ryba_barrakuda@lj .Светская беседа о геноме.

человек стал заниматься прикладной генетикой еще когда и писать-читать толком не придумал, тотчас же после перехода к земледелию и скотоводству. Он об этом, конечно, не догадывался, и наверное, не очень бы понял, если бы его далекий потомок, примчавшийся на машине времени, чтобы лично присутствовать при выведении, например, нового сорта зерна, похлопал бы его по плечу и сказал: "Молодчина! Кавайные гибридки первого поколения у тебя получились, не смотря что сам ты замызганный и в шкурах. Так держать, и вообще, постарайся, мой тебе совет, закрепить доминантные признаки в потомках!" Однако это не мешало нашему пращуру выбирать самые крупные огурцы-помидоры-пшеничные колосья и бережно хранить их с осени до весны, чтобы посеять и в следующем году собрать урожай поприличнее, повкуснее и побогаче.

Так, из поколения в поколение передавая наказ "Берегите большую капусту (морковку, кукурузу, фасоль - нужное подчеркнуть), и будет вам счастье!" наши предки медленно, но верно вывели съедобные и культурные версии всего, до чего смогли дотянуться. Точно так же обстояло дело с животными: наиболее смирных, мясистых, красивых, быстрых, выносливых - в зависимости от того, что было нужно от данного конкретного вида, скрещивали с такими же выдающимися представителями и получили целый скотный двор, а домой впридачу - собак и кошек. У этих самых-самых их самость-самость обусловливалась мутациями в генах, и для закрепления мутаций нужно было не одно поколение следить в оба, чтобы именно эти особи получали преимущества, потому как в окружающей природе совсем не факт, что чуть менее кислой ранетке жилось бы лучше, чем совсем уж кислой. Или вот, например, предкам современных чихахуа с их незарастающим родничком - проще говоря с дыркой в голове - было бы куда как сложно сохраниться в веках, если бы не подоспевшие вовремя тольтеки. Так что с той поры, как человек стал одним из самых влиятельных факторов естественного отбора для многих организмов, давать преимущества для выживания начали те характеристики, которые были нужны именно человеку, бравшему мутантов под свое крыло и защиту.

Но еще раньше человек начал прикладывать простенькие генетические принципы к себе. Так, замечая, что у братьев-сестер или матерей-сыновей, как и у отцов-дочерей, чаще появляется кривоватое и хилое потомство, особенно, если в семье уже бывали случаи кривоватости и хиловатости, наши с вами предки выработали нехитрое табу: на родственниках не жениться. В тех районах, где это табу не соблюдалось, как правило в следствие замкнутости сообщества - тут ведь хочешь не хочешь за кузена замуж пойдешь, если кузен - единственный приличный неженатый человек на всю деревню, хоть и хромой - инбридинг (близкородственные браки) приводил к закреплению в популяции нетипичных, а иногда и вредных для человека признаков. Так, например, в Замбии живет целое племя вадома, людей-страусов, обладающих всего двумя пальцами на ногах, ну максимум тремя - у самых распальцованных, или вот еще - возникновение пигмеев ученые связывают с мутацией в гене гормона роста, закрепившейся в поколениях опять же по причине близкоробственных браков.

А у цыган Южного Уэльса, живущих довольно закрытой общиной, каждый четвертый болен фенилкетонурией: мутация в гене одного из ферментов приводит к тому, что клетки не способны конвертировать аминокислоту фенилаланин в тирозин, в результате чего наступает отравление накопившимся и не переработанным фенилаланином и его производным фенилкетоном, приводящее у ребенка к судорогам, рвоте, характерному "мышиному" запаху тела и отставанию в развитии. Заболевание это рецессивное, то есть для его проявления ребенок должен обладать двумя "поломанными" генами и встречается в обычной популяции значительно реже, чем у Уэльских цыган - 1 случай на 20 000 новорожденных. (Впрочем, при всей малоприятности есть у фенилкетонурии большой плюс: если избегать продуктов, содержащих фенилаланин (достаньте-ка любую коробочку их холодильника, или к примеру, упаковку жевательной резинки и взгляните - там обязательно будет написано, содержит ли то, что вы собираетесь закинуть в рот, фенилаланин), то болезнь не развивается, или приобретает очень смягченные черты - а зависимости от того, когда был поставлен диагноз и введена строгая диета. Но мы отвлеклись.

