Иван Никитин
«Необъявленный визит» №№ 3-4 (89-90) 2002 (в сокращении: без врезок и примечаний)
ЧТО ГЕН ГРЯДУЩИЙ НАМ ГОТОВИТ?
XX век стал веком триумфального шествования технического прогресса. Благодаря ему были сделаны многие удивительные открытия. И вот «под занавес» эпохи ученые объявили, что разгадали секрет генома (совокупность генов, которые содержатся в любом живом организме). Как выяснилось, у человека от 26 до 30 тысяч генов. Теперь предрассудок о том, что человек — венец природы, не более чем миф. Генов у человека оказалось вдвое меньше, чем считалось раньше. А это значит, что мы устроены не намного сложнее, чем муха или мышь, почти так же, как кресс-салат, и даже проще, чем рисовое зерно.
ЧТО ТАКОЕ ГЕН?
Всем хорошо известно, что в каждой клетке (например человека) содержится огромная молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК, в которой закодированы все признаки этого человека: его внешность, способности, характер, здоровье, склонность к болезням и может быть еще что-то нам пока не известное.
Эта молекула ДНК уложена в ядре клетки очень хитрым образом. Предположительно, если ее развернуть, она растянется на несколько метров. Каждый участок этой молекулы «отвечает» за определенный признак данного индивида. Надо только изучить эти участки и «дело в шляпе». Но на самом деле не все так просто. Даже сколько всего у человека генов, отвечающих за отдельные признаки (цвет глаз и т.д.), пока точно неизвестно. По мнению наиболее авторитетных ученых мира, их может быть и более 30 тысяч (для сравнения, у вируса лишь несколько генов, у дрожжевого организма — несколько тысяч). Весь геном у человека насчитывает около трех миллиардов (!) пар нуклеотидов (групп) разных типов. Из этого материала кроме значимых, кодирующих участков сложена масса «вставок», которые ничего не кодируют.
К счастью для ученых, геном человека разделяется на 24 составные части — хромосомы. В свое время их пронумеровали, а потом разные страны поделили хромосомы между собой. Россия занималась тремя: 3-й, 13-й и 19-й. Уже известно какие там есть гены.
Разгадыванием тайны человеческого генома, в основном, параллельно занимались две команды ученых — негосударственный Международный консорциум по исследованию генома человека и группа исследователей Celera Genomics. Исследования проводились следующим образом. Особым способом на хромосому наносят метки, потом эти кусочки «вырезают» специальными ферментами и путем сложнейшего анализа определяют в них последовательность нуклеотидов. Все хромосомы были тоже разбиты на кусочки — работы велись в пределах одного кусочка, из которых потом составляли модель хромосомы… Потом данные из разных стран объединялись. Затрачено «море» денег и времени, но оказалось, что с генами все не так просто и логично, как это казалось в 50-х годах, когда впервые была расшифрована структура ДНК. Тогда стояла задача: прочитать геном по «буковкам», не понимая его. Сейчас в этом смысле все уже «прочитано».
Геном сейчас выглядит примерно как например такое описание города: вот написано «город», потом какие-то запятые, точки, многоточия, дальше — «улица», опять какие-то закорючки, потом — «сквер», «дом», потом слова повторяются… Все эти слова мы знаем, а смысл текста не очень-то понятен. Для чего нужны точки и закорючки которые «стоят» между генами тоже непонятно, но они чрезвычайно важны. Например, геном лука на 99% состоит из повторов…
ЧТО НАМ ЭТО ДАСТ?
Программа «Геном человека» начала давать практические результаты задолго до этого главного открытия. Найдено большое количество генов, которые отвечают за различные болезни. Есть наследственные тяжелые заболевания, которые полностью вызываются дефектом одного гена. Около 25 болезней (в том числе синдром Дауна) можно диагностировать до рождения. Правда не понятно как это лечить… Хотя пытаются лечить, но успехов пока мало. Создана новая отрасль — генная терапия, но она очень далека от реализации. Организм человека защищен каким-то образом от введения чужих генов.
Кроме этого начинают возникать, как этические, так и чисто технические проблемы. Дело в том, что в качестве переносчиков (используемых в этих методиках) генов применяются вирусы, зачастую способные сами по себе вызывать патологию у людей, которые должны получить помощь. Ведь у больных людей иммунитет, как правило, достаточно ослаблен, и поэтому введение вирусов, безвредных для нормального человека, у этой категории больных может вызвать вирусную инфекцию.
Бывает, что даже полезные гены и то обычно не попадают в нужное место.
