Аз, буки, веди... гены

наука

Аз, буки, веди… текст: Алексей Графф

Гены Самым большим достижением в биологии последних десятилетий, безусловно, можно считать появление и развитие генетики, а также раскрытие с ее помощью молекулярной природы наследственности. Теперь уже слабо верится, что еще недавно эту науку называли «продажной девкой империализма». В наше время генетика не только получила законный статус, но и удостоилась максимального количества научных премий, в том числе Нобелевских.

34 | № 15* ноябрь 2010

наука – Как умер Мичурин?

– Да вот полез на березу за вишней, тут его упавшим с сосны арбузом и прибило. Анекдот

Б

иотехнологии издревле стоя‑ ли на службе человека. К ним можно отнести еще шумерские опыты по культивации расте‑ ний, изготовлению хлеба и пива или же ферментации сыров. Можно также вспомнить другой исторический факт: почти за полтысячелетия до нашей эры китайцы для обезболивания уже ис‑ пользовали антибиотики, извлеченные из плесени на соевых бобах. А в XIV веке на территории Аравии выращивали ис‑ кусственно зачатых селективных араб‑ ских скакунов.

Сквозь заросли гороха

Однако первыми шагами на пути к со‑ временной генетике мы обязаны ав‑ стрийскому монаху Грегору Менделю. Именно он, заинтересовавшись про‑ цессом гибридизации растений, стал проводить в монастырском саду опы‑ ты на горохе и сформулировал законы, объясняющие механизмы наследова‑ ния. Правда в конце XIX века общество не интересовалось какими‑то нуклеи‑ новыми кислотами и глупым горохом. О Менделе вспомнили только в начале прошлого века, когда с развитием пред‑ ставлений о генах была осознана вся важность сделанных ученым выводов (после того как ряд других светил не‑ зависимо друг от друга заново открыли уже выведенные им законы). Более трех десятилетий спустя датский биолог Вильгельм Иогансен назвал еди‑ ницы наследственности генами (от греч. genos – род, происхождение). Позже американец Томас Морган выдвинул хромосомную теорию наследственно‑ сти, озвучив мысль о том, что передачу информации в клетке осуществляют хромосомы, содержащие гены. А то, что вся наследственная информация записана на определенные носители, было установлено группой исследова‑ телей во главе со специалистом по муш‑ кам-дрозофилам Освальдом Эвери. И носителями этими оказались хорошо знакомые нам сегодня ДНК и РНК. Это открытие стало поистине спринтерским рывком в будущее.

как устроена жизнь. И небезызвестное клонирование, вероятнее всего, толь‑ ко первая ступень к чему‑то большему, значимому, весомому. По-простому это можно описать как цикл экспериментов с кодовым названием «Как из набора для биохимических опытов сотворить жизнь». Такая себе лабораторная задач‑ ка для ученого-творца. Постепенно получение информации о собственных генетических особенно‑ стях для каждого из жителей нашей пла‑ неты превращается из научно-фанта‑ стической перспективы в повседневную реальность. Что подтверждает и судьба американки Джессики Коллинз, по‑ явившейся на свет в штате Вирджиния, но ставшей знаменитой еще до своего рождения. Первый ребенок в мире, чей

пол был заранее запрограммирован по желанию родителей, положил нача‑ ло дизайнерскому направлению в ин‑ дустрии деторождения. В перспективе это может дать возможность выбирать для своего чада цвет глаз, волос, фор‑ му носа и рост. А еще – до рождения предсказывать, к каким наследствен‑ ным заболеваниям будет предрасполо‑ жен человек, какие меры профилактики и лечения могут быть приняты. Вскоре, вероятно, можно будет получить и опре‑ деленные рекомендации по выбору про‑ фессии, а также установить, какая дея‑ тельность будет связана с повышенным риском для каждого отдельно взятого индивида. А ведь еще совсем недавно природа сама занималась сортировкой челове‑

Каждая ядросодержащая соматическая клетка человека содержит 23 пары линейных хромосом

Гены

Хромосомы

Природный баланс

С тех пор работы в этой области не пре‑ кращались, постепенно подталкивая уче‑ ных к целостной расшифровке челове‑ ческого генома. К слову, геном, нередко называемый «книгой жизни», представ‑ ляет собой совокупность всех генов орга‑ низма, его полный хромосомный набор. Расшифровать его код – значит понять,

Основа

Нить ДНК

№ 15* ноябрь 2010

| 35

наука

В перспективе благодаря дизайнерскому направлению в индустрии деторождения родители смогут выбирать для своего чада цвет глаз, волос, форму носа и рост чества по своему усмотрению, исходя исключительно из способности людей к выживанию. Так, всего столетие на‑ зад половина Америки и Европы по‑ легла от испанского гриппа, потому что не было противовирусных препа‑ ратов и врачи не могли остановить эпи‑ демию. Несметное количество женщин умирало во время родов. При этом так‑ же погибали слабые и недоношенные младенцы. Сейчас медики научились спасать многих генетически больных

детей и даже пятимесячных новорож‑ денных, которые раньше рассматрива‑ лись врачами как выкидыши. Среди бо‑ лезней, с которыми ученые научились бороться, – чахотка, чума, холера, тиф. Человечество прогрессировало в своих научных открытиях и в результате по‑ лучило… генетически нестабильное по‑ томство, зависимое от многих факторов и зачастую не способное существовать без медицинского вмешательства. Смо‑ жет ли обычный, среднестатистический городской житель начала XXI века про‑ жить в естественных условиях, если лишить его возможности использовать современные лекарства и средства за‑ щиты от насекомых, змей, зверей? Во‑ прос скорее риторический.

Генный алфавит

Наиболее глобальной из всех между‑ народных научных биологических программ последнего времени можно считать проект по расшифровке гено‑ ма человека, главной целью которого было определить последовательность и идентифицировать около 20‑25 ты‑ сяч генов в человеческом геноме. Он стартовал в конце 80‑х годов минувше‑ го века по инициативе Национально‑ го института здоровья США. Возглавил проект нобелевский лауреат Джеймс Уотсон. Одновременно с такого же рода идеей выступил российский академик Александр Баев, благодаря чему про‑ 36 | № 15* ноябрь 2010

грамма «Геном человека» была принята и в Советском Союзе. Позже к ней под‑ ключились другие страны. Совместные координированные исследования стали проводиться под эгидой международ‑ ной организации HUGO (Human Genome Organisation). На работу, осуществлен‑ ную этим мировым консорциумом, было потрачено более трех миллиардов дол‑ ларов. Проект поставил сверхзадачу: сек‑ венирование (то есть определение первичной последовательности) 95 % ДНК. Исследователи не только достиг‑ ли цели, но и превзошли собственные ожидания, секвенировав 99,99 % че‑ ловеческой ДНК. В переносном смыс‑ ле это означает, что в открытой нами странной и непонятной книге жизни мы, хоть и с трудом, но можем уже на‑ звать буквы. При этом до прочтения слов еще далеко. Не говоря уже о том, что эти слова нужно связать в предло‑ жения, а предложения – в осмысленную историю. До начала расшифровки гено‑ ма, можно сказать, человечество даже не совсем осознавало, что, собствен‑ но, пытается прочесть. После создания сводной карты оно, как минимум, овла‑ дело ключом к шифру. Осталось совсем чуть‑чуть – правильно его применить. Ведь часто упускаемой из виду целью проекта было, в том числе, исследова‑ ние этических, правовых и социальных последствий расшифровки генома. Важ‑ ность этих вопросов очевидна. Прежде чем они станут почвой для каких‑либо разногласий, необходимо найти наибо‑ лее подходящие решения.

Работа над ошибками

Параллельно с развитием биотех‑ нологий формировалась и напрямую с ней связанная наука – биоэтика. Ее возникновение обусловлено, прежде

наука Хотя Долли и стала самой известной овцой в истории науки, а ее чучело было выставлено в Эдинбургском королевском музее, с этической стороны эксперимент вряд ли можно назвать удачным

Супергерои поневоле

Создатели ДНК-портретов Адриан Саламунович и Назим Ахмед

всего, достижениями и успехами ген‑ ной инженерии. Главный вопрос, возни‑ кающий при рассмотрении этой темы, можно сформулировать так: допусти‑ мо ли с точки зрения моральных норм вмешательство в генотип человека? Проблема, исходя из необходимости ле‑ чения наследственных болезней, весь‑ ма актуальна. При этом не стоит забы‑ вать и о будущих поколениях, которые не должны расплачиваться собственным здоровьем за недостатки и ущербность своего генома. Заболевания на генном уровне, как уже отмечалось, нередко обуслов‑ лены развитием цивилизации. И страш‑ но не то, что человечество не желает отказываться от определенных техно‑ логий, несущих комфорт и материаль‑ ные блага, а то, что оно очень резко де‑ градирует и отдаляется от естественной среды обитания. Поэтому немудрено, что в ближайшей перспективе послед‑ ствия научно-технического прогресса могут отрицательно сказаться в целом на организме человека. Развитие атом‑ ной энергетики, получение синтезиро‑ ванных химических соединений, ис‑ пользование гербицидов в сельском хозяйстве и выращивание генетически модифицированных растений – все это создает новую природную среду, кото‑ рая вызывает у человека мутационные процессы, многие из которых как раз

и проявляются в виде наследственных болезней и аномалий. Необходимость терапии наследствен‑ ных болезней или, как мы привыкли выражаться, исправления «ошибок природы», как раз и вынуждает нас обра‑ щаться к генной инженерии. Однако ни‑ кто не может дать гарантии того, что она не будет использована во вред человеку, как это произошло со многими откры‑ тиями в области физики, химии и дру‑ гих наук. Да, цели генной инженерии гуманны. Но, вспомним, ведь и откры‑ тие атома изначально не предполагало угрозу атомной войны или Чернобыль. Иными словами, возникает дилемма: или дать миру новые источники тревог, так или иначе связанные с покушени‑ ем на свободное развитие личности, или затормозить прогресс. Мысль о воз‑ можности манипулирования сознанием людей настораживает: то, чего раньше добивались путем социально-политиче‑ ского, идеологического, педагогическо‑ го и других форм воздействия, сейчас может происходить на уровне генетики. При этом на другой чаше весов – огра‑ ничение процесса познания вообще. Вопрос, какая из чаш перевесит, оста‑ ется открытым. Неоспоримо только то, что стабилизировать геном и генофонд человека возможно только в условиях благоприятной природной и социальной среды. А это уже в наших силах.

Как известно, генная инженерия занимается изменениями биологической системы как человека, так и животного. Одной из первых генетических жертв была белтсвильская свинья. Предполагалось, что это будет супермясная порода – для того чтобы животное росло быстрее и было толще, ученые ввели в его ДНК человеческий ген роста. А вырастили они большую свинью, больную хроническим артритом, не умеющую ходить и передвигающуюся ползком. Позже ученые-генетики создали гигантскую мышь, которая в два раза превосходила по размерам и весу обыкновенных грызунов. Введение человеческого гена в ДНК мыши привело к быстрому росту раковых клеток и, как следствие, к смерти. Еще более странные опыты проводились над коровами – в частности, над бельгийской голубой. Ей был введен ген, отвечающий за увеличение мышечной массы, что позволило выводить больших по размеру телят. У коров, рожденных в результате такого эксперимента, бедра оказались тоньше, а таз – уже, чем у обычной буренки. Поэтому и без того непростой процесс родов для таких животных стал настоящей пыткой. Да и прославившейся овечке Долли, первому теплокровному животному, рожденному путем клонирования, повезло не больше. На протяжении всех шести с половиной лет своей жизни она страдала артритом вкупе с прогрессирующим заболеванием легких. Почему ее, собственно говоря, и усыпили. И хотя Долли стала самой известной овцой в истории науки, а ее чучело было выставлено в Эдинбургском королевском музее, с этической точки зрения эксперимент вряд ли можно назвать удачным. Сотни клонированных овец, которых даже называли похожими именами (Полли, Молли и т. д.), постигла та же участь, что и тезку грудастой кантри-певицы Долли Партон.

№ 15* ноябрь 2010

| 37