Между прочим, не все так безрадостно: иногда закрепляются позитивные мутации. Например, есть в Италии крохотное село, где почти каждому пейзанину до ста лет дожить - как нечего делать, а фокус в том, что у кого-то лет двести назад произошла мутация, изменившая белок, отвечающий за транспорт холестерина в организме, и поэтому теперь у доброй половины жителей этой деревеньки нет даже намеков на атеросклероз в том возрасте, когда умереть от забитой атеросклеротической бляшкой артерии считается хорошим тоном во всем остальном цивилизованном мире.

Что касается неродственных болезных и горбатых, то здесь все было еще проще - выработанные веками естественного отбора вкусы наших пращуров и их представления о красоте, как правило значительно снижали шансы оставить потомство для всех, кто не дотягивал до установленных природой стандартов розовощекости, широкобедрости и пышногрудости (у дам), роста и ширины плеч (у джентльменов). Очень скоро к признакам красоты и сексуальности прибавился интеллект, который, несомненно, является одним из самых надежных факторов, обеспечивающих выживание.

Много веков спустя, спартанцы с присущей им спартанской прямотой довели идею до абсолюта: что, младенец, не повезло тебе, слабоватым родился, да еще и с пятном родимым на шее? На скалу тебя, а то и в море - будем совершенствовать род людской! За то они, разумеется, и вымерли, ибо отбор отбором, а альтруизм тоже не на помойке нашелся, его естественный отбор благословил ничуть не меньше, между прочим, чем способность у человека к восприятию красоты в ближнем своем.

А все потому, что выживание индивида - не главное, главное - выживание рода и сохранение генетической информации. Это известно даже сальмонеллам и кишечным палочкам, половина из которых в ответ на сигналы опасности, поступающие из внешней среды, совершает самоубийство или нетипичные для данного вида бактерий действия, неизбежно ведущие к гибели (например, атакует кишечную стенку, которая вообще-то сальмонелле даром не сдалась, пока эта самая сальмонелла, жила себе в несвежем яйце или в безумно прекрасной кремовой розе на именинном торте, стоящем в холодильнике), что в итоге позволяет сохранить часть популяции ценой гибели второй части. (Да, кстати, о спартанцах - я тут немного погорячилась, а ведь в последнее время поговаривают, что это Плутарх прилгнуть любил вечером на симпосионе под амфору критского винишка. В уютной обстановке таких историй нарассказывается - утром не разгребешь извиняться, вот и с лакедемонянами некрасиво вышло - с той скалы, как оказалось, только приступников и бросали, причем в возрасте старше пятнадцати лет...А вымерли они за другое.)

Но получается то, что получается: о наследственности человечество знало еще до того, как оное знание осознало и оформило в ровные абзацы учебников.

А потом пришел Мендель и посеял горох. Вообще, чистейшей души и тишайшего характера был человек - Грегор Мендель, священнослужитель из Брно, тогда именовавшегося городом Брюнном... Он несколько лет считал горох - зеленый и желтый, гладкий и морщинистый, и заметил следующее: если взять куст гороха с семенами зеленого цвета и куст гороха с желтыми семенами и опылить их между собой, то сначала у всех растений семена будут желтые. А вот если опылить растения, пророщенные из этих семян - гибридов первого поколения - то во втором поколении у четверти растений семена будут зеленые, и только у трех четвертей - желтые. Просто не горох, а недосветофор причем прекрасно иллюстрирующий законы наследования доминантных и рецессивных признаков (цвет человечьих глаз, который карий, при наличии хотя бы одного гена кареглазости и голубой только при наличии сразу двух рецессивных генов, мы уже обсуждали, с горохом - та же история: ген, кодирующий зеленый цвет семян - рецессивный, ген желтизны - доминантный, стоит хотя бы одному доминантному гену оказаться в паре - и горошина желтая, зеленой же она уродится только если от обоих родителей унаследовано по одному гену зеленосемянности). А главное, Мендель понял, что факторов (слово ген тогда еще не придумали) должно быть два - по одному от каждого "родителя".

