Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни - Мартин Модер

Эволюция заключается в том, что ДНК детей немного отличается от ДНК их родителей новыми комбинациями генов и спонтанными мутациями.

Если существующие в потомстве варианты генов полезны для выживания, они передаются дальше. Потомство, чьи гены хуже приспособлены к окружающей среде, с большой вероятностью погибнет прежде, чем сможет передать свою ДНК.

Мутация чаще приносит вред, чем пользу. Хоть в Голливуде и не хотят ничего об этом слышать, но мутация скорее приведет к развитию ракового заболевания, чем к появлению суперспособностей. Таким образом, свойства, определенные генетически, можно улучшить только в том случае, если применить к ним настойчивое давление отбора. То есть заданные условия, при которых опасная для жизни среда устраняет плохо приспособленных носителей генов. Чтобы сегодня вы имели возможность себя так прекрасно чувствовать, эволюция убила больше людей, чем Чингисхан и Дарт Вейдер, вместе взятые.

ДНК детей всегда немного отличается от ДНК родителей — в этом суть эволюции.

Обязательно ли так будет и дальше? В последние десятилетия современная медицина сняла большую часть давления отбора с нашей иммунной системы. Даже такая характеристика, как острота зрения, эволюцию уже вряд ли заинтересует, поскольку у очкариков и людей с острым зрением продолжительность жизни одинаковая. В таких областях наше культурно-технологическое развитие опередило нашу биологическую эволюцию. Здорово, конечно, что близорукие люди уже не покинут генофонд только потому, что слишком поздно заметят саблезубого тигра. Но в жизни ничего не бывает просто так, и цена, которую мы за это платим, такова, что неблагоприятные мутации, вызывающие, к примеру, ухудшение зрения или восприимчивость к определенной болезни, могут передаваться лучше, чем в прошлом. Интересно, что именно на этом этапе развития нашего вида, в тот момент, когда эволюция во многих областях работает с ручным тормозом, включенным наполовину, человечество учится целенаправленно контролировать свое генетическое развитие. Возможно, случайные мутации остаются всего лишь движущей силой в развитии вида, пока он не научится работать над своим геномом самостоятельно. Хорошо это или нет, зависит от того, насколько зрелым является общество, обладающее способностью изменять свои гены. И для чего мы используем эту способность: чтобы дарить людям долгую жизнь и крепкое здоровье или чтобы гнаться за сомнительными стандартами красоты? Независимо от того, нравится вам эта идея или нет, технически скоро будет возможно считать три миллиарда букв ДНК и решить, стоит ли передавать их потомкам в таком состоянии. Стоит задуматься над этим, пока не поздно. Так что наливайте себе чашечку ароматного чая, надевайте теплые носки и устраивайтесь поудобнее. Нам предстоит поговорить о редактировании генома.

Чтение генов.

Сложно отредактировать книгу, которую не читал. С ДНК дело обстоит точно так же, именно поэтому в 1990 году впервые начали секвенировать[10] геном[11] человека. ATGCGTGAGTC… И так далее, последовательность, состоящая из трех миллиардов букв, сформировавшаяся за миллиарды лет, как же здорово, что наконец-то удалось ее прочесть! Нить ДНК примерно в 400 000 раз тоньше человеческого волоса. Чтобы ее разглядеть, недостаточно просто надеть очки для чтения и скосить глаза к переносице. Чтобы расшифровать нашу генетическую информацию, исследователям приходилось использовать затратные, непрямые методы расшифровки.

Пришлось потратить 3 миллиарда долларов на то, чтобы более 1000 ученых после 13 лет напряженной работы могли с гордостью заявить: мы секвенировали первый человеческий геном[12].

Но чья же была первая секвенированная ДНК? Этого не знают даже сами исследователи. Генетическая информация была получена не от одного человека, а от нескольких доноров, которые анонимно предоставили образцы своей крови. Подобно порождению разнузданной сексуальной оргии, первый секвенированный геном представлял собой смесь ДНК нескольких людей, которые даже не знали друг друга. Различие генетической информации у разных людей составляет приблизительно 0,1 % от всех ее букв, а расположение генов одинаковое. Вот почему удалось составить относительно чистую последовательность букв из смеси генетической информации от разных доноров. Что же изменилось в результате преодоления этого этапа развития молекулярной биологии? Удивительно, но не многое. Знать последовательность букв в ДНК еще не значит понимать, как она работает. Целью всех приложенных усилий было создание цифрового «референсного генома». Он выступает в качестве карты ДНК, которая сообщает нам, какой ген к чему относится и из каких букв состоят отдельные отрезки. Эти данные сами по себе не лечат никаких заболеваний, но облегчают другим исследователям работу с ДНК человека и расшифровку других геномов. Референсный геном заложил основу для более совершенных методов секвенирования. Сегодня примерно за 1000 евро каждый может расшифровать свою ДНК. По сравнению с тремя миллиардами долларов, потраченных на первых порах, это сущие копейки. Вот так секвенирование генома превратилось в рутинную медицинскую услугу, и на сегодняшний день уже расшифрована генетическая информация тысяч людей. Такое огромное количество секвенированных геномов для исследователей подобно золотой жиле, оно позволяет открывать новые пути для поиска способов лечения заболеваний. Например, изучение здоровых людей с целью помочь больным.

Генетические герои.

Когда ученые хотят понять генетически обусловленное заболевание, они, как правило, действуют согласно проверенной схеме:

1. Идентифицировать у пациента основной генетический дефект.

2. Воссоздать наследственный дефект на модели системы (клеточная культура, мышь и т. д.).

3. Проанализировать механизм заболевания.

4. Протестировать способы облегчения заболевания.

5. Опубликовать результаты в серьезном журнале, получить Нобелевскую премию и стать героем любой вечеринки.

В принципе, не такой уж плохой план, который часто работает только по 4-й пункт включительно. Ну а чего вы хотели добиться, исследуя генетический дефект, запускающий развитие заболевания, на подопытном животном, которое совсем не хочет болеть? Хороню это или плохо?

Одним из таких примеров был Ринго, золотистый ретривер, родившийся в Бразилии в 2003 году. Его и других щенков из этого помета сделали носителями дефектной версии гена дистрофина [114]. Дистрофии — это белок, необходимый для мышечных волокон. Один из 5000 человек рождается с дефектом этого гена. Эти люди страдают от мышечной дистрофии Дюшенна. Первые симптомы паралича проявляются в детстве и по мере взросления приводят к летальному исходу. Собаки должны были помочь изучить это заболевание более тщательно.