Джон Брокман - Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

Отправляя в отставку идею совершенно случайных мутаций, мы можем получить некоторые практические преимущества. Идею о том, что у мутаций есть тенденции, можно применять для того, чтобы с большей легкостью создавать генетические процессы, используя эти тенденции. Мы сможем лучше понять происхождение мутаций при болезнях и излечивать их. И с этим новым пониманием мы сможем успешнее разрешить некоторые неразгаданные тайны макроэволюции. При отказе от идеи случайных мутаций важно отдавать себе отчет в том, что элемент случайности, действующий в мутациях, не является «несовершенной» случайностью, а скорее, содержит в себе долю порядка, который является генеративным, – нечто маленькое, что может быть использовано либо нами, либо естественным отбором. Для чего это используется или может использоваться – этот вопрос остается открытым, но мы никогда не доберемся до использования, если будем цепляться за идею о случайности мутаций.

Руководитель кафедры инновационной медицины Фонда Гэри и Мэри Уэст, профессор геномики Научно-исследовательского института Скриппса. Автор книг The Creative Destruction of Medicine («Созидательное разрушение медицины»), The Patient Will See You Now: The Future of Medicine Is in Your Hands [37] и других.

Нас учили, что оплодотворенная яйцеклетка делится таким образом, чтобы в результате образовался человек целиком – человек, по последним оценкам, имеющий 37 триллионов клеток с аутентичной копией его генома в каждой. К сожалению, этот простой и, казалось бы, непреложный архетип в последнее время мутировал.

Хотя классическое учение – один геном на особь – начали ставить под вопрос десятилетия назад, оно было однозначно развенчано только недавно, когда мы научились выполнять секвенирование одной клетки и геномную гибридизацию высокого разрешения. Например, в 2012 году исследователи сообщили, что при аутопсии у 37 женщин из 59 в клетках мозга обнаружили ген DYS 1 4, специфичный для мужской Y -хромосомы [38]. Многим трудно было в это поверить. Но недавно ученые в Институте Солка провели секвенирование одиночных клеток человеческих мозговых нейронов, взятых у покойников, и обнаружили, что поразительная доля клеток (до 41 %) имела структурные варианты ДНК.

Этот уровень так называемого мозаицизма в мозге оказался гораздо выше, чем ожидалось, и даже возник вопрос о возможных огрехах нашей технологии секвенирования одиночных клеток. Но дело не в этом, потому что слишком много независимых исследований пришли к схожим результатам в мозге или в других органах – коже, крови, сердце. В прошлом году группа ученых Йельского университета во главе с Ричардом Лифтоном и Мартиной Брюкнер обнаружили, что у большой доли детей с врожденным пороком сердца были мутации, не представленные ни у одного из родителей, – мутации, которые, возможно, ответственны за 10 % врожденных пороков сердца [39].

Эти спонтанные de novo (первичные) мутации клеток на протяжении жизни человека стали неожиданной проблемой для генетиков, которые думали, что наследственность передается между поколениями. Постоянно появляются сообщения о спорадических заболеваниях, вызванных этими de novo -мутациями, в их числе значатся боковой амиотрофический склероз (болезнь Лу Герига), аутизм и шизофрения. Мутации могут происходить во многих временны́х точках на протяжении человеческой жизни. Анализ 14 абортированных развивающихся человеческих эмбрионов показал, что у 70 % из них имеют место крупные структурные вариации, пусть даже они не были бы представлены в случае рождения [40]. На другом конце временного континуума, у 6 человек, чья смерть не была связана с раком, был отмечен обширный мозаицизм во всех проверенных органах, включая печень, тонкую кишку и поджелудочную железу [41].

Но мы до сих пор не знаем, представляет ли это только академический интерес или серьезно сказывается на возникновении болезней. Безусловно, мозаицизм, случающийся позже в жизни в «необратимо измененных» клетках, играет важную роль в развитии рака. А мозаицизм иммунных клеток, особенно лимфоцитов, является частью здоровой и прочной иммунной системы. А в остальном функциональное значение того, что в каждом из нас есть много геномов, во многом остается неясным.

А значение может быть очень большим. Когда мы берем анализ крови, чтобы оценить геном пациента, мы понятия не имеем о потенциальном мозаицизме, существующем в разных частях его тела. Потребуется большая работа, чтобы это выяснить, и теперь, когда у нас есть для этого необходимая технология, мы в последующие годы непременно продвинемся в понимании себя – замечательных себя с гетерогенными геномами.

Исполнительный директор Digital Science, издательство Macmillan Publishers Ltd.; соорганизатор конференций SciFoo.

Какое-то число научных теорий оказываются поверженными в прах. Такое случается, когда вы работаете на границах человеческого невежества. Но в большинстве своем они в худшем случае представляют собой мелкие отвлечения или интеллектуальные отклонения, которые почти не проявляются вне академического лона. А вот такое ложное научное представление, которое вырвалось в реальный мир и приносит реальный ущерб, заслуживает пули в затылок. Возможно, сегодня наилучший пример такого представления – это спор «природа или воспитание».

Это обманчиво-соблазнительное противопоставление придумал Фрэнсис Гальтон – основатель евгеники, энциклопедист и двоюродный брат Чарльза Дарвина. К сожалению, как и евгеника – монументально неудачная теория Гальтона, – концепт «природа vs . воспитание» порождает порочную смесь концептуальной ошибочности и политического потенциала.

Самая элементарная ошибка, которую люди делают, толкуя о воздействии генов в отличие от воздействия среды, заключается в предположении, что их действительно можно отделить друг от друга. Дональд Хебб, блестящий канадский нейропсихолог, когда его спросили, что больше влияет на формирование личности – природа или воспитание, вроде бы сказал: «А что больше влияет на площадь прямоугольника – его длина или его ширина?»

Это остроумный ответ, но он, к сожалению, только усилил серьезное заблуждение, согласно которому генетика и среда – это взаимно перпендикулярные понятия, как ньютоновы пространство и время. А на самом деле они больше похожи на эйнштейново пространство-время – глубоко переплетенные, со сложными взаимодействиями, которые могут привести к парадоксальным результатам.

Конечно, специалистам это уже известно. Они, например, понимают, что большинство детей наследуют от своих родителей не только гены, но также и их среду – отсюда и исследования раздельно живущих однояйцевых близнецов (у которых общие почти все гены, но не среда). К тому же вот уже более 30 лет вполне понимается и принимается идея расширенного фенотипа – в котором организмы, побуждаемые своими генами, стараются модифицировать свою среду. И наука эпигенетика, которой, правда, еще предстоит пройти большой путь, уже продемонстрировала широкое разнообразие путей изменения действия генов под влиянием иных факторов, нежели их нуклеотидная последовательность, и показала, что это в большой степени определяется средой гена (которая, разумеется, частью состоит из других генов как в том же организме, так и вне его).