Эти крестоносцы-генетики мнят себя апостолами новой эры просвещения. Редукционистского просвещения. Гены, полагают они, – просто компьютерная программа человека. Хороший программист может прочесть код и предсказать, что сделает программа, а мы способны смотреть на гены и точно понять, чем заболеем и, возможно, даже какие эмоции испытаем.
Проблема в том, что это нереально. Гены говорят нам, что может произойти, но не объясняют, как это произойдет и произойдет ли вообще. Увлечение генетическими технологиями и их финансирование – очередной тупик медицины, кроличья нора редукционизма, которая не приближает нас к профилактике и лечению хронических заболеваний.
Генетическая сложность и редукционизм
Как и диетология, генетика невообразимо сложна, но общество об этом не знает. Многие считают, что гены – относительно стабильные единицы, благодаря которым мы выглядим, функционируем и ведем себя определенным образом. На самом деле все куда интереснее.
Когда я жил на ферме, у нас с братьями, Джеком и Роном, было по комбайну – большой машине, на которой мы ездили по полю и собирали зерно (чтобы помочь отцу заработать на наше образование). В те дни комбайны были так же сложно устроены, как и любая другая машина. Я уже забыл, сколько ремней и блоков в них было, но отлично помню 103 узла, которые требовалось смазывать перед началом работы. Для меня это было чудо инженерной мысли, воплощение упорядоченной сложности. Но тогдашние машины являлись только предвестниками будущих чудес: больших самолетов, огромных океанских лайнеров, телевидения («радио с картинкой»), спутников и космических станций, приборов и систем связи, искусного лабораторного оборудования и, наконец, ПК. Чудесные машины, чудесные умы! Но, как бы ни впечатляла сложность и гармония этих достижений инженерии и техники, они бледнеют перед микрокосмом молекулярной генетики.
Краткий урок генетики
Как вы, может быть, помните из школьных уроков биологии, ДНК – длинная цепь, состоящая из двух параллельных лент, которые слегка свиты и формируют двойную спираль. «Хребет» ДНК образован перемежающимися соединенными между собой молекулами сахаров и фосфатов (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Молекула ДНК
Вдоль лент в точной последовательности располагаются содержащие азот основания, каждое из которых прикреплено к дезоксирибозе. Их четыре: аденин (A), тимин (T), гуанин (G) и цитозин (C). Они обращены внутрь молекулы к противолежащим основаниям и связывают ленты друг с другом. Аденин и тимин имеют химическое сродство друг с другом и образуют пары оснований; то же касается гуанина и цитозина.
Молекулы ДНК невообразимо длинны, и последовательности оснований уникальны у всех без исключения людей, когда-либо живших на нашей планете. Поскольку основания – как буквы алфавита, из них складываются «слова», образующие огромный массив информации
{72}.
Уникальная цепочка ДНК разделена и упакована в 23 пары хромосом, расположенных в ядрах всех 100 трлн клеток нашего организма (каждая из которых так мала, что уместилась бы на кончике иглы). Клетки используют ДНК как план работы. Основания пар хромосом (всего около 3 млрд) сгруппированы в гены (их около 25 тыс.). Ген может иметь от 100 до нескольких миллионов оснований и управляет образованием уникального белка.
Однако гены транслируются в белок не непосредственно, а через промежуточное образование – рибонуклеиновые кислоты (РНК), последовательности оснований, отражающие ленту ДНК (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Процесс экспрессии ДНК с образованием активного белка (например, фермента)
На заре генетических исследований ученые верили в гипотезу «один ген – один белок»: каждый ген отвечает за экспрессию единственного белка. Если есть 25 тыс. генов, то должно быть 25 тыс. белков. Однако поздние работы ясно показали, что гипотеза слишком упрощена. В частности, для создания одного белка может требоваться более одного гена, так как некоторые белки состоят из нескольких цепочек аминокислот, каждая из которых создается на основе своего гена. Число возможных белков и их комбинаций невозможно оценить, и уже здесь сложность выходит далеко за пределы возможностей человеческого разума.
Но есть и другая загвоздка. Хотя все клетки организма содержат идентичный генетический шаблон, они выполняют разные функции. Клетки печени по форме и функции очень отличаются от нейронов и клеток внутренней поверхности кишечника. Их структурные и функциональные различия зависят исключительно от того, какой сегмент ДНК подвергся экспрессии в данной клетке. Процесс выбора из 3 млрд оснований прекрасно показывает природу в работе.
Сравнительно короткие сегменты последовательности ДНК – гены – транскрибируются в последовательности РНК, которые транслируются в последовательности аминокислот, используемых для синтеза белков. Эти белки обеспечивают работу клетки, будучи ферментами, гормонами и структурными единицами. ДНК выполняет свою миссию именно благодаря активности белков.
Это проявление предназначения – экспрессия генов – осуществляется с помощью ряда ужасно сложных, но очень упорядоченных процессов. Чтобы прояснить и понять их, ученые их упрощают, рассматривая дискретные с виду стадии или события, происходящие одно за другим. Такое упрощение полезно, так как позволяет изучать и визуализировать подробности каждого этапа, но не совсем достоверно. В реальности все очень взаимосвязано и сливается в практически непрерывный поток сопряженных действий.