Потом была кукуруза и ряд других растений - огород-то большой, и всюду выходили похожие пропорции наследования и проявления признаков в поколениях. Результаты своих подсчетов Мендель опубликовал в журнале "Труды естествоиспытателей города Брюнна", и генетики до сих пор рвут на себе волосы оттого, что эти публикации не попались на глаза современнику Менделя Дарвину (понимаете, банальная несудьба вышла, ну и с библиографией Дарвин не очень-то любил работать: ссылки на труды Менделя попадались ему в некоторых книгах и статьях, но ни разу Дарвину не пришло в голову заглянуть в источник). А время меж тем в науке было напряженное, и пока физики разбивали лбы и ломали копья о квант, частица он все-таки или волна, биологи вели не менее жаркие бои в очень похожем споре: они пытались разобраться, как все-таки наследуются признаки: дискретно, будучи кодируемы неким обособленным носителем для каждого признака, или же скорее смешиваясь, подобно жидкостям. Дарвин придерживался именно второй точки зрения, хотя в письмах Хаксли - дедушке тогосамогоХаксли - признавался, что иногда его одолевают сомнения - откуда берется такое разнообразие признаков, если наследование и эволюция представляют собой процесс смешения кровей с постепенным предполагаемым "размыванием" признака, растворением его в поколениях и медленным , постепенным появлением новых признаков...

Наконец, когда сменилось поколение, и труды Менделя извлекли из забвения, все встало на свои места, никто уже не сомневался в наличии факторов-геммулей-пластидул-идантов-пангенов-биофор. И не надо смеяться - все эти слова придумывали люди с воображением, но совершенно не представлявшие, что они называют, ведь на тот момент ген был совершенно абстрактной единицей, не привязанной ни к одной структуре в клетке.

Последним и самым надежным доказательством существованя генов стал опыт доктора Германа Мюллера, который открыл немного-немало мутагенез, то есть способность наследственный признаков изменяться в результате воздействия некоторых внешних факторов и веществ. Неукротимый доктор собрал несколько десятков дрозофилл в одной банке и ничтоже сумняшеся поставил банку под рентгеновский аппарат. Полученное от облученных мушек потомство - десяток покалеченных дрозофилл, означали несколько вещей: во-первых, эволюция не плавна, изменения отдельных признаков происходят скачкообразно, во-вторых, эти изменения можно индуцировать самостоятельно, не дожидаясь, пока природа приступит к новой серии экспериментов по выведению еще более приспособленных или смешных видов. Ну и в-третьих, снова подтвердился факт наличия дискретных носителей информации в клетках. Доктор Мюллер немедленно сделал заявление, что "мутации оказались не такими уж недоступными богами", после чего закрыл лавочку и отправился заниматься евгеникой. Еврей. В Германию. Во тридцатых годах двадцатого века. Оригинал, правда? Но кончилось все хорошо - он даже Нобелевскую премию получил в 1948 году, не говоря о том, что попутно объехал полмира и переругался со всеми своими коллегами - очень был темпераментный человек.

Впрочем, метод Мюллера взяли на вооружение, и скоро уже под ретгеновский аппарат стали совать все, что ни попадя, начиная плесенью и заканчивая крупным рогатым скотом. С одним и тем же результатом: мутации, неработающие белки, уродства. На некоторое время возобладала идея о том, что раз мутации проявляются изменениями в белках, значит, и носителями наследственной информации тоже являются они, родимые.

А дезоксирибонуклеиновая кислота, выделенная еще в 1869 году из гнойной повязки раненого солдата, лежала в уголке, посмеивалась и ждала своего часа. Хотя, справедливости ради нужно сказать, что ее первооткрыватель - Фридрих Мейшер - подозревал о том, что она-то и есть ключевой игрок на поле наследственности, и даже был первым, кто сравнил возможный принцип передачи информации с кодом и алфавитом, но это предположение не пошло дальше частной переписки с любимым дядюшкой.Вот и думайте теперь, что важно в науке: прозрение, случай или твердый лоб и вера в себя...

