Генетики испытали сравнимый по силе шок, когда обнаружили, что человеческий геном состоит не из 120, а только из примерно 25 тысяч генов. Более 80 % предполагавшихся и необходимых генов не существует! Пропавшим генам было суждено наделать больше шума, чем исчезнувшим восемнадцати минутам на никсоновских пленках
[14]. Концепция «один ген – один белок» была в числе краеугольных камней генетического детерминизма. И коль скоро проект «Геном человека» опроверг эту концепцию, то нашим теориям о функционировании жизни прямая дорога на свалку. Теперь уже невозможно верить в то, что генные инженеры сравнительно легко сумеют разрешить все наши биологические проблемы. Столь малое количество генов попросту не в состоянии нести всю ответственность за такие сложные явления, как человеческая жизнь и наши болезни.
Центральная Догма, также называемая Первенством ДНК, определяет направление потока информации в биологических организмах. Как указано стрелками, поток движется только от ДНК к РНК, а затем к белку. ДНК представляет собой долговременную память клетки, передаваемой из поколения в поколение. Нестабильная копия молекулы ДНК, т. е. РНК, является активной памятью, которая используется клеткой в качестве физической матрицы при синтезе белков. Белки являются молекулярными строительными блоками, которые создают структуру клетки и обеспечивают ее поведение. ДНК играет роль «источника», который управляет спецификой белков клетки, отсюда следует концепция Первенства ДНК, что буквально означает «первопричину».
Возможно, сказанное покажется вам чем-то вроде заявления Цыпленка Цыпы о том, что ему на голову упал кусочек неба
[15], но я бы попросил вас не торопиться с подобным отношением. Не только Цыпленок – огромные Орлы говорят то же самое. Коснувшись в связи с удивительными результатами проекта «Геном человека» проблемы сложности строения человеческого организма, один из ведущих генетиков мира, лауреат Нобелевской премии Дэвид Балтимор отметил:
«Если только человеческий геном не содержит множества генов, не выявленных нашими компьютерами, то безусловная сложность человека по сравнению с растениями и червями не может быть достигнута за счет использования большего числа генов. Понимание того, откуда все-таки берется наша сложность – колоссальное разнообразие моделей поведения, способность к сознательным поступкам, великолепная координация в пространстве, точно выверенная подстройка к изменениям внешней среды, обучаемость, память… – можно не продолжать, верно? – остается задачей будущего».
По словам Балтимора, результаты проекта «Геном человека» побуждают нас рассматривать другие идеи по поводу управления жизнью. «Понимание того, откуда все-таки берется наша сложность… остается задачей будущего». Небо все-таки падает.
Результаты проекта «Геном человека» заставляют также пересмотреть наши генетические взаимоотношения с другими организмами биосферы. Мы больше не имеем права ссылаться на гены, объясняя, почему человек стоит на вершине эволюционной лестницы. Как оказалось, по общему количеству генов человек не так уж и отличается от примитивных организмов. Возьмем для примера три наиболее изученных объекта генетических исследований: микроскопического червя-нематоду Caenorhabditis elegans, плодовую мушку-дрозофилу и лабораторную мышь.
Примитивный червь Caenorhabditis представляет собой идеальный объект для изучения роли генов в развитии и поведении. Этот быстро растущий и хорошо размножающийся организм имеет четко структурированное тело, состоящее ровно из 969 клеток, и незамысловатый мозг, состоящий примерно из 302 клеток. Несмотря на это, Caenorhabditis обладает уникальным поведенческим репертуаром и, что самое главное, хорошо поддается генетическим манипуляциям. Геном червя Caenorhabditis состоит примерно из 24 тысяч генов. А человеческое тело, состоящее из пятидесяти с лишним триллионов клеток, содержит лишь на чуть больше тысячи генов, чем этот незатейливый беспозвоночный червь!
У плодовой мушки-дрозофилы, еще одного излюбленного объекта исследований, насчитывается 15 тысяч генов. Иными словами, будучи гораздо более сложным организмом, плодовая мушка содержит на 9 тысяч генов меньше, чем примитивный Caenorhabditis. А если говорить о мышах и людях, то нам стоило бы лучше думать о грызуне – или же смирить свою гордыню: осуществлявшиеся параллельно проекты по определению геномов человека и мыши обнаружили, что у обоих количество генов приблизительно одинаково!
Кое-что из азов клеточной биологии
Вообще-то ученые и раньше должны были бы заметить, что гены не могут управлять нашей жизнью. По определению, управляющий физиологией и поведением организма орган – это его мозг. Так что же, ядро с его ДНК – это мозг клетки? Если такое предположение верно, то удаление клеточного ядра (эта процедура называется энуклеацией) должно привести к мгновенной смерти клетки.
Итак, для ключевого эксперимента… маэстро, барабанную дробь…
Исследователь берет нашу упрямую клетку и укладывает ее на микроскопический операционный стол. При помощи микроманипулятора он заносит над клеткой похожую на иголку микропипетку и ловким движением вводит ее в заполненное цитоплазмой нутро. Ядро клетки аккуратно всасывается в пипетку, после чего выводится наружу. «Мозг» нашей несчастной жертвы извлечен.
Но постойте! Что же это такое, в самом деле… клетка по-прежнему жива!
«Рана» в клеточной стенке затянулась, и клетка, словно пациент после операции, понемногу приходит в движение. Вот она уже снова на ногах… ну хорошо, хорошо – на псевдоподиях… и бодро покидает поле зрения микроскопа, полная надежды никогда больше не встречаться с этими вивисекторами.
Подвергнутые энуклеации, многие клетки способны прожить еще до двух и более месяцев без всяких генов. Причем они вовсе не напоминают беспомощные комки цитоплазмы – нет, они активно поглощают и переваривают пищу, поддерживают согласованное функционирование своих физиологических систем (дыхательной, пищеварительной, выделительной, двигательной и т. д.), сохраняют способность общаться с другими клетками и должным образом реагировать на внешние раздражения.
Конечно, энуклеация не остается совсем уж без последствий. Лишенные генов, такие клетки не могут ни делиться, ни воспроизводить какие-либо белковые составляющие, которых они лишаются вследствие обычного старения и износа цитоплазмы. Неспособность заменить дефектные цитоплазматические белки порождает механические дисфункции, из-за которых клетка, в конце концов, погибает.
