Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности

Не приходится сомневаться в том, что более сложные организмы сплайсируют свои гены более разнообразно, чем это делают простые существа. Если мы еще раз используем в качестве аналогии наш пример слова CARDIGAN из Главы 3, то можно сказать, что С. elegans создает только белки DIG и DAN, тогда как у млекопитающих клетки способны синтезировать не только эти два белка, а также CARD, RIGA, CAIN и CARDIGAN.

Несомненно, что это дает возможность организму человека воспроизводить значительно большее разнообразие белков, чем червю длиною в один миллиметр, но тогда перед нами возникает новая проблема. Каким образом более сложные организмы регулируют свои более сложные схемы сплайсинга? Такая регулировка, теоретически, могла бы контролироваться исключительно белками, но это влечет за собой новые сложности. Чем больше клетке требуется регулировать белков для обеспечения их сложного и отлаженного взаимодействия, тем их больше нужно клетке для осуществления этого процесса. Математические модели свидетельствуют, что это может быстро привести к ситуации, когда количество необходимых нам белков начнет превышать число белков, которыми мы реально обладаем, то есть складывается патовое положение.

Есть ли у нас альтернатива? Конечно, и она продемонстрирована на рисунке 10.1.

^{Рис. 10.1. Этот график демонстрирует, что сложность живых организмов в значительно большей степени определяется процентом генома, не участвующего в кодировании белков (черные колонки), нежели количеством пар оснований, кодирующих белки в геноме (белые колонки). Данные взяты из «Маттик, Дж. (2007),Эксп. Биол. 210: 1526-1547»}

На одной границе шкалы у нас располагаются бактерии. У бактерий очень маленький и в высшей степени компактный геном. Их кодирующие белки гены насчитывают около 4 000 000 пар оснований, что составляет почти 90 процентов всего генома. Бактерии очень простые организмы и довольно инертные в плане контроля экспрессии генов, но ситуация меняется по мере того, как мы продвигаемся вверх по эволюционному древу.

Кодирующие белки гены С. elegans содержат почти 24 000 000 пар оснований, но это охватывает всего лишь около 25 процентов их генома. Остальные 75 процентов генов не кодируют белки. Анализируя те же показатели у человека, мы обнаруживаем, что кодирующие белки области составляют около 32 000 000 пар оснований, но это является лишь почти 2 процентами всего генома. Существуют различные способы подсчета кодирующих белки областей, но все они дают удивительно схожий конечный результат. Около 98 процентов генома человека не участвуют в кодировании белков. Весь наш геном, за исключением каких-то 2 процентов, является «бесполезным».

Другими словами, ни количество генов, ни их размеры не определяют сложность организма. Единственная отличительная особенность генома, которая увеличивается по мере того, как организмы становятся более сложными, это его область, не кодирующая белки.

Тирания языка

Так чем же занимаются эти некодирующие области генома, и почему они так важны? Только начиная задумываться над этим, мы замечаем, насколько сильное влияние оказывает язык и терминология на мыслительную деятельность человека. Эти области называются некодирующими, но подразумеваем под этим мы лишь то, что они не кодируют белки, и это вовсе не значит, что они не кодируют вообще ничего.

В ученом мире бытует весьма интересная поговорка: отсутствие доказательства это не то же самое, что доказательство отсутствия. Например, как только в астрономии были изобретены телескопы, способные обнаруживать инфракрасное излучение, ученые смогли открыть тысячи звезд, остававшихся прежде «невидимыми». Эти звезды и раньше были там, но мы не могли быть абсолютно уверены в их существовании, пока не появились инструменты для получения доказательств. В качестве более часто встречающегося примера можно привести сигналы мобильных телефонов. Эти сигналы постоянно окружают нас, но убедиться в этом мы не сможем, если у нас нет мобильного телефона. Иначе говоря, то, что мы находим, в большой мере зависит от того, как мы ищем.