Краткая история всех, кто когда-либо жил. История человечества, рассказанная через наши гены - Адам Резерфорд

С геномом все было наоборот. Классическое изображение хромосом – вывешенные для просушки пары носков, а также непарные X и Y – можно сравнить с фотографией Земли, сделанной в большого расстояния, без подробностей. Такая картина практически ничего не говорит о работе клеток, не говоря уже об особенностях конкретного человека. Если поглядеть в микроскоп, можно увидеть генетические континенты и океаны, но опять же без подробностей. А генетика – наука о подробностях. О масштабных повреждениях ДНК нам было кое-что известно и до начала проекта. Некоторые виды рака связаны с разрывом двух хромосом и их аномальным соединением. Такой разрыв может привести к нарушению функции закодированного на этом участке белка, а этот белок может контролировать скорость деления клетки. При его повреждении клетки начинают делиться бесконтрольно, а это и есть рак. Генетический дефект, являющийся причиной рака такого типа, виден на изображениях низкого разрешения, однако сотни других типов рака, с которыми мы так активно пытаемся бороться, связаны с мельчайшими элементами генома, невидимыми даже через самый мощный микроскоп.

Синдром Дауна возникает из-за того, что у человека вместо двух копий хромосомы 21 имеются три. Синдром Шерешевского – Тёрнера, женская болезнь с нарушением целого ряда физических параметров и репродуктивных функций, является результатом отсутствия второй X-хромосомы. А синдром Клайнфельтера проявляется при наличии у мужчин лишней X-хромосомы. Первооткрыватели синдрома XYY не пожелали, чтобы болезнь была названа их именами, так что ее так и называют. Все эти нарушения можно сравнить с крупными катастрофами континентального масштаба, которые, как извержение вулкана, видны из космоса. К счастью, они встречаются сравнительно редко. Почти все генетические заболевания (как и нормальные признаки) спрятаны в горах, на равнинах, в домах, на улицах и в небольших речушках.

Цель проекта «Геном человека» как раз и заключалась в нанесении на карту каждого дома, улицы и притока. Геном – это сумма всего генетического материала организма. Почти весь этот материал содержится на хромосомах, за исключением небольшой кольцевой ДНК, находящейся в клеточных электростанциях – митохондриях. Локализация этой дополнительной ДНК связана с эволюционным происхождением митохондрий: их источником были бактерии, попавшие внутрь других клеток около двух миллиардов лет назад. В геноме человека в сумме содержится примерно три миллиарда букв ДНК (нуклеотидов). Если проводить аналогии, то это сравнимо с количеством букв в двадцати стандартных телефонных справочниках (иногда я говорю об этом школьникам, но большинство из них никогда в жизни не видели телефонного справочника).

Суть в том, что это число очень велико. К моменту конференции в Колд-Спринг-Харбор было идентифицировано несколько тысяч генов, по большей части за счет медленного и трудоемкого процесса, предложенного в конце 1980-х и начале 1990-х годов людьми, обнаружившими первые «болезнетворные» гены. Речь идет о кистозном фиброзе, болезни Хантингтона и мышечной дистрофии Дюшенна. Однако даже в условиях «золотой лихорадки» в погоне за генами процесс идентификации шел медленно, и в 1990-х годах в наших знаниях о нашей собственной ДНК было еще множество глубоких провалов. И самый острый и очевидный вопрос заключался в следующем: сколько же именно генов содержится в человеческом геноме?

В 2000 году в баре конференц-зала прохаживался молодой генетик Эван Бирни. Сам того не зная, он делал очень важное дело. Теперь появилось устойчивое выражение: про человека говорят, что какая-то страсть или особенная черта заложена у него «в генах». Сатирический журнал Private Eye даже отвел целую колонку, посвященную этой фразе в устах журналистов и знаменитостей. Так вот, в генах Эвана Бирни точно была заложена страсть к исследованию ДНК. Сегодня он возглавляет Европейский институт по биоинформатике в Хинкстоне, недалеко от Кембриджа, один из ведущих мировых центров геномных исследований. А раньше Эван получил место в лаборатории Джеймса Уотсона в Колд-Спринг-Харбор, и было это как раз на заре геномики – биологической науки, которая со временем подчинила себе все другие разделы биологии.

То ли этот бар был ему слишком хорошо знаком, то ли свою роль сыграло выпитое пиво, но Бирни сделал нечто совершенно банальное и нелепое, в чем, однако, отразилась сама суть науки. Он обошел всех ведущих генетиков мира, присутствовавших на конференции, взял с них по доллару и спросил, сколько генов, по их мнению, содержится в геноме человека. Победитель получал все деньги и бутылку шотландского виски.

Как и сам геном, условия пари изменялись – и тем вечером, и в последующие годы. Страницы со списком участников и условий пари содержат неразборчивые каракули, многочисленные вычеркивания, девять дополнительных условий и пять сносок. Все эти изменения внесены по той причине, что участниками пари были ученые, и им необходимы были точные определения, в частности, нужно было ввести строгое определение гена. Так что, наряду с правилами пари и различными договоренностями (контактная информация, время принятия окончательного решения, ставки только наличными, одна ставка с человека в год), в сносках приводится определение гена – наилучшее, которое они смогли в то время найти.

Участвовали все. В последующие три года в пари включилось 460 генетиков (в 2001 году ставки выросли до 5 долларов, а в 2003 году – до 20). Теперь этот документ напоминает список ведущих генетиков конца XX века. Здесь фигурируют имена научных гениев, о которых мы узнали еще в годы учебы, и чьи методы воспроизводили. В этом списке есть лауреаты и кандидаты в лауреаты Нобелевской премии[88]. Это была единственная группа людей, способных ответить на этот простой вопрос, – ради науки и бутылки виски single malt.

Все они ошиблись. И намного. Ограничений не было, и многие ошиблись на тысячи, а некоторые – на десятки тысяч генов. Самое большое число назвал британец Пол Денни – целых 291 059 генов. Многие считали, что генов должно быть более 150 тысяч, некоторые называли число порядка 70 тысяч. Первую ставку сделал Бирни: 48 251 ген. По условиям пари итоги должны были подводиться в 2003 году путем подсчета по оговоренному здесь же методу.

Условия пари относительно числа генов в человеческом геноме.

Пари было предложено Эваном Бирни на конференции, посвященной реализации проекта «Геном человека» в 2000 году. Бирни попросил лучших генетиков мира поставить на кон один доллар и предсказать количество генов в геноме человека. Награда победителю – вся сумма денег и бутылка хорошего шотландского виски. Победитель, Ли Роуэн, назвала число 25 947. Это близко к истине: в геноме человека содержится более 20 тысяч генов.