Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 35 от 26 сентября 2006 года

А началось все с того, что генетики сочли гены первопричиной организмов. Организмы-де — лишь несовершенные воплощения генной информации, которые служат для воспроизводства своих хозяев — генов. А когда узнали, что подавляющая часть ДНК не входит в состав генов и не кодирует никаких белков, ее сочли «эгоистичной». Итак, пара процентов ДНК работает, предписывая организму его свойства, а большая часть ДНК ни за что не отвечает. Она существует сама по себе. Зачем выполнять какие-то функции, если организм и так передаст потомству все полученные им генетические последовательности?

Изучение «эгоистичной» ДНК показало ее высочайшую сложность и разнообразие. Для некоторых типов последовательностей были найдены более или менее важные функции. Накапливались косвенные данные, свидетельствующие об определенном значении всего объема генной информации организма. Так, видовые различия неожиданно оказались связанными не столько с генами, сколько с генным «мусором». Однако открытие предназначения некоторых типов «эгоистичной» ДНК не доказывало, что и другие ее типы тоже заняты чем-то путным. Тем не менее вера в «эгоистичную» ДНК (приносящую «интересы» организма в жертву возможности собственного воспроизводства) начала сменяться представлением о «мусорной» ДНК (не «эгоистичной», но тупо бессмысленной).

Для биологов с классическим мышлением такой подход неприемлем. По их мнению, наследственность — не причина организмов, а возникающее в ходе эволюции средство, которое позволяет сохранять отобранные средой приспособительные качества успешных особей. Любая часть организма, в том числе всякая часть генома, рассматривается как результат отбора, повышающего шансы на выживание и размножение самого организма. Конечно, случайности и поломки создают бесполезные фрагменты генома, которые со временем вычищаются отбором. Многочисленные и регулярно встречающиеся последовательности должны с этой точки зрения выполнять какие-то функции, объясняющие их (последовательностей) существование.

И вот теперь неожиданный аргумент в этом споре дало изучение генома инфузории тетрагимены (Tetrahymena thermophil), результаты которого опубликовал американо-канадский коллектив из полусотни ученых.

Возможно, клетки инфузорий самые сложные в мире живого. Некоторые из них весьма велики, ведь даже инфузорию туфельку можно увидеть невооруженным глазом (на контрастном фоне с хорошей подсветкой). У многоклеточных разные функции выполняются разными органами. Клетка инфузории тянет все это сама, да еще и приспосабливается к нелегкой жизни очень маленького существа. Управлять столь сложной клеткой при обычной организации ядра трудно или вовсе невозможно. Вероятно, поэтому инфузории имеют два ядра. Малое ядро (микронуклеус) отвечает за хранение наследственной информации и ее передачу следующим поколениям, а большое (макронуклеус) управляет самой клеткой. В макронуклеусе каждая хромосома может копироваться несколько сот раз, причем с каждой из таких копий доступно считывание необходимой информации. При половом размножении макронуклеус (рабочее ядро) разрушается, а у потомков заново формируется из материала, хранящегося в микронуклеусе (архиве).

Научные комментаторы обращают внимание на то, что, по полученным данным, число генов инфузории (более 27 тысяч) соответствует таковому у человека. Но самое удивительное не это. Исследователи тетрагимены сделали вывод, что при образовании макронуклеуса из него выкидывается подавляющая часть некодирующих белки последовательностей. Раз так, клетка вполне может «вымести мусор»! Если в микронуклеусе ничего подобного не происходит, на то должны быть свои причины. Сохранение некодирующей ДНК в ядре, обеспечивающем преемственность поколений, — свидетельство ее эволюционного значения. А если для каждодневной работы клетки такая ДНК не нужна, она вычищается из рабочего генома.

Это не все новости, связанные с изучением тетрагимены. Она использует иную версию генетического кода, нежели другие известные организмы. «Смысл» некоторых кодонов зависит от контекста, в котором они находятся (один и тот же кодон может означать и конец белковой цепи, и необычную аминокислоту, не входящую в стандартную двадцатку). Иными словами, тетрагимена ведет себя не как раба своей генетической информации, а как ее хозяйка.

Вероятно, представление о генах как о первопричине организмов должно отправиться на свалку. Помните платоновскую аналогию мира и пещеры? Пленники разглядывают тени на стене (предметы, организмы и пр.) и принимают их за действительность, тогда как это лишь несовершенные образы первопричин (платоновских идей, генов…). Такие взгляды — всего-навсего игра интеллекта. Наша жизнь связана с предметной, а не с идеальной действительностью. Наш успех и неудачу определяет та экологическая среда, которую населяют организмы. Давайте искать ответы на вопросы именно в ней. ДШ