Но вернемся в двадцатый век: к 50-м годам ажиотаж вокруг белков поулегся, ДНК оставалась в тени, а в ученых головах обозначилось некоторое уныние. И тогда на сцену выступают неудавшийся орнитолог Уотсон, физик-расстрига Крик, одержимая кристаллограф Франклин и еще один физик широких взглядов - Уилкинс. Дело было так: Франклин пришла в лабораторию Королевского Колледжа, где работал Уилкинс, к тому времени изобретший микроскопию в ультрафиолетовом свете (за соседним столом, кстати, трудился человек изобретший нашевсё - электронный микроскоп - Рэнделл, он же и руководил этой самой лабораторией). "Ребята, мне бы у вас чего-нибудь поизучать," - сказала Розалинда Франклин, появившись на пороге лаборатории. "Не вопрос," - откликнулся Рэнделл, не отрывая глаз от микроскопа, - видишь рентгеновский аппарат? видишь пробирку с протеинами? Бери пробирку, засовывай в аппарат смотри дифракцию." Когда старательная девица перемеряла дифракцию на всех доступных в лаборатории протеинах, Уилкинс подкинул ей ДНК. Фотографию дифракции на кристалле ДНК, сделанную Франклин с подачи Уилкинса увидел Крик, не то случайно зашедший из своей Кавендишской лаборатории навестить друга Уилкинса, не то случайно попавший на лекцию Франклин о кристаллической структуре ДНК. Увиденным он поделился с Уотсоном, и завертелся самый бурный и эффективный брейн-сторминг, какой когда-либо видела молекулярная биология. Уже через год математически было доказано, что кристаллы, сфотографированные Франклин, формируются из спиралевидных молекул, и что там два а не три волокна, как предполагал Лайнус Полинг - папа витамина С и нобелеский лауреат, в своей статье, опубликованной незадолго до того, как все забурлило вокруг Уотсона и Крика.

А еще через год, в последний день февраля года 1953 Уотсон и Крик в стельку напились в пабе "Орел", рассказывая всякому, кто имел уши, что они "Открыли тайну жизни."
900 слов, полторы страницы в журнале Nature, один рисунок - двойная спираль, одна-единственная фотография (№51 из серии снимков ДНК-кристаллов - это посильнее шанели №5, правда?) и - беспрецедентный рывок науки вперед. Отныне ясно, что ДНК - двухцепочечная молекула, в которой четыре нуклеотида кодируют белки. Кстати, порядок подписей под исторической публикацией определили простым подбрасыванием монетки, и тем смешнее видеть, как порой заборятся современные ученые мужи о порядке авторства под статейками, которые ничего не решают.

Далее начинаются страсти по Тритемию, потому что совершенно непонятно, как читать все, что там зашифровано, и как оно преобразуется в белки. Крик сначала предполагает присутствие молекулы-посредника, и действительно, некотое время спустя будет открыта РНК, а потом придумывает в порядке рабочей гипотезы очень изящный код, шифровавший ровно 20 аминокислот. В подробности я вдаваться не стану (если интересно, спросите в комментариях, расскажу) но если бы природа подумала немного дольше, прежде чем лепить жизнь, или посоветывалась бы с Криком, то многих неприятностей можно было избежать, например, мутаций со смещенной рамкой считывания, впрочем, и к заменам такой код был бы чувствительней...

А теперь нас ждет развилка: с одной стороны неплохо было бы знать, как буквы-нуклеотиды складываются в слова белка, и которая что означает, с другой стороны нужны были методы прочтения самой ДНК. Сначала подглянем в пробирку доктору Ниренбергу. Он придумал синтезировать молекулу РНК из одного только нуклеотида - урацила (которому, как мы помним в книге ДНК соотвествует тимин - T). В итоге получилось UUUUUUUUUUUUUUUUU, и когда к этой воющей РНК подкинули аминокислот и рибосом и слегка подогрели - вуаля - фабрика заработала пободрее, чем знаменитый конвейр Форда, выдавая нагора белковую цепочку, состоящую исключительно из фенилаланина. Так стало понятно, что триплет РНК UUU кодирует не что иное, как фенилаланин. А чему комплементарен U, если он почти такой же как T, ну конечно, A. Вывод? ААА на ДНК переписывается как UUU на РНК и с РНК переписывается как фенилаланин. И дальше дело пошло с такой скоростью, что через четыре года, аккурат к 1965-му, человек мог легко переводить с ДНКового языка на белковый и обратно.

Теперь сделаем пару шагов по второй дороге от развилки, потому что переводить-то как поняли, но надо ж весь изначальный текст ДНК прочесть, а там, в человеческом геноме, этой ДНК на минуточку - мотать и мотать, варежки можно связать, шарф и носки впридачу. Что будем делать? Вот тут-то и выходит на сцену метод, который и сейчас, пережив ряд модификаций, является самым передовым и надежным, да и к тому же оказался в центре того самого обещанного ученого скандала, к которому мы подбираемся все ближе и ближе. Я говорю о секвенировании.

