Сигрид Братли – Человек будущего. Как биотехнологическая революция касается каждого из нас? (страница 2)

Этот принцип применим не только к вам, но и ко всей жизни на Земле. Чтобы понять, как это работает, нам нужно пройти ускоренный курс генетики.

Хотя ДНК – это форма кода, она не содержит нулей и единиц. ДНК состоит из химических оснований аденина, гуанина, цитозина и тимина – сокращенно А, Г, Ц и Т. Вы унаследовали 3 миллиарда пар таких оснований, связанных между собой длинными нитевидными цепями, от каждого из ваших родителей. Результатом стал ваш геном – уникальный исходный код. Это и есть ваш сценарий. У каждой из ваших клеток есть своя копия этого сценария – в целом, огромное множество ДНК. Если растянуть ДНК из одной клетки, длина нити составит около двух метров. Если взять всю ДНК из 37 триллионов клеток, составляющих ваше взрослое тело, и связать в одну длинную нить, эту нить можно обернуть вокруг земного шара 2,5 миллиона раз.

То, что вся эта ДНК тем не менее умещается в ваших клетках, объясняется чрезвычайно эффективной упаковкой. Нити ДНК смотаны в компактные клубки, которые мы на профессиональном языке называем хромосомами. В каждой клетке содержится вся ДНК, а именно – два метра цепи ДНК, представляющей собой двойной набор из 3 миллиардов пар химических оснований, упакованных в 46 клубков. Они расположены внутри ядра клетки, диаметр которого составляет примерно одну десятую часть толщины волоса. Насколько компактно упакована ДНК? Представьте, что вам нужно упаковать всю одежду из 300 до отказа набитых чемоданов среднего размера в багажник универсала Volvo. Даже самые целеустремленные родители младенцев не могут добиться такой компактности, когда необходимо собрать вещи для пятинедельного летнего отдыха на даче.

Таким образом, огромное количество кода ДНК содержит рецепт того, как вы стали именно вами. И приложения, определяющие, как должны вести себя ваши клетки, называются генами. У нас их около 23 000, что, вероятно, немного больше, чем количество приложений в вашем телефоне.

Когда вы нажатием активируете приложение на телефоне, код преобразуется в электрический сигнал, заставляющий телефон реагировать. Ген работает несколько иначе. Когда активируется ген, генетический код используется как инструкция для создания молекул, как правило – белков, влияющих на клетку. Белки выполняют множество функций. Некоторые из белков являются важным строительным материалом, заставляющим клетку принимать определенную форму, например длинных нервных клеток, простирающихся от нижней части позвоночника до больших пальцев ног. Другие белки действуют как сигнальные вещества, например гормоны, заставляющие вас покрываться прыщами в подростковом возрасте или вызывающие эйфорию, если вы недавно влюбились. Третьи важны для биохимических реакций, например для расщепления вашего обеда на питательные вещества, необходимые организму, или для сокращения мышц при подъеме по лестнице.

Это лишь несколько примеров всех комплексных процессов, которыми управляют и на которые влияют ваши гены. Гены контролируют ряд дополнительных функций и особенностей, обеспечивая при этом базовую работу вашего тела и поддержание его в рабочем состоянии. Таким образом, гены делают вас совершенно уникальным индивидуумом и одновременно неразрывно связывают вас со всей остальной жизнью на Земле.

Подавляющее большинство ваших генов управляют базовыми процессами, такими как деление клеток или копирование ДНК. Код в этих ваших так называемых управляющих генах практически идентичен соответствующему коду во всех других живых организмах, от дрожжей и бананов до утконосов и орангутангов. Причиной является то, что ошибки в этих генах часто имеют катастрофические последствия. Если исходный код в приложениях для деления клеток хоть ненамного отклонится от стандарта, организм уже никогда не станет чем-то бо́льшим, чем единственная клетка, и спустя недолгое время погибнет. Без этих генов жизнь на Земле в итоге перестала бы существовать.

Тем не менее то, что вы не дрожжи или банан, объясняется тем, что у вас также есть много генов, делающих вас человеком. То, что у вас есть зрительные нервы и кожа, что вы можете испытывать радость и любовную тоску, является результатом непрерывного обновления программного обеспечения на протяжении миллиардов лет. Эти обновления совершаются из-за того, что в исходном коде постоянно происходят случайные изменения, так называемые мутации в ДНК, среди прочего – от солнечного УФ-излучения или когда нить ДНК запутывается во время деления клетки. Чаще всего такие изменения не имеют большого значения, поскольку существенно не влияют на функцию генов. Иногда ошибки в исходном коде мешают правильной работе генов, так что организм быстро отсеивается в безжалостной борьбе за существование. В любом случае исходная версия программы остается самой распространенной.

