Голодный ген - Эллен Шелл

Этим мыслям предстояло еще сыграть важную роль, но, как и менделевские, они слишком забегали вперед, чтобы быть воспринятыми тогдашней наукой. Только в 1941 г. американцы Джордж Уэлс Бидл и Эдуард Тейтем (Татум) развили догадку Гаррода и сформулировали принцип «один ген — один фермент», объясняющий, каким образом генетическая информация превращается в белки. Еще три года спустя, в 1944 г., после долгих и нередко язвительных дискуссий ученые окончательно сошлись на том, что в основе генов лежат ДНК, необычно простые молекулы, включающие в себя сахар, фосфат и четыре основания нуклеиновых кислот: аденин, цитозин, гуанин и тимин — А, Ц, Г и Т соответственно. Не прошло и десяти лет, как удалось открыть первичную структуру ДНК — иконическую (повторяющуюся) двойную спираль. Благодаря этому открытию Уотсон и Крик смогли уточнить, как молекула передает «указания» из поколения в поколение. Исследователи пришли к выводу, что синтез белков зависит от последовательности нуклеиновых оснований — А, Ц, Г и Т — в ДНК. В человеческом геноме три миллиарда этих букв, которые складываются в извитые, как спагетти, цепочки ДНК, образующие в конечном счете от 30 до 40 тыс. генов. Эти такие хрупкие с виду цепочки ДНК составляют 23 пары хромосом, определяющих совокупность наших индивидуальных свойств.

Геном человека можно сравнить с энциклопедией, состоящей из 23 томов — 23 пар хромосом. Каждый том включает в себя несколько тысяч статей (генов), а каждая статья — множество параграфов, содержащих тысячи слов, которые записаны в виде трехбуквенных «кодонов». В начале 1970-х гг. Дуг Колеман и сотни других пытливых умов пробовали расшифровать смысл многотомного издания. Молекулярные биологи хотели постичь, о каких именно признаках несут информацию те или иные сочетания А, Ц, Г и Т.

Генетический код в целом — геном — часто воспринимают как готовый план действий, который непременно должен быть выполнен. Однако это не совсем так. В действительности геном всего лишь набор возможностей. В генах действительно содержится вся необходимая информация, но, как показали исследования, отсюда еще не следует, что она будет должным образом использована. И это не абстрактный софизм, а серьезный практический вопрос. Ввиду того что факторами окружающей среды гены могут приводиться в действие или, наоборот, блокироваться, «генетическая программа» не является чем-то неизменным. Чтобы электрическая лампочка загорелась, ее нужно включить; чтобы ген заработал и начал преобразовываться в белок, должна произойти его экспрессия. Но это имеет место далеко не всегда. Вероятность того, что ген физически проявится в конечном организме, называется пенетрантностью, и она варьируется в каждом конкретном случае, в каждом конкретном организме. Неэкспрессированные гены не значимы для нашего развития. Именно поэтому однояйцовые близнецы, «сделанные» из абсолютно сходного генетического материала, никогда не бывают полностью идентичными: у них экспрессируются разные группы генов. Потому же не у всех обладателей общего специфического гена имеются физические признаки, с ним связанные. Так, по меньшей мере 20 % женщин, несущих в своем организме страшнейший ген рака молочной железы, счастливым образом избегают канцера.

Генетический материал — фундамент. На нем возводится здание жизни, и успех строительства зависит от множества условий. Ошибки в коде — например, замена Г на А, отсутствие каких-либо букв или наличие дополнительных — могут иметь самые печальные последствия. Так из-за ничтожной оговорки или опечатки смысл слова и даже фразы порой меняется чуть ли не на противоположный.

На первых порах Колеман изучал ошибки в генетическом коде, влекущие за собой не ожирение, а мышечную дистрофию, заболевание, при котором происходит значительная потеря мышечной массы. Поначалу исследование проводилось на мышах, как и большинство научных изысканий в Джексоновской лаборатории. Это научное учреждение всегда было и остается по сию пору своеобразным мышиным ранчо, где множатся грызуны — и самые обычные, и просто-таки фантастические. Их разводят в 47 «мышиных домах», питомниках, разбросанных по всему Бар-Харбору; на сегодняшний день тут насчитывается 2 500 особей различных пород.

