Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» N 45 от 05 декабря 2006 года

Агентства научных новостей сообщили об успешном завершении крупного исследования в области генетики человека, которое со всеми основаниями можно считать победой современной науки. 23 ноября журнал Naturе опубликовал результаты сравнения генетических текстов различных людей, выполненные интернациональным, но в основном американским коллективом ученых.

Как известно всем, кто учил биологию в школе, каждый ген имеет определенное место в хромосоме - локус. Поскольку в норме клетки человека (кроме половых) имеют по два набора хромосом (от отца и от матери), они содержат и по две копии каждого гена - по одной в каждой хромосоме. Исключением являются гены, находящиеся в половых хромосомах; точнее, те из них, которые располагаются на X-, но отсутствуют на Y-хромосоме. Гены могут существовать в разных состояниях - аллелях. Так, по какому-то гену можно иметь пару одинаковых аллелей, а можно - два разных. Различие аллелей считалось главной причиной внутривидового разнообразия. Конечно, было известно, что иногда тот или иной кусок ДНК теряется или удваивается. Еще семьдесят лет назад в экспериментах на дрозофилах было показано значение изменения количества генетической информации при дублировании одного из генов, влияющих на развитие глаз. Однако такие данные казались экзотикой. Мало-мальски грамотному человеку понятно, что набор генов - видоспецифичный признак, а люди отличаются друг от друга аллелями генов, стоящих на своих местах в хромосомах. Конечно, отклонения известны, но они достаточно редки и часто сопровождаются серьезными поражениями…

И вот новое исследование. В его ходе в геноме человека искали так называемые CNV (copy number variation) - последовательности, превышающие в длину тысячу нуклеотидных пар и существующие в геномах разных людей в разном количестве. Изучены геномы 270 человек, относившихся к четырем группам: представителей племени йоруба из Нигерии, белых (происходящих из Европы) граждан штата Юта, японцев из Токио и китайцев из Пекина. Чтобы определить различия в последовательностях ДНК, нужны были размножающиеся клетки. Для этого клетки доноров обрабатывали вирусом, обеспечивавшим их превращение в опухолевые [А согласны ли вы, читатель, дать пробу своих клеток, чтобы посредством заражения вирусом Эпштейна-Барра их превратили в клетки лимфобластомы? Есть в этой мысли что-то отталкивающее]. Специальные меры помогали исследователям различать генетические последствия такого перерождения и исключать их из рассмотрения. Затем они применяли два независимых способа сравнения последовательностей ДНК, чтобы зарегистрировать куски генетического текста, которые есть у одних людей и отсутствуют у других.

Итог: в геномах изученных людей найдено 1447 CNV-последовательностей. Они занимают около 12% от всего размера генома, затрагивая примерно такую же долю от числа всех генов. Благодаря изучению хромосом родственников, удалось не только продемонстрировать, что зарегистрированные отличия передаются из поколения в поколение (в соответствии с законами Менделя), но и в одном случае, при сравнении матери и дочери, даже определить время возникновения одной из вариаций количества ДНК. Возможно, такие феномены являются следствием неравного обмена между парными хромосомами. Наряду с разнообразием аллелей внутри определенного набора генов мощным источником индивидуальной изменчивости оказался сам такой набор!

Одним из результатов работы научного коллектива стала карта распространения CNV по геному человека (см. рис.). Длина красных линий на этой схеме отражает частоту встречаемости каждой из CNV у разных людей, длина зеленых и синих линий - количество пар нуклеотидов в таких последовательностях, а сам зеленый или синий цвет - наличие или отсутствие связи с удвоениями сегментов хромосомы. Сколь эта картина не соответствует традиционным представлениям о «нормальном» строении хромосом!

Для тех, кто продолжает смотреть на гены, как на программу, воплощающуюся в организм, может быть интересной такая аналогия. Представьте себе инсталлятор программы, в котором одна копия от другой отличается более чем на одну десятую часть кода. Какие-то куски добавляются, какие-то меняются, что-то выбрасывается прочь! Такое решение было бы полностью нефункциональным, так как разрушило бы целостность программы. А вот если развитием управляют не гены, а что-то, что их читает (если угодно, это можно назвать эпигенетической системой), подобные изменения оказываются допустимыми. Такой ситуации соответствует роман, разные издания которого отличаются друг от друга на одну десятую своего объема. Какой-то эпизод окажется повторен, какой-то утеряется или станет непонятным, но общий смысл для читателя скорее всего останется тем же самым [Уже много лет я пытаюсь убедить то коллег, то студентов, то читателей «КТ», что гены - не причина организма, а набор справочной информации и переключателей, куда «заглядывает» гораздо более сложная система управления развитием. На этом я даже заработал (по-моему, незаслуженно) обвинения в «лысенковщине». Ну что ж, Лысенко боролся с «вейсманизмом-морганизмом». Ограниченность «вейсманизма», постулирующего ненаследуемость приобретенных признаков, была показана уже много раз, и «КТ» об этом писала. Нынешний удар пришелся по «морганизму» - хромосомной генетике. Естественно, я не сомневаюсь, что альтернативой распространенным сейчас взглядам должны быть не идеологизированные выдумки Лысенко, а более тонкая и мудрая концепция, которая все еще пребывает в процессе своего становления].