Однако кое-где изменения, напротив, дают конкурентное преимущество, повышающее шансы выжить и иметь детей. Возможно, небольшое изменение исходного кода в одном гене приведет к тому, что вы станете более устойчивым к коронавирусу или другим опасным инфекционным заболеваниям, или же сделает вас более привлекательным для потенциального партнера. Тогда эта новая и улучшенная версия программного обеспечения будет передана следующему поколению и будет чаще встречаться у вашего вида по сравнению с предыдущей версией. Это те самые изменения в ДНК, которые заставляют нас развиваться и адаптироваться к окружающей среде. Со временем каждое поколение потомков будет все больше отличаться от предков и родственников с других ветвей генеалогического древа, потому что все они живут в разной среде. Это мы называем эволюцией.

Если посмотреть на ваше генеалогическое древо примерно 75 миллионов лет назад, мы найдем общего предка с мышами. У вас около 90 процентов общих генов с мышами, а их предок – относительно юный парнишка по стандартам эволюции. За 75 миллионов лет гены не успели так уж сильно измениться. Для сравнения: у вас «всего» 50 процентов общих генов с бананами, а возраст почтенного общего предка – 1,5 миллиарда лет. Учитывая эту логику, возможно, неудивительно, что вы генетически более чем на 99,9 процента совпадаете со своим соседом. У вас обоих есть зубы, адаптированные к диете, состоящей как из мяса, так и из растений, и способность плакать, если происходит что-то печальное. Но есть и различия. Может быть, вы – один из тех, кто изо всех сил пытается найти обувь достаточно маленького размера и с трудом дотягивается до багажной полки в поезде, в то время как длинноногий сосед платит за дополнительное пространство для ног, чтобы иметь возможность удобно сидеть. Может быть, вам нравится нежиться в постели до полудня, в то время как сосед заканчивает ежедневную тренировку еще до рассвета. Может быть, вы думаете, что скумбрия в томатном соусе – лучшее, что предлагает норвежская кухня, а ваш сосед едва ли покормит ей кошку. Все люди на Земле практически идентичны с генетической точки зрения, и в то же время все мы совершенно уникальны. Но как могут дети одних и тех же родителей выглядеть совершенно по-разному и что на самом деле происходит, когда вы наследуете улыбку отца и мамину страсть к судоку?

Вам когда-нибудь говорили что-то вроде: «У тебя глаза отца» или «Когда ты улыбаешься, ты точь-в-точь твоя мать»? Объяснение отчасти кроется в генах, которые вы унаследовали от родителей. По некоторым признакам преобладают гены мамы, по другим – папы. Многие из ваших качеств представляют собой своего рода смесь. Но и окружение может многое сказать о том, каким вы станете.

Чтобы проиллюстрировать, насколько сложна биология, мы можем начать со вкуса, но не с того, который определяет вашу манеру одеваться, а с восприятия того, что вы кладете в рот. Вкус определяется множеством различных факторов, как генетических, так и факторов окружающей среды. Начнем с генетики. На вашем языке около 7000 вкусовых луковиц, каждая из которых состоит примерно из 100 клеток. На поверхности каждой из этих клеток находится ряд белков, называемых рецепторами, которые действуют как приемники для молекул вкуса в пище, которую вы едите.

Какими именно рецепторами располагают ваши клетки, как они устроены и сколько их у вас, определяется вашими генами. Если вы считаете, что брокколи и брюссельская капуста отвратительны на вкус, вы, вероятно, унаследовали варианты генов, настраивающих рецепторы на бо́льшую чувствительность к горьким веществам, чем рецепторы того, кому такие овощи кажутся вкусными. Гены также влияют на то, насколько сильно вы любите сладкое, соленое, кислое или умами. Вашей чувствительностью к различным вкусам управляют совместно множество генов. Например, нам известно около тридцати генов, влияющих на восприятие горького вкуса, и, вероятно, их даже больше.

Тот факт, что у вашего брата или сестры могут быть совершенно другие вкусовые предпочтения, чем у вас, может быть связан с тем, что при возникновении половых клеток вашей матери и отца генные карты перетасовались по-другому. Ведь генетическая изменчивость посредством различных случайных комбинаций генов – это способ природы получить как можно больше переменных в великом эксперименте, называемом эволюцией. А с эволюционной точки зрения вкус имеет значение. Например, те, кто был чувствителен к горькому вкусу, имели серьезное преимущество в давние времена. Горькие вещества часто были признаком ядовитости растения. Таким образом, у тех, кто держался от них подальше, было больше шансов выжить и передать свои гены следующему поколению. И следующее поколение уже было избавлено от «горького» опыта, поскольку руководствовалось заранее запрограммированным отвращением к таким растениям.