И давайте-ка сделаем так: сейчас все, кто тут юный молбиолог или страдает тяжелой формой любопытства - заглянут на кухню вот по этой ссылке - это специально по такому случаю написанный и задним числом размещенный пост, где можно узнать немного о принципах секвенирования и ПЦР, остальные же пусть запомнят, что автоматическое секвенирование, производимое - вы не поверите - на приборе-секвенаторе - позволяет определить последовательность нуклеотидов в ДНК (правда, для этого требуется ДНК нарезать на небольшие фрагменты), а ПЦР - своего рода ксерокс для ДНК, поскольку позволяет за полтора часа из одного небольшого фрагмента ДНК наварить миллионы таких же точно фрагментов и потом использовать их для чего угодно - от того же секвенирования до обнаружения в организме каких-нибудь бактерий или вирусов. Запомнили? Тогда идем дальше.

Мода на длинные цепочки букв, ничего не значащие на первый взгляд, но в действительности рассказывающие о изнанке вирусов, бактерий и нас самих распространилась со скоростью лесного пожара не только в науке, но и в литературе.

Вот, например, когда Майкл Крайтон писал свой знаменитый Парк Юрского периода, он не поленился вставить туда секвенцию ДНК якобы динозавра. Однако на самом деле, приведенная в книге последовательность нуклеотидов - никакой не рецепт по изготовлению динозавра, и не надейтесь, а всего-навсего цитата из ДНК бактерии. Когда это понял, полистав книгу и внимательно присмотревшись к приведенному там ДНК-овому абзацу, некто Марк Богуски - один из ведущих мировых экспертов в области биоинформатики, он обиженно надулся и высказал свое фе автору книги. Крайтон, не долго думая, попросил возмущенного биоинформатика предоставить ему какую-нибудь ДНК поинтереснее для следующей книги "Потерянный мир". И Богуски, почесав небритый подбородок, выдал на-гора смесь из генома курицы и жабы, да еще и вписал (ничего не сказав автору, разумеется) пару слов от себя, таким образом, что если бы кому-то пришло в голову синтезировать на основании этого фрагмента белок, первые буквы названий аминокислот сложились бы в классическое Mark was here. Вот вам и божественная рука, вот вам и василиск с отметиной в генах :)

Собственно, в этой шутке не все совсем уж шутка. Человеку снова захотелось заглянуть богу через плечо: ученые все сильнее ощущали тот зуд, который, видимо заставил наших предков схватиться за мастерки и в срочном порядке начать возводить вавилонскую башню.

И здесь на горизонте появляется фигура Крега Вентера человека и парохода - восхитительного одержимца, который превратил расшифровку человеческого генома в вестерн, в гонку, в острейшую борьбу, а саму молекулярную биологию в Дикий Запад, где преуспевали быстрейшие, сообразительнейшие и стрелявшие первыми. Он сразу же понял, что за автоматическими секвенаторами будущее, и обратился к Уотсону за помощью и финансированием, однако Уотсон ему отказал, напуганный амбициозностью и грандиозностью планов. Вентер плюнул на Уотсона и вообще на всех вокруг, и с двумя тысячами долларов в кармане основал The Institute for Genomic Resaerch, сокращенно TIGR, который стал тесно сотрудничать с Human Genome Sciences - частной компанией, организованной бывшим коллегой Вентера еще по Национальному Институту Здоровья - Хаселтайном . Хаселтайн пообещал влить в TIGR 70 миллионов долларов за десять лет(торговцы кирпичами тоже, наверное, горячо поддерживали мысль о вавилонской башне и продавали кирпичи со скидкой :)).

Потом Вентер придумал (и снова гениальная идея нашла своего героя в дороге - Вентер как раз летел из Японии в Штаты) секвенировать только активные гены. Для чего берем клетку, извлекаем из нее РНК - понятно же, что если ген транслируется, значит, наверняка его продукт зачем-то нужен клетке, и на основе этой РНК с помощью обратной транскриптазы делаем ДНК, запихиваем ее в другую клетку, из которой в случае чего этот ген можно запросто извлечь - так появились библиотеки комплементарных ДНК, благодаря которым в молекулярной биологии случился бум. Все как оголтелые бросились секвенировать эти штуки и искать причины нарушения работы тех или иных тканей, но Вентер успел раньше и - О, долгожданный скандал! - подал заявку в патентное бюро не на метод, не на идею, а на последовательности ДНК. Вентер решил патентовать гены. Точнее, патентовать гены решила фирма, покровительствовавшая TIGR.

