Но, в отличие от стройплощадки, в организме нет прораба или архитектора, который бы руководил клетками, или рабочими. Вместо этого каждая клетка следует указаниям, прописанным в ней и известным как код ДНК.
Каждая часть ДНК сделана из тончайшей нити, которая скручена в спиральное ядро, или центр клетки. Функцию ДНК проще всего описать, сказав, что на ней отпечатан код. Код состоит всего из четырех «знаков», обозначающих четыре молекулы, которые используются снова и снова в разных комбинациях, миллионы и миллионы раз. Секции кода, образующие «слово», или, если говорить более точно, инструкцию, называются генами.
Гены говорят клеткам – крохотным рабочим вашего организма, – что делать. И снова от них зависит все, от свертывания крови, когда вы порезались, до сокращения мышц при беге или цвета ваших глаз. В сущности, клетки делают все это, объединяясь с другими клетками и производя различные белки, которые, упрощенно говоря, служат стройматериалами и инструментами на стройке, то есть в организме. У всех клеток одинаковый набор генов, отличие клеток пальца ноги от клеток зуба в том, что они используют разные гены для производства разных белков.
В 2004 году был завершен проект «Человеческий геном», который доказал, что в ДНК человека только 20–25 тысяч генов. Примерно столько же, сколько у мышей.
Что удивительно в ДНК всех живых организмов – от крохотной бактерии до огромной пальмы и от пеликана до вас и меня, – это то, что у нас у всех прописаны четыре буквы генетического кода. Они просто складываются в разные инструкции для разных организмов. Гены домашней кошки приказывают клеткам создать кошку. Гены гепарда создают гепарда. Ну, а у нас эти гены создают человека. Полный код ДНК внутри нас называется человеческим геномом.
Когда американский биолог Джеймс Уотсон и английский врач Фрэнсис Крик в 1953 году открыли структуру ДНК – и вероятную возможность ее расшифровки, – медицинская наука создала медицинскую генетическую модель. Точно так же, как когда-то мы пытались объяснить микробами каждую болезнь, теперь мы начали искать гены, чтобы объяснить каждую человеческую характеристику.
В 1990 году генетики начали работу над проектом «Человеческий геном» – международным проектом по расшифровке полной последовательности человеческой ДНК. Они хотели идентифицировать каждый ген (инструкцию) и определить, за что он отвечает. У разных людей разные геномы, поэтому изучение полного кода нужно, чтобы открыть каждый отдельный ген и узнать все его возможные комбинации[2]
.Генетики были потрясающе уверены в потенциале проекта. Сама идея, что мы сможем понять код жизни, как компьютерную программу, была невероятной. Стивен Л. Тэлботт писал в журнале «Новая Атлантида» о генетиках: «Они объявляли об одном революционном открытии за другим – ген муковисцидоза… ген рака, ген ожирения, ген депрессии, ген алкоголизма, ген сексуальных предпочтений. Кирпич за кирпичом, генетики собирались показать, как живой организм можно построить из неразумной, безразличной материи»[3]
.В 1992 году Нобелевский лауреат, генетик Уолтер Гилберт писал, что, возможно, однажды он будет держать в руке CD-диск с расшифрованным кодом ДНК и скажет: «Это человек: это я!»[4]
Генетики ожидали обнаружить около 100 тысяч генов в человеческом геноме, а некоторые ожидания доходили до двух миллионов. Объяснялось это тем, что именно столько генов нужно, чтобы детально раскрыть строение такого разнородного и сложного вида, как человек. Но когда проект «Человеческий геном» был завершен в 2004 году, казалось, что произошла какая-то ошибка. Оказалось, что в ДНК человека только 20–25 тысяч генов. Примерно столько же, сколько у мышей[5]
.В реальности клеткам не нужны отдельные гены для того, чтобы создавать орган, системы организма и вообще все, что делает нас уникальными. Скорее они используют сочетания специфических генов, и окружение влияет на эти сочетания сильнее, чем мы думали. Спор, что сильнее – природа или внешнее влияние, длится очень давно, и сейчас мы понимаем, что на гены внешнее влияние очень сильно.
Продолжая аналогию со строительством, можно сказать, что в организме есть набор генов, которые дают клеткам, строящим кость челюсти, указания по строительству, но как именно выполняется задание – как задаются размеры челюсти, – зависит от наличия ресурсов, от условий окружающей среды и от обратной связи с руководством. Окончательный результат проекта называется экспрессией генов.
Если ДНК не дает клеткам особых инструкций для каждой задачи, которую они выполняют, откуда они знают, что делать?