическим законам, но их вариациям потом может найтись полезная функция в геноме.

Возникает вопрос, не привели ли во многом колоссальные условия по тотальному секвенированию геномов к сказочной ситуации – принести то, не знаю чего. Физикохимик и философ науки М. Полани в своей замечательной книге «Личностное знание» приводит поучительный пример из истории физики. В 1914 году Нобелевская премия по химии была присуждена Теодору Ричардсу за скрупулезно точное определение атомных весов, и с тех пор его результаты никогда не оспаривались. Однако после открытия изотопов, входящих в состав разных природных элементов в разных отношениях, ценность подобных расчетов резко изменилась. И в 1932 году известный атомный физик Фредерик Содди писал, что подобные измерения «представляют интерес и значение не больше, чем если определить средний вес коллекции бутылок, из которых одни полные, а другие в той или иной мере опорожнены».

При чисто молекулярно-компьютерном анализе номинация (применю модный термин) определенного отрезка ДНК в ранг гена осуществляется лишь на основе сугубо формальных критериев – есть или нет знаки генетической пунктуации, необходимые для считывания информации… Роль, время и место действия большинства «генов-номинантов» остаются пока совершенно неясными. Даже об их числе сами участники программы продолжают спорить. Все равно как на почте подсчитать число конвертов, не ведая, ни что внутри них, ни кому они адресованы.

Исходная идея проекта «Геном человека», как показал историк науки Дэниел Кэвлс, зародилась среди группы физиков, работавших в министерстве энергетики США и желавших заняться другой программой после работ над ядерными проектами. Умело созданному лобби удалось убедить конгрессменов выделить на проект 3 миллиарда долларов (одно основание ДНК – всего один доллар!) – богатая страна смогла позволить себе такую роскошь. И несомненно хорошо, что финансировался не военный проект, а то, что имеет действительное отношение к жизни и косвенно к здоровью людей. Немалую роль в том, что «процесс пошел», программа состоялась, сыграл остроумный ход ставшего во главе программы Дж. Уотсона: выделить часть средств на изучение генома дрозофилы и мыши, а около 3 процентов отдать критикам на анализ этических, юридических и философских аспектов программы.

Итак, геном человека (кстати какого? – говорят, шефа кампании Celera Genomics) прочитан; что дальше?

Прежде всего, надо задуматься, что следует вкладывать в понятие геном. Многие молекулярные биологи и генные инженеры под понятием геном имеют в виду лишь упорядоченную совокупность оснований ДНК. Между тем с позиций генетики и цитологии наследственную систему или геном клетки составляет не только структура ДНК элементов, но и характер связей между ними, который определяет, как гены будут работать и как пойдет ход индивидуального развития в определенных условиях среды. Налицо системная триада: элементы, связи между ними и свойства целостности. Сведения о числе и форме кирпичей вовсе не раскрывают замысла готического собора и хода его постройки. И значит, из голой ДНК мамонта нельзя будет воссоздать вид мамонта. То же относится и к динозаврам из захватывающего фильма «Парк юрского периода».