А в лабораториях США сейчас идет выяснение причин того, почему двое молодых людей скончались. Это напрямую связывают с тем, что они согласились подвергнуться лечению методами генной терапии, пока еще экспериментальными. Эти методики еще недостаточно разработаны или не были учтены факторы, которые врачам следовало бы учесть, прежде чем переносить этот экспериментальный метод в клинику.
Поэтому сейчас большинство ученых прежде всего ищут причины предрасположенности к различным болезням, которые определяются целым ансамблем генов. Хотя бывает и полезная предрасположенность: например около 1% населения абсолютно невосприимчиво к СПИДу.
Ученые утверждают, что расшифровка генома человека открывает возможность найти наконец лекарство от множества недугов, начиная со смертельных: рака, болезней сердца и заканчивая различными зависимостями и депрессиями.
К сожалению, ученые не смогли найти «ген старения». Все научные исследования по этому направлению признаны бесперспективными. Действительно, гены определяют продолжительность жизни клетки, но только клетки, а не всего организма. Так что каждый из наших генов вносит свою лепту в продолжительность нашей жизни. Мы не можем не стареть. Старение — это процесс жизни. С самого своего рождения мы только и делаем, что стареем. Чтобы продолжалась эволюция вида, отдельные его представители должны умирать. Отчего наступает смерть? Это, как правило, результат интоксикации организма. Любая травма, болезнь, курение, пьянство и т.д. добавляют в наше многострадальное тело свою долю токсинов. Организм пытается бороться, но, когда его возможности исчерпаны, наступает печальный финал. Возможно, ученым и удастся создать какое-то протективное средство, чтобы затормозить процесс интоксикации, но радикально решить вопрос продолжительности жизни пока невозможно.
Не следует забывать, что генетическая программа человека формировалась на протяжении миллионов (если не миллиардов) лет. Это очень консервативная и медленно изменяющаяся структура. Она «десять раз проверит», прежде чем «изменит» какой-то признак, за который, кстати, отвечает не один, а, как правило несколько генов.
Природа устроена так, что почти каждое живое существа обречено на смерть, хотя бактерии, к примеру, бессмертны. В лабораторных условиях они могут существовать неограниченно долго пока есть благоприятная среда. Некоторые линии раковых клеток человека были получены около ста лет назад, а живут до сих пор. Бессмертны растения, которые могут, как клубника, использовать вегетативный способ размножения. А бамбук лет 20 спокойно размножается вегетативно, достигает впечатляющих размеров, а потом вдруг цветет, плодоносит и мгновенно засыхает.
Уже расшифрован ген человеческого гормона роста, и это позволяет вставить его в нужное место любой ДНК. Есть план пересадить этот ген осетру, чтобы ускорить рост животного. Осетр — рыба дорогая. Представьте, какая выгода для бизнеса. Но решили не спешить начали с самцов японских аквариумных рыбок. В результате пересадки гена самцы выросли в 3 раза. Самки стали предпочитать рыб-великанов — самцов обычных размеров вниманием обходили.
Казалось бы, быстрее надо делать деньги на гигантских осетрах. Но выяснилось и это научная сенсация, что рыбки растут так быстро, что стареют, не успев достичь возраста половой зрелости. Компьютерный анализ показал, что при численности популяции в 60 тысяч рыб достаточно 60 великанов, чтобы через 40 поколений популяция исчезла. Более того, достаточно и одного-единственного великана — популяция, в не слишком далеком будущем, полностью вымрет. Это, быть может, справедливо и в отношении других генов — вывели из добрых побуждений новый ген, а потом все вымерли…
В январе 2000 года в журнале «Нейчур» опубликована работа группы ученых из Англии и Польши. Исследование показало, что количество детей и число браков больше у мужчин высокого роста. Таким образом, это общая закономерность.
Для продления жизни можно вообще просто убирать определенные гены. Они выбиваются определенными вирусами. После этого лабораторные мыши стали жить дольше, но всего лишь на 30%.
Наверняка механизм запрограммированной смерти дублирован несколько раз. Эволюция всегда дублирует важные механизмы, кстати, мыши — уже не рекорд. Есть такие черви «ценорабдитис элеганс», у которых в организме всего около тысячи клеток. В Канаде их жизнь продлили в 6 раз, выбив сразу два различных гена. Ирония — или черный юмор — состоит в том, что эти черви живут в трупах.
А ЧЕМ МЫ ОТЛИЧАЕМСЯ ДРУГ ОТ ДРУГА
По словам генетика Д.Альтшулера из американского Института биомедицинских исследований, в генах скрывается ключ к различиям между людьми. Если медики смогут установить эти генетические различия, то многие загадки человеческого организма будут разгаданы.