Я приехала на встречу с Колеманом поздней осенью, когда листва уже опала, а туристы разъехались по домам в Бостон, Лос-Анджелес и Лондон. Лаборатория, строение красного кирпича, расположена высоко на утесе, возносящемся над Атлантическим океаном, поодаль от туристических маршрутов. Место довольно мрачное; впрочем, пейзаж полон очарования. «Мышиный дом» с занавешенными окнами скромно таится за главным корпусом. Как мне по секрету объяснили, это сделано специально, чтобы не особенно привлекать визитеров из Общества охраны животных. Мне удалось мельком заглянуть внутрь через случайно приоткрывшуюся штору, когда мой «экскурсовод», на что-то отвлекшись, повернулся спиной. (Как и мыши, посетители лаборатории находятся под неусыпным контролем уполномоченных лиц, весьма любезных и всегда готовых помочь.)

Я увидела комнату, заставленную до потолка чем-то вроде контейнеров для компактного хранения продуктов, ящиками, на первый взгляд совершенно безобидными, если, конечно, не представлять себе компактно упакованных мышек, толкущихся за стенками тесных вместилищ в ожидании своей неизбежной участи.

Джексоновская лаборатория — это нечто вроде живой библиотеки, где информацию получают не из книг, а от мышей, за что их и ценят. Нет, грызунов здесь не пытают — у них всего лишь стараются выпытать тайну бытия. Вот лысая мышь-альбинос рино,[15] сморщенная, как изюм. Дрожащая и вечно шмыгающая носом, она и дня не протянула бы в естественной среде; но иммунологи платят за разведение этой ценной для них породы по 85 долл. за пару. На мышах породы флейки с тонкой чешуйчатой кожей изучают псориаз. У старгейзеров — врожденный дефект внутреннего уха, и они все время тянут голову вверх, словно одержимые орнитологи, пытающиеся уследить за полетом птиц. У панк-рокеров сосискообразные мордочки, а уолтцеры носятся по своим ящикам, безостановочно вычерчивая знак бесконечности. На фотографиях представители первых двух пород выглядят жалкими, а трех последних — буйнопомешанными. На фоне этого паноптикума нормальная среднеупитанная мышь просто радует глаз.

Мыши-мутанты с глубокой древности вызывали особый интерес. На Крите во времена античности жрецы пестовали большую колонию грызунов-альбиносов с розовыми глазами, больше похожих на привидения, в храме, посвященном Аполлону Сминтею (Мышиному).[16] В зверинцах средневековых китайских императоров содержались целые семейства мутантных мышек, а в XIX столетии азиатские селекционеры выводили опытные экземпляры подобных зверьков для их размножения в Европе и Америке. Эбби Латроп, школьная учительница на пенсии, была одной из тех, кто увлекся разведением мышей. Она жила в Гренби, штат Массачусетс, неподалеку от Института Басси, научного подразделения Гарвардского университета. Институтом тогда руководил профессор биологии Уильям Эрнест Касл, который в 1902 г. купил нескольких причудливых латроповских созданий и приступил вместе с многочисленными студентами к систематическому анализу мышиной наследственности и генетической изменчивости.

Один из студентов Касла, Кларенс Кук Литтл, вывел первую признанную инбредную[17] породу мышей, наследственно предрасположенную к развитию раковых опухолей. В 1929 г. Литтл и семеро его коллег переехали в Бар-Харбор и основали лабораторию, названную Джексоновской по имени Р. Б. Джексона, не так давно умершего руководителя компании «Хадсон мотокар», который всегда проводил лето в этих местах. Вместе с Литтлом в Бар-Харбор перебрались и инбредные мыши. Лаборатория должна была заняться изучением рака, а грызуны — стать материалом для опытов. В интервью «Бар-Харбор таймс» Литтл заявил: «В нашем распоряжении скоро будет более 50 мышиных семейств, отличающихся друг от друга степенью вероятности развития у них раковых опухолей разного типа». Неизвестно, волновала ли проблема рака местных жителей — куда больше их занимал улов омаров.

Внешне мышь мало походит на человека, но достаточно близка генетически, чтобы служить приемлемой моделью для изучения нормальных и патологических процессов, протекающих в нашем организме, в том числе ряда заболеваний. Литтл в этом не сомневался, но большинством окружающих такая мысль воспринималась как ересь. Всего четырьмя годами раньше Уильям Дженнингс Брайан, политик, трижды баллотировавшийся в президенты от демократов, возглавил яростную кампанию против преподавания в американских учебных заведениях дарвиновской теории. За разговоры о том, что человек имеет нечто общее с шимпанзе или другими животными, в некоторых кварталах можно было подвергнуться физической расправе. Однако упорный Литтл все-таки добился открытия лаборатории. Инбредные мыши тоже не подкачали и вскоре получили широкое признание как прекрасно подходящий для исследований материал. В конце 1930-х гг. Джексоновская лаборатория не только разводила грызунов для собственных нужд, но и получала значительную прибыль от их продажи другим научным центрам.