Геном человека: Энциклопедия, написанная четырьмя буквами - Вячеслав Тарантул

Весьма интересные результаты были получены, в частности, при сравнении распределения по хромосомам сходных последовательностей ДНК человека и других животных. Приведем лишь один пример. Как уже указывалось, между геномами человека и мыши имеется большое сходство. На рис. 37 на цветной вклейке изображено расположение в разных хромосомах мыши сходных сегментов отдельных хромосом человека. Глядя на этот рисунок, мы можем увидеть, что участки одних и тех же хромосом человека распределены во множестве хромосом мыши. Это справедливо и наоборот. А что это значит? Это говорит нам о тех путях, по которым шла эволюция млекопитающих (ведь мышь и человек млекопитающие). Тщательно проанализировав картину, изображенную на рис. 37, ученые установили, что на границах разных участков ДНК мыши, которые обнаруживаются в составе ДНК человека, содержатся различные подвижные генетические элементы, тандемные повторы и другие «горячие точки», по которым, вероятно, и шла перестройка (рекомбинация) в ходе многовекового процесса эволюции животных организмов.

Рис. 37. Генетическое сходство (гомология) хромосом человека и мыши. Разными цветами и номерами на хромосомах мыши отмечены нуклеотидные последовательности человеческих хромосом, содержащие сходный сегмент.

Сравнительная геномика показала, что гены, одинаковые по эволюционному происхождению и выполняемой функции (гомологичные), часто оказываются сцепленными с одними и теми же гомологичными генами у разных видов. На основании этого предсказывают вероятный район локализации генов у одних видов, если известно, с какими генами они сцеплены у других, т. е. проводят «сравнительное картирование». Все это важно в связи с тем, что правила чисел и относительное положение генов на хромосоме не всегда предопределяют законы их функционирования. Так, белковый состав многих специализированных клеток мыши, крысы и человека выглядит похожим, хотя сами гены разбросаны на хромосомах по-разному.

Итак, сравнительная геномика позволяет нам судить о механизмах и путях эволюции геномов и даже на новом уровне воссоздавать классификацию всего животного мира. Все это и есть предмет еще одного нового направления — эволюционной геномики. Ее венцом должно стать создание определенной четкой системы живых организмов, в некотором смысле подобной таблице Менделеева.

Благодаря использованию методов и подходов сравнительной и эволюционной геномики уже получены сенсационные результаты, касающиеся такого сложного и интересного вопроса, как происхождение человека и эволюция его генома. Подробнее об этом и пойдет речь в следующей части книги.

Наверное, каждому из нас в детстве (или немного позднее) приходил в голову вопрос о том, откуда он взялся. Далее ход мысли обычно таков: у меня есть мама и папа, у них тоже были родители — мои бабушки и дедушки. У дедушек и бабушек — прадедушки и прабабушки. И так далее, до бесконечности. Но бесконечность трудно воспринять и понять. А хотелось бы, чтобы начатое рассуждение имело какой-то логический конец. Ведь кто-то же должен быть первым в этом длинном ряду наших предков, с кого-то когда-то ведь начался род человеческий? Один ответ на этот вопрос дает Библия: род человеческий начался с Адама и Евы. Другой ответ был дан свыше сотни лет назад Чарльзом Робертом Дарвиным (1809–1882) в его эволюционной теории, согласно которой человечество произошло от неких обезьяноподобных организмов. Кого-то вполне удовлетворяет первый ответ, кого-то удивляет или шокирует второй. Но все это эмоции. А как на этот вопрос отвечает современная генетическая наука, базирующаяся теперь на обширных знаниях о структуре генома человека? Попытаемся в этом разобраться.

Если есть книга, то у нее должен быть и автор. Автор Энциклопедии под названием «Геном человека» носит женское имя «Эволюция». Эволюция — от лат. «развертывание» — историческое развитие природы. Она является демиургом всей ныне существующей живой природы, включая и человека. В ходе эволюции возникают новые виды организмов, а затем эти организмы адаптируются, т. е. приспосабливаются к среде обитания, к изменениям условий внешней среды. В результате эволюции постепенно повышается общий уровень организации живых существ: они усложняются и совершенствуются. По нашим человеческим понятиям творческая деятельность эволюции протекала и протекает очень медленно. Но все познается в сравнении. По космическим измерениям жизнь каждого из нас — это даже не миллисекунды. И если посчитать в таком масштабе, то автор довольно плодовит. И он может радоваться результату своего творчества — переиздание Энциклопедии человека происходит постоянно на протяжении многих сотен веков, причем гигантскими тиражами.

В 1739 шведский естествоиспытатель Карл Линней в своей Системе природы (Systema Naturale) впервые классифицировал человека — Homo sapiens, человек разумный — как одного из приматов. Лишь через 120 лет после этого появилась книга Чарльза Дарвина «Происхождение человека и половой отбор», в которой он обосновал вывод о том, что нашими прямыми предками являются высокоразвитые человекообразные обезьяны. Он писал: «существует чрезвычайно близкое сходство в общем строении тела, микроскопическом устройстве тканей, химическом составе и конституции между человеком и высшими животными, в особенности человекообразными обезьянами».

Психологически было сложно согласиться с такой родословной человека. Еще при жизни Дарвина одна возмущенная девушка спросила его, правда ли, что и она произошла от обезьяны. Ученому пришлось элегантно отшучиваться: «Конечно. Но… от очаровательной обезьяны». Споры и раздоры по этому вопросу продолжаются даже до сих пор. Хотя научная общественность в целом приняла положение Дарвина как истину, до сих пор, по данным некоторых опросов, четверо из десяти американцев считают маловероятным, что человек произошел от обезьяны. В России подобные опросы пока не производились.

На самом деле никто никогда и не утверждал, что мы произошли от обезьян, которых видим сегодня в зоопарке. Речь идет о неких обезьяноподобных (а можно сказать и о человекоподобных) организмах, положивших начало современным обезьянам и человеку. После Дарвина на основе ископаемых свидетельств большинство палеонтологов долгое время утверждали, что эволюционное разделение человека и крупных человекообразных обезьян произошло свыше 25 млн. лет назад, а люди современного типа сформировались из своих архаичных сородичей (гоминид) за последний миллион лет. Однако эти представления существенно изменились, когда за работу принялись молекулярные генетики.