Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни

Можно ли считать, что на этом глава о редактировании генома закончена? Вовсе нет. В течение короткого промежутка времени были разработаны методы, благодаря которым CRISPR работает гораздо точнее, чем с техникой китайских исследователей. Тот факт, что приходится задействовать несколько эмбрионов до тех пор, пока один из них не проявит желаемые свойства, не является чем-то новым. В конце концов, при искусственном оплодотворении образуется множество эмбрионов, из которых женщине вводят только самые жизнеспособные. Изменение человеческих генов со временем становится все проще и точнее. В будущем ситуация не изменится. Постепенно настал тот момент, когда исследователи впервые осмелились рискнуть генофондом человечества, чтобы взять эволюцию в свои руки. При разумном использовании это может означать большой прорыв в области медицины. В долгосрочной перспективе у этой тенденции есть все шансы стать вехой в эволюции нашего вида. С другой стороны, конечно, существует опасность неэтичного использования этой возможности. В любом случае сейчас наступило, по всей вероятности, самое интересное время для занятия молекулярной биологией. Время, когда мы получили способность работать с нашей генетической информацией. Но даже если нам когда-нибудь удастся переписать последовательность букв в нашей ДНК по своему усмотрению, мы все равно не получим полного контроля над передачей наших генов. Последовательность букв сама по себе не определяет, что будет унаследовано. На это могут оказывать влияние даже условия, в которых мы живем. Неужели здесь мы покидаем область науки и входим в сказочное пространство мистических сверкающих единорогов нью-эйдж? Спешу вас разочаровать, надо было выбирать книгу из секции эзотерики. Я говорю об одной из самых интригующих тем молекулярной биологии: эпигенетике[14].

Унаследованный опыт.

В 1880-е годы немецкий биолог-эволюционист Август Вайсманн отрезал хвосты мышам. Он проделывал такое не с одним поколением, но и с их детьми. И с детьми их детей. И с детьми детей их детей, и так вплоть до 22-го поколения мышей. Этот человек, очевидно, был чрезвычайно терпеливым и не отличался большой любовью к мышам. Он хотел выяснить, как работает наследственность. Передаются ли свойства, приобретенные в течение жизни, потомкам? Правда ли, что жираф рождается с такой длинной шеей лишь по той причине, что его мама и папа жирафы были вынуждены постоянно тянуть шею к листьям? Потому ли зады у павианов такие красные, что их родителей слишком часто шлепали? Если это так, то потомство мышей с обрезанными хвостами должно родиться с более короткими хвостами. Вайсман терпеливо проводил свой эксперимент на нескольких поколениях мышей. Пока ему не сказали, что существуют религиозные течения, представители которых ставят подобные эксперименты на людях гораздо дольше. Но и по сей день все мальчики рождаются на свет с крайней плотью.

Благодаря Чарльзу Дарвину сегодня мы знаем, как функционирует эволюция. Мутация преподносит случайные варианты генетического материала. Недостатки утрачиваются благодаря беспощадной борьбе за выживание. Итак, мутация и выбор. Дарвин пришел к пониманию этого задолго до того, как стало известно о генах. Поэтому он говорил не о мутации, а об изменении, еще даже понятия не имея, что именно меняется. Его старший современник Жан-Батист де Ламарк еще до рождения Дарвина признал, что со временем виды изменяются. Однако у него было другое объяснение того, как возникают новые свойства. По его словам, живой организм передает своим потомкам черты, приобретенные на протяжении всей его жизни. Не зря дети пекарей зачастую тоже становятся пекарями, а дети кузнецов — кузнецами. Сегодня спор между Дарвином и Ламарком, похоже, решен. Механизм наследования ясен. 1:0 в пользу Дарвина. И все же существует явление, способное заставить губы Ламарка растянуться в злорадной улыбке: «Я же говорил!» — это эпигенетика.

Последовательность букв в нашей ДНК определяет строение белков, из которых состоит наш организм. Однако то, когда и где эти белки производятся, регулируется на другом уровне — эпигенетическом.

Эпигенетика означает «за пределами генетики». Иногда в данном случае речь идет о химических модификациях отдельных блоков ДНК или белков, вокруг которых намотана ДНК. Последовательность букв при этом не меняется. Вместо этого тип химической модификации определяет, прочитывается ген или нет. Например, присоединенная ацетильная группа может способствовать считыванию гена. Метильная группа может производить противоположный эффект. Вместе с другими возможностями модификации это создает эпигенетический код, определяющий, насколько активны отдельные гены. Удивительно, что некоторые из этих модификаций могут изменяться под воздействием окружающей среды и передаваться потомству, по крайней мере в некоторых случаях.