Между прочим, самих различий не так уж и много. Как выяснилось, всех людей можно назвать почти генетическими близнецами на 99,99% у всех нас одинаковый генетический код. Мы можем отличаться на 2,1 миллиона генетических знаков друг от друга, и при этом лишь около нескольких тысяч из них отвечают за биологические различия.
Во время исследований также выяснилось, что не существует генетических оснований для деления людей на расы. Действительно, гены у всех общие. Но состояние генов у австралийских аборигенов и у славян может быть разным (человек в этом смысле — это мозаика). Современные группы людей в больших городах — от смешанных браков — могут нести любые признаки любых рас и любые их сочетания. Но подавляющее большинство людей еще не переселилось в Москву и Нью-Йорк и несут следы той генетической истории, которая была именно у них.
Вообще это связано с политкорректностью, тем более что уже вмешался Клинтон. Американцы стараются уйти от генетических различий между расами — но ведь на самом деле в этом вопросе ничего драматического нет. То, что люди или расы — разные, не значит, что кто-то из них лучше…
К примеру представители различных рас генетически могут быть больше схожи друг с другом, чем со своими соплеменниками. Более того, оказалось, что у коренных жителей Африки генетический фонд гораздо более разнообразен, чем у европейцев, значит, с точки зрения генетики, все мы «немного африканцы».
Теперь даже можно составить генетический «паспорт» индивидуума. Сейчас в Англии это стоит порядка 700 000$.
Ученые также утверждают, что в человеческом геноме они вычислили 223 гена, схожих с генами бактерий. Но обижаться на это вряд ли стоит: большинство унаследованных нами от бактерий генов кодируют ферменты и выполняют важнейшие физиологические функции. Кроме того, исследователям удалось обнаружить новые гены, отвечающие за биологические часы человека. Проще говоря, это гены, заставляющие нас спать ночью и бодрствовать днем. Стало быть, скоро получим еще и лекарство от бессонницы.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Исследования в области генетики привели к созданию новой прибыльной индустрии — биотехнологии. Уже само название показывает, что это объединение биологии и современных технологий посредством генной инженерии. Некоторые новые биотехнологические компании специализируются на сельском хозяйстве и усиленно трудятся над созданием семян растений, дающих большие урожаи, устойчивых к болезням, засухе, морозам и позволяющих сократить применение опасных химикатов. Если бы такие цели действительно достигались, то польза была бы неоспоримой. Но некоторые ученые выражают обеспокоенность по поводу генетически модифицированных культур.
Теории о влиянии генетически модифицированной пищи на здоровье животных, людей, а также на экологию продолжают оставаться спорными. Смешивание генов абсолютно не связанных друг с другом организмов вызвало и некоторые этические вопросы.
«По природе генетическое разнообразие имеет определенные пределы (говорится в одной книге). Розу можно скрестить лишь с другим видом розы, но роза никогда не скрестится с картошкой. А с помощью генетической инженерии можно пересадить гены одного биологического вида совершенно другому и таким образом перенести в него желаемые свойства или особенности. Так, взяв у арктической рыбы, например мелкой камбалы, ген, отвечающий за антифризные (переносимость холода) свойства, можно перенести его в картошку или клубнику, чтобы повысить их морозоустойчивость. Теперь стало возможным «конструировать» растения при помощи генов, выделенных из бактерий, вирусов, насекомых, животных и даже людей». По сути, биотехнологии позволяют людям разрушать генетические барьеры, отделяющие одни биологические виды от других.
Подобно зеленой революции (1), так называемая генетическая революция только усугубляет проблему генетического единообразия. Некоторые считают, что эта проблема обостряется еще больше, поскольку генетики могут клонировать и искусственно выращивать абсолютно идентичные копии, или клоны. Следовательно, беспокойство по поводу уничтожения биоразнообразия не снимается. Появление генетически измененных растений ставит на повестку дня новые вопросы. Например, как эти растения могут повлиять на нас и на окружающую среду. «Мы вслепую мчимся к новой эре сельскохозяйственных биотехнологий, имея большие надежды, незначительные препятствия и почти ничего не зная о том, что она принесет с собой», — говорит Джереми Рифкин.
Вместе с тем возможность манипулировать жизнью на генетическом уровне — это потенциальная золотая жила, и уже сейчас началась погоня за патентами на новые семена и другие генетически модифицированные организмы. А тем временем в том же быстром темпе продолжает сокращаться биоразнообразие. Чтобы предотвратить катастрофу, некоторые правительства и частные организации стали