Сначала ученые опешили, потом разразилась истерика. Вентера обозвали Дартом Вейдером от науки и перестали принимать в лучших домах. Более того, стали поговаривать, что секвенированные им последовательности не очень качественны, во многом неточны, и вообще, надо секвенировать все, потому что не понятно же, что важно, а что нет. И тут, на волне всеобщего возмущения, возникла идея о создании межнационального проекта по секвенированию генома человека, в котором будут участвовать бюджетные лаборатории нескольких государств, и на который не сможет наложить свои жадные руки ни одна частная компания. Руководить проектом поручили Френсису Коллинзу. И если Вентер - агрессивный романтик от науки, чей рабочий кабинет представляет собой точную имитацию капитанской рубки космического корабля Enterprise, то Коллинз - романтик от медицины, которому ничего не стоит за пару месяцев до, может быть, самого важного открытия в своей жизни, вдруг, пробормотав слова о том, что нельзя забывать о важном, сорваться из лаборатории в Африку, чтобы проработать там почти полгода хирургом в полевых условиях, а потом вернуться и продолжить общение с секвенатором. Оба были вовлечены в гонку, оба пытались в ней выиграть.

При этом борьба за доступ к базам данных TIGRa не прекращалась ни на минуту (и речь не только о человеческих генах, ведь TIGR успел между делом секвенировать геномы более тридцати микроорганизмов интересных с клинической и палеонтологической точки зрения): сначала было решено, что доступ к уже готовым последовательностям Human Genome Sciences будет открывать примерно через год после собственно секвенирования, и только удостоверившись, что эти гены не представляют коммерческого интереса, потом датабазы открыли только для научных институтов, предоставив фармфирмам платить за информацию. А тут еще Вентер начинает подумывать о том, чтобы от разборки организмов перейти непосредственно к сборке оных. "Не играете ли вы в бога?" спросят на одной из конференций у директора фирмы Human Genome Sciences Хаселтайна, - "А почему бы и нет?" - томно ответит тот. Сам же Вентер не раз и не два помянет в интервью доктора Франкенштейна.

Однако вскоре Вентер послал Human Genome Sciences куда подальше и, отказавшись от 38 миллионов долларов, ушел из TIGRа. Первое, что он сделал, получив свободу, опубликовал практически все доселе недоступные широкой общественности секвенции. Широкая общественность в восторге и рукоплещет, Вентер становится всюду желанным гостем и на волне всеобщего восхищения предлагает Коллинзу совместно секвенировать геном человека. Коллинз морщится, и тогда Вентер в очередной раз послав этих снобов от науки к четру, основывает компанию Celera и пускается в оголтелую авантюру самостоятельного секвенирования генома (не то чтобы он был совсем один - на тот момент за ним из TIGRа ушла такая команда суперпрофессионалов, что любо-дорого посмотреть). Наняв огромное помещение в центре Вашингтона, Вентер организовывает практически фабрику секвенирования и в 2003 году объявляет об успешном прочтении генома человека. Конкуренты кусают локти и кричат, что в данных масса дыр и неясных мест. Но это уже никого не интересует: создан каркас, который далее будет дорабатываться и совершенствоваться, а это главное. Дело сделано, страница истории перевернута.

На данный момент Celera бодро и весьма успешно работает над созданием микроорганизма "с нуля": то есть от ДНК.

Следствием же спровоцированного Вентером скандала является тот факт, что патентные бюро множества стран завалены патентными заявками на гены, и, положа руку на сердце, никто не знает, что с этими заявками делать. Правда, есть среди них одна особенно любопытная: вдохновившись скандалом вокруг генов и авторских прав на них, некто Донна МакЛарен, британская поэтесса и официантка подала патентную заявку под номером GB0000180.0 на саму себя. "Тридцать лет тяжелого труда я затратила на то, чтобы найти и открыть себя. Я абсолютно нова и оригинальна: до сегодняшнего дня я ни разу не объявила об открытии себя. Я также не могу считаться самим собой разумеющимся явлением." (собственно, в этой заявке служительница подноса и муз обозначила все необходимые условия для выдачи патента, так что возможно, она его получит раньше, чем научная толпа получит патенты на секвенированные гены :))

Ну, теперь быстренько посмотрим что все это нам дает и как используется наше знание генома в таких занятных областях как криминалистика, к примеру, уже не говоря о установлении родственных связей...
Раньше всего в криминалистике стали использовать группы крови. Идентифицировать по ним преступника было нельзя, но исключить невиновного из списка обвиняемых иногда можно. То есть если на месте преступления была найдена третья группа крови, а у подозреваемого она - первая, то подозреваемого можно освобождать - это не он.

Второй генетический метод, применяемый в криминалистике - метод микросателлитов. Открыт он был сравнительно недавно человеком по имени Джеффри, который вообще-то занимался тюленями. Но так сложилось, что на время ему стало не до тюленей, потому что выяснились сразу две любопытные вещи: во-первых, есть такие белки - рестриктазы, которые способны разрезать ДНК.

О них самих было известно давно, но вот тут вдруг выяснилось, что режут они ДНК не там, где вздумается, а там, где сохранились остатки бактериального генома, у наших одноклеточных предков служившие местом разрезания хромосомы для обмена генами с соседними клетками (что-то вроде знака в виде ножниц и пунктира, какой иногда рисуют на выкройках, в местах, где нужно разрезать. И таки да, бактерии умеют обмениваться генетическим материалом не так сложно и ритуально, как это делают люди, но не менее эффективно - бактерии отдают друг другу кусочки хромосом или иногда целые небольшие хромосомы - плазмиды), кстати, возможно, они и сейчас участвуют в обмене генами между нашими собственными хромосомами.

Второй фокус заключается в том, что обычно такие остатки "мест разрезания" находятся в начале очень изменчивых, совсем неодинаковых у разных людей и не используемых организмом фрагментов генома. Помните, в прошлом посте я рассказывала вам о мусоре в нашей многострадальной ДНК? так вот это тот самый мусор и есть. Но уложен он так интересно, и так индивидуален, что по длине этих мусорных фрагментов и их количеству, вырезав их из остальной ДНК, вполне можно понять, принадлежат два биологических образца одному человеку или разным людям. То есть проще говоря у кого-то в генах три консервные банки от кильки в томате, а у кого-то сломанный грузовик и кролик с оторванным ухом. ДНК подозреваемого обычно подвергают воздействию рестриктаз, а полученные кусочки выпускают на гель, через который проходит ток электрический, обыкновенный. Те куски, что побольше и, следовательно, потяжелее, движутся вдоль геля медленно, те, что поменьше бегут, как угорелые, в итоге получается что-то вроде лестницы - много полосок на разном удалении от старта. Картинка весьма индивидуальная, и даже у отцов и детей несколько несходная (хотя и достаточная для определения отцовства), что уж там говорить о людях, не связанных родством.

Впервые описанный выше метод доказывать почти недоказуемое был использован в Англии (не смотря на ехидство Конан Дойла в отношении Скотленд Ярда, надо отдать английским полисменам должное: практически все новинки в идентификации преступников приходили на континент как раз из Туманного Альбиона). Так вот, случилось там убийство, как это водится во всех английских детективах, в маленькой живописной деревеньке, где ничто не предвещало и все такое. Девочка пятнадцати лет, изнасилование, труп, преступник не найден. Спустя три года в той же деревне история повторяется в точности до запятых: среди роз и всеобщей идиллии - девочка пятнадцати лет, изнасилование, труп. Подозревается молодой сотрудник местного госпиталя, но что-то не стыкуется в показаниях, и один из полицейских вспоминает, что пару недель назад читал в журнале Nature (восхититесь! многие ли полицейские нынче на досуге читают это милое переодическое издание?..) статью о новых способах идентификации людей. Джеффри вызывают на место преступления, и он подтверждает: да, образцы ДНК полученные из спермы, обнаруженной на месте обоих убийств совпадают, но вот арестованный к ним ровно никакого отношения не имеет. И в деревне, а также на соседних фермах объявляют, что все мужское население должно в обязательном порядке сдать кровь, и проводят неслабый такой скрининг на микросателитный профиль пяти с половиной тысяч человек. ДНК с мест преступлений не совпадает ни с кем. И когда отчаявшаяся полиция уже готова плюнуть в сердцах и вернуться к прежнему подозреваемому, признав метод ошибочным, а влияние журнала Nature на умы простых английских бобби тлетворным, вдруг выясняется, что один человек из всей деревни кровь не сдавал, а послал вместо себя своего друга из соседнего населенного пункта. С ДНК у друга все было в порядке, а вот язык - слава богам - оказался болтливый. Увильнувшего от анализа берут в оборот, и его минисателлитный профиль так здорово совпадает с ДНК убийцы, что никаких сомнений быть не может, это он самый и есть.

