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

По-видимому, здесь описан случай гемофилии – заболевания, при котором у мальчиков при порезах не образуются сгустки крови и поэтому очень высок риск кровотечений со смертельным исходом. Гемофилия – одно из первых заболеваний, изученных в генетическом плане. В 1989 году было показано, что причина заключается в одном гене, находящемся на X-хромосоме (поэтому страдают только мужчины; у женщин аномалия на одной хромосоме компенсируется наличием парной X-хромосомы). Раввины знали о существовании этой патологии еще в 200-х годах до н. э. и, учитывая смертельную опасность этого состояния, делали исключение для мальчиков, родившихся в семьях носителей гемофилии, избавляя их от обрезания. В 1803 году врач из Филадельфии Джон Отто описал семью, в которой мальчики страдали от такой патологии (он называл их «кровоточивыми»), а женщины были здоровыми носителями заболевания. На основании семейного анамнеза он установил происхождение болезни от одной женщины-носительницы «по фамилии Смит, жившей недалеко от Плимута, в Нью-Гемпшире, и передавшей это свойство своим потомкам».

О том, как признаки передаются от родителей детям, мы знали уже очень давно, задолго до того, как Мендель выполнил свои потрясающие эксперименты и вывел на их основании законы наследования. Мы знали о знаменитой габсбургской губе (результате многолетнего близкородственного скрещивания), считавшейся признаком королевской крови. Первая королева Елизавета имела ярко-рыжие волосы, которые впоследствии, возможно, из-за выпадения волос после перенесенной оспы, заменил рыжий парик. Некоторые историки полагают, что королева старалась подчеркнуть сходство со своим гораздо более уважаемым рыжеволосым отцом, королем Генрихом VIII.

Генетика – наука о семейных признаках, а за семейным сходством мы наблюдаем уже на протяжении нескольких тысячелетий. Но на протяжении большей части истории мы отслеживали и изучали внешние и наиболее явные наследственные признаки. Я не хочу сказать, что эти признаки передаются как-то неправильно, но только они самые простые.

А человеческая природа сложна. Так почему мы считаем, что генетика человека должна быть простой? Физики часто создают упрощенные модели Вселенной. У них есть «стандартная модель» – набор уравнений, описывающих поведение фундаментальных частиц, составляющих материю: кварков, электронов и столь важных бозонов Хиггса. Со временем, по мере появления новых данных, эта модель будет совершенствоваться, но на основании предыдущих результатов многие физики полагают, что модель Вселенной станет еще проще. Биологи порой завидуют физикам, поскольку каждый раз, когда мы открываем какой-то новый биологический закон – универсальность генетики, эволюцию за счет естественного отбора, – общая картина только усложняется.

Мендель открыл правила наследования в экспериментах с горохом и предвосхитил идею гена – дискретной единицы наследования. Немецкий экспериментатор Теодор Бовери заметил, что у морских ежей с хромосомными аномалиями, выловленных в Неаполитанском заливе, бывает очень необычная форма. В первом десятилетии XX века Томас Хант Морган в Нью-Йорке обратил внимание, что единицы наследственности, отвечающие за цвет глаз дрозофил, располагаются на хромосомах: одни на половых хромосомах, другие на других. Он начал понимать сложность генетики, когда установил, что расположенные рядом гены могут наследоваться одновременно. Это явление называется сцепленным наследованием. В генетике используется единица измерения расстояний сантиморган, названная в честь этого ученого. Развивая эту идею и переходя от протяженных фрагментов ДНК к отдельным нуклеотидам, можно проследить за ходом эволюции человека.

В 1990-х годах были обнаружены гены, ответственные за формирование тела человека, мухи или червя. Эти гены на удивление похожи во всех видах организмов и, судя по всему, имеют одинаковые функции; они отдают команды: голова с этой стороны, хвост с той, здесь будет глаз, тут лоб, а тут спина. При всех различиях между насекомыми и млекопитающими мы видим, что одни и те же гены делают одну и ту же работу. Эти удивительные гены – свидетели не только истории человечества, но в целом истории жизни на Земле. Они показывают эволюцию в действии, эволюцию-лудильщика, говоря словами генетика Франсуа Жакоба. Если какой-то процесс идет в одну сторону, его можно развернуть и направить в другую сторону. Открытие генов Hox, Pax и других «мастер-генов» произвело революцию в нашем понимании эволюции. Ведь странно, что какой-то ген может дать команду: «эта ткань станет глазом», вне зависимости от того, о чьем глазе идет речь. Странно и невероятно, что у меня и у червяка за расположение головы и хвоста отвечают одни и те же гены.

Это удивительное открытие укрепило нас в мысли, что для всех вещей существуют особые гены: гены головы, гены глаза и гены хвоста. Но все генетические программы, запускаемые этими контролирующими генами, полностью зависят от контекста. Они могут играть решающую роль, но у дрозофилы с встроенным мышиным геном PAX6 вырастает глаз дрозофилы, а не мыши. Каждый шаг в истории генетики укреплял нас в мысли о существовании специфических генов для всех задач. А из этого вытекала идея судьбы: судьба каждого существа определена его генами.

Однако современная наука показывает другое, хотя обманчивая идея живет до сих пор, что отчетливо проявляется в современной «генетике на заказ». Из результатов анализа моего генома, выполненного в лаборатории 23andMe, следовало несколько специфических выводов. Было сказано, что меня не рвет при употреблении алкоголя (в небольших дозах), у меня влажная ушная сера, нет аллели кистозного фиброза, болезни Тея – Сакса, серповидно-клеточной анемии и болезни Гоше. С вероятностью 28 % у меня светлые волосы (что, по сути, означает, что 28 % людей с такой же, как у меня, аллелью, отвечающей за цвет волос, являются блондинами). Однако один вывод несколько выделялся из общего списка: у меня нет аллели болезни легких, которая встречается в нашей семье. Это хорошо, поскольку значительно снижает вероятность того, что мои дети будут страдать от этой болезни или будут ее носителями.

Все подобные выводы отчасти подкрепляют наше традиционное восприятие генетики. У меня карие глаза, что является доминантным признаком. Когда я учился в школе, нам рассказывали, что голубые глаза – рецессивный признак, а карие – доминантный. Следовательно, если у вас две разные аллели, у вас карие глаза. Если у вас две аллели голубых глаз, у вас голубые глаза. А если две аллели карих глаз, у вас карие глаза. Все просто и ясно.

Все эти варианты можно изобразить в виде решетки Паннета, придуманной в начале XX века генетиком Реджинальдом Паннетом. С ее помощью можно рассчитать вероятность появления морщинистого горошка или генов кистозного фиброза, а также определить цвет глаз детей, родившихся от родителей с разным цветом глаз. У двух кареглазых родителей может родиться голубоглазый ребенок, если оба являются носителями аллели голубых глаз, но вероятность этого события составляет лишь 25 %. Три против одного, что дети в этой семье будут кареглазыми.

Еще нам рассказывали, что способность сворачивать язык трубочкой тоже передается по наследству. В других школах в качестве примеров наследственных признаков обсуждали возможность выгибать большой палец («палец путешественника»), сросшуюся мочку уха или ямочку на подбородке. Соедините ладони и переплетите пальцы, так чтобы один большой палец оказался поверх другого. Вы делаете это каждый раз одним и тем же способом, и если попытаетесь сложить руки так, чтобы сверху оказался большой палец другой руки, сделать это будет очень неудобно. И это свойство долгие годы тоже считалось наследственным признаком, определяемым единственным геном.