Марк Верт – Homo Adaptus: Почему следующий вид человека — это вы (страница 27)
Второе открытие: большая часть генома (около 98%) не кодирует белки. Долгое время эту часть называли «мусорной ДНК», считая, что это эволюционные остатки, вирусные вставки, бесполезные повторы. Но постепенно выяснилось, что «мусор» выполняет важные регуляторные функции: включает и выключает гены, влияет на то, как РНК сплайсируется (собирается из экзонов), участвует в упаковке ДНК в хромосомы. Проект «ENCODE», запущенный в 2003 году, показал, что не менее 80% генома транскрибируется в РНК и, вероятно, имеет какую-то функцию. «Мусорная ДНК» оказалась «тёмной материей» генома — мы знаем, что она важна, но не до конца понимаем, как именно.
Третье открытие: геном — не статический текст, а динамическая система. Мы знали о мутациях, но не ожидали, что одна и та же последовательность может кодировать разные белки за счёт альтернативного сплайсинга (один ген — несколько вариантов мРНК). Оказалось, что около 95% человеческих генов подвергаются альтернативному сплайсингу, что многократно увеличивает разнообразие белков. Один ген DSCAM у дрозофилы может производить более 38 000 вариантов белка. У человека тоже есть гены с сотнями вариантов.
Что мы не нашли: генетического детерминизма
Самое важное разочарование: почти не нашлось «генов для» сложных признаков. Мы ожидали, что найдём «ген интеллекта», «ген шизофрении», «ген гомосексуальности». Реальность: такие признаки, как рост, интеллект, риск депрессии, предрасположенность к ожирению, определяются не одним геном, а сотнями и тысячами генов, каждый из которых вносит крошечный вклад. Это называется полигенностью. Например, рост человека примерно на 80% наследуется, но за него отвечают более 700 генетических вариантов, каждый из которых добавляет или убавляет миллиметры. Интеллект наследуется на 50–80%, но в геноме найдены тысячи вариантов, каждый с эффектом в доли балла.
Исключения — моногенные болезни, вызванные мутацией в одном гене: муковисцидоз, фенилкетонурия, болезнь Хантингтона, серповидноклеточная анемия. Их причина ясна, и генная терапия (о которой в подглаве 4.6) уже работает. Но большинство распространённых заболеваний (диабет 2 типа, гипертония, рак, шизофрения) — полигенные и многофакторные: генетика даёт предрасположенность, но реализуется она во взаимодействии со средой, образом жизни, случайностью.
Ещё одно «не нашли»: «ген человека» как таковой. Мы ожидали, что в геноме есть что-то уникальное, что делает нас людьми — какой-то ген или набор генов, отсутствующий у шимпанзе. Да, есть около 20 генов, специфичных для человека (например, ген, связанный с развитием неокортекса). Но в основном различия между нами и шимпанзе не в наличии/отсутствии генов, а в регуляции их экспрессии: какие гены когда и в каких клетках включаются. Шимпанзе и человек имеют почти одинаковый набор генов, но они по-разному используются. Это как иметь одни и те же ноты, но играть разные мелодии.
Парадокс: сложность не в количестве генов
Как получается, что человек при таком небольшом количестве генов (всего в 2–3 раза больше, чем у мухи) обладает сложнейшим мозгом, языком, культурой? Ответ: дело не в количестве генов, а в сложности их взаимодействия. Геном — не список деталей, а сеть с обратными связями. Один и тот же ген может участвовать в десятках процессов в разных тканях в разное время. Гены регулируют друг друга, образуя каскады. Эпигенетические метки (о которых следующая подглава) включают и выключают гены в ответ на среду.
Это похоже на архитектуру: не количество кирпичей определяет сложность здания, а то, как они соединены. Геном человека — это чертёж с высокой степенью связности и модульности. Именно поэтому мутация в одном гене может иметь множественные эффекты (плейотропия). Именно поэтому генетически модифицированные организмы (например, мыши с «человеческим» геном языка) не начинают говорить — нужна целая сеть изменений.
Что мы ожидали vs что получили: таблица идей
Неожиданные находки
Проект «Геном человека» принёс и сюрпризы. Один из них — горизонтальный перенос генов от бактерий к человеку. Оказалось, что около 100 генов нашего генома попали туда из бактерий сравнительно недавно (по эволюционным меркам), включая гены, участвующие в метаболизме жирных кислот. Мы — мозаика.
Другой сюрприз — количество псевдогенов (нефункциональных копий генов). Их около 13 000 — почти столько же, сколько функциональных генов. Это «окаменелости» эволюции: когда-то работавшие гены, которые сломались, но не были удалены. Некоторые из них могут приобретать новые функции (эволюция «из мусора»).
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «Литрес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.