Отныне метод минисателлитов становится золотым стандартом идентификации приступников. А частные биокомпании находят ему еще одно применение "Хотите узнать, кто отец? Звоните нам!" И матери звонят, да с таким энтузиазмом, то Америку и Европу буквально захлестывает волна скандалов, и с одной стороны резко возрастает количество выплачиваемых алиментов, а с другой растет количество разводов, потому что одно дело, когда дитя подозрительно похоже на соседа, но доказетельств нет и галаза у жены честные, а другое дело, когда на бумажке черным по белому написано: отец не вы. Впрочем, иногда информация об отцовстве всплывает в качестве побочного эффекта даже у нас в лабе при исследовании, например, отца и матери на гены гистосовместимости для возможного донорства ребенку. Генов гистосовместимости, определяемых в обязательном порядке для трансплантации костного мозга - десять, пять достаются дитяти от мамы, пять - от папы. И когда Солнечный Л. хватается за голову со стоном: "Опять!" всем ясно, что и этот ребенок загадочным образом не получил от человека, считающего себя его отцом, ни одного гена нашего любимого комплекса.

Еще пару слов об очень красивом методе определения родства. Правда работает он только по материнской линии. И теперь нам снова понадобится ваше воображение, потому что из рукава я достаю один из многочисленных генетических сюрпризов: ДНК есть в клетке не только в ядре. Не торопитесь погрузиться в уныние и досаду, недобрым словом поминая учительницу биологии, которая в свое время утаила от вас этот замечательный факт: сейчас мы все исправим. Дело в том, что в клетках нашего ораганизма есть не только ядро, но и много еще интересных штуковин вроде комплекса Гольджи и эндоплазматическорй сети. Но воистину прекрасны митохондрии, которые считаются бывшими клетками, когда-то подселившимися в наших одноклеточных предков и оставшимися в них навсегда пожить - эдкакие матрешки поменьше в матрешке побольше. Но быть совсем уж паразитами у них не получилось, и они превратились в "электростанции" клетки. Дыхание и выработка энергоносителей для любой клетки в организме происходит именно в митохондриях, которые в память о своей прежней вольной жизни сохранили в себе митохондриальную ДНК, эдакую недохромосому в шестнадцать тысяч с лишним нуклеотидов. С точки зрения кладезей, уложенных в ядре - это всего ничего.

Но во-первых, эта ДНК очень изменчива, потому что за ней не присматривает столь сложная и многочисленная бригада белков-ремонтников, каковая всегда пасется вокруг ядерной ДНК, во-вторых, это не значит, что мутации в митохондриальной ДНК не вызывают недугов - еще как вызывают, и в-третьих, то, что интересует нас на данный момент больше всего: эта ДНК переходит от матери ко всем ее детям. Ведь перед оплодотворением яйцеклетка представляет собой полноценную клетку со всеми комплексами гольджи, ретикулумами, рибосомами и - обратите внимание - митохондриями. А что есть сперматозоид? Компактно упакованные хромосомы в оболочке со жгутиком, обеспечивающим передвижение. Посылка, генетическая бандероль, не более. Поэтому все, что получает первая клетка зародыша, кроме половины генетического материала - от матери, включая и полный набор митохондрий. А стало быть, определение последовательности нуклеотидов митохондриальной ДНК - вполне надежный способ установления родства по метеринской линии. Например, именно по митохондлиальной ДНК устанавливали принадлежность останков семьи Романовых.

Ну, а напоследок вернемся к обычной ДНК и вопросам отцовства. Поскольку человек любопытен и неделикатен по природе своей, то найдя способы установления родства он немедленно принялся изучать с этой точки зрения всех, кто подворачивался под руку, особенно тех предствителей животного мира, которые были известны своей моногамией. И что же? Птицы попались. Выяснилось, что даже у тех видов птиц, что с виду пристойны и моногамны, во многих гнездах птенцы были не от законного партнера. Так что сторонники моногамии получают еще один повод гордиться собой - они переплюнули по нравственным нормам даже птиц, а сторонники свободного образа жизни получают еще один сомнительный аргумент в свое оправдание :))

Оригинальный пост, и еще некоторые ссылки Тыц