Краткая история почти всего на свете - Билл Брайсон

Дальнейшие исследования привели к открытию существования группы мастер-генов, каждый из которых руководит развитием части тела; их окрестили гомеотическими (от греческого, означающего «подобный»). Эти гены дали ответ на давно ставивший в тупик вопрос: каким образом миллиарды эмбриональных клеток, все появляющиеся из одной оплодотворенной яйцеклетки и содержащие одинаковую ДНК, знают, куда направляться и чем заниматься — той надо стать клеткой печени, этой вытянуться в нервную клетку, этой стать частицей крови, а этой — частицей блестящего в крыле перышка. Вот эти гены и дают им указания и делают это во многом одинаково во всех живых организмах.

Интересно, что количество генетического материала и его организация не обязательно отражают, даже, как правило, не отражают, степень сложности содержащего его живого существа. У нас 46 хромосом, а некоторые папоротники насчитывают более 600. У двоякодышащей рыбы, одного из наименее эволюционировавших среди сложных животных, в сорок раз больше ДНК, чем у нас. Даже обыкновенный тритон генетически куда богаче нас — примерно в 5 раз.

Ясно, что важно не количество генов, а то, что вы с ними делаете. Это очень хорошо, потому что в последнее время с числом генов у людей произошли крутые изменения. До недавнего времени считалось, что у людей по крайней мере 100 тысяч генов, а возможно, значительно больше, однако эта цифра была коренным образом урезана после первых результатов, полученных по программе «Геном человека», которая назвала число ближе к 35–40 тысячам генов352 — столько же, сколько насчитали в траве. Это явилось полной неожиданностью и вызвало разочарование.

От вашего внимания, наверное, не ускользнуло, что гены обычно бывают причастны к целому ряду человеческих слабостей. Ученые в разное время с ликованием провозглашали, что нашли гены, ответственные за ожирение, шизофрению, гомосексуализм, склонность к преступлениям и насилию, алкоголизм, даже за воровство в магазинах и бродяжничество. Пожалуй, высшей (или низшей) точкой этой непоколебимой веры в биодетерминизм была работа, опубликованная в 1980 году в журнале Science, в которой утверждалось, что женщины генетически менее способны к математике. На самом деле, как теперь известно, почти ничего, что касается человека, нельзя определить так легко и просто.

Это достойно сожаления в одном важном аспекте, потому что если бы у вас были отдельные гены, определяющие рост, предрасположенность к диабету или к облысению или какое-либо другое отличительное свойство, было бы легко — во всяком случае, сравнительно легко — выделить их и попытаться починить. К сожалению, 35 тысяч функционирующих независимо генов даже близко недостаточно для создания такого сложного существа, каким является человек. Некоторые болезни — например, гемофилия, болезнь Паркинсона,353 болезнь Хантингтона и кистозный фиброз (муковисцидоз) — вызываются одиночными нарушенными генами, но, как правило, вредоносные гены выпалываются естественным отбором задолго до того, как они начнут причинять систематический ущерб виду или популяции. По большей части наша судьба и наше благополучие — и даже цвет глаз — определяются не отдельными генами, а группами генов, действующих объединенными усилиями. Потому-то так трудно разобраться, как все это стыкуется, и потому мы еще не скоро будем производить на свет младенцев по заказу.

В сущности, чем больше мы узнаем в последние годы, тем более сложные возникают вопросы. Оказывается, что даже размышления влияют на характер работы генов. Скорость, с какой растет борода у мужчины, например, отчасти зависит от того, как много он думает о сексе (потому что мысли о сексе вызывают выброс тестостерона). В начале 1990-х годов ученые сделали еще более значительное открытие, когда обнаружили, что могут изъять из эмбрионов мыши гены, которые предположительно считались жизненно важными, и тем не менее мыши часто рождались не только здоровыми, но порой более здоровыми, чем их братья и сестры, которых не трогали. Оказалось, что когда уничтожались отдельные важные гены, их место занимали другие, закрывая брешь. Это отличная новость для нас как живых организмов, но не такая хорошая для понимания того, какже все-таки работают клетки, поскольку она добавляет еще один уровень сложности к явлению, в котором мы только-только начали разбираться.

В значительной степени из-за этих усложняющих факторов вдруг оказалось, что мы только начинаем понимать геном человека. Геном, по выражению Эрика Ландера354 из Массачусетского технологического института, это вроде сборочного листа человеческого тела: в нем говорится, из чего мы сделаны, но ничего нет о том, как мы функционируем. Теперь нам требуется руководство по эксплуатации — указания, как его запустить. Нам до этого еще очень неблизко.

А теперь стоит задача расшифровать протеом человека — это понятие настолько новое, что самого термина «протеом» десяток лет назад еще не было в помине. Протеом — это библиотека, содержащая информацию, по которой строятся белки. «К сожалению, — отмечал журнал Scientific American весной 2002 года, — протеом намного сложнее генома».355

И это еще мягко сказано. Белки, как вы помните, это рабочие лошадки всех живых организмов. В любой клетке в любое время могут быть заняты делом целых 100 млн белковых молекул. Уйма дел, в которых надо попробовать разобраться. Хуже того, поведение и деятельность белков зависят не только от их химии, как у генов, но и от их формы. Чтобы функционировать, белок должен не только состоять из надлежащим образом собранных химических компонентов, но, кроме того, должен уложиться в строго определенную форму. Термин «укладка» немного дезориентирует, поскольку наводит на мысль о геометрической аккуратности, чего на самом деле нет. Белки перекручиваются, сворачиваются в петли и спирали, сминаются, принимая замысловатые сложные формы. Они скорее походят на бешено скомканные проволочные плечики для одежды, нежели на сложенные полотенца.

Более того, белки (если мне будет позволено воспользоваться уместным здесь архаизмом) можно назвать распутниками биологического мира. В зависимости от настроения и положения с обменом веществ они среди всего прочего позволяют себе фосфорилироваться, гликозилироваться, ацетилироваться, убиквитинироваться, сульфатироваться и цепляться к гликофосфатдилинозитоловым якорям. Привести их в движение часто бывает сравнительно легко. Выпейте бокал вина, замечает журнал Scientific American, и тут же во всем организме существенно изменится количество и характер белков. Это приятно для пьющих, но далеко не помогает генетикам, пытающимся разобраться в том, что же происходит.

Все это может показаться невероятно сложным, и в некоторых отношениях действительно невероятно сложно. Но за всем этим также скрывается простота, в основе которой лежит единый характер жизнедеятельности. Все эти незаметные искусные химические процессы, дающие жизнь клеткам, — совместные усилия нуклеотидов, транскрипция ДНК в РНК, — развились лишь единожды и с тех пор оставались довольно устойчивыми во всей природе. Как полушутя заметил покойный французский генетик Жак Монод:356 «Все, что верно в отношении Е. coli (кишечной палочки), верно и в отношении слонов, разве что в большей степени».

Все живые существа — это реализации одного первоначального плана. Как человеческие существа мы всего лишь надстройка — каждый из нас представляет собой заплесневелый архив приспособленностей, адаптации, модификаций и удачных переделок, уходящих в глубь времен на 3,8 млрд лет. Как ни удивительно, мы довольно близкие родственники фруктов и овощей. Около половины химических процессов, протекающих в бананах, принципиально те же самые, что протекают внутри вас. Не будет лишним чаще повторять: все живое едино. Это есть, и, я полагаю, будет всегда, самая глубокая из существующих истин.

VI

ПУТЬ К НАМ

Произошли от обезьян! Боже мой, будем надеяться, что это неправда, а если правда, будем молиться, чтобы это не стало широко известно.

27

ВРЕМЯ ЛЕДНИКОВ

Я видел сон: не все в нем было сном.

Погасло солнце светлое — и звезды

Скиталися без цели…

В 1815 году на острове Сумбава в Индонезии эффектно взорвалась долго молчавшая внушительных размеров гора, носившая название Тамбора. Взрывом и последовавшим за ним цунами унесло жизни 100 тысяч человек. Никто из ныне живущих не был свидетелем такого неистовства стихии. Тамбора превосходила все, что когда-либо испытал человек. Это было крупнейшее извержение вулкана за десять тысяч лет — в 150 раз мощнее извержения вулкана Сент-Хеленс, равносильное взрыву 60 тысяч атомных бомб мощностью с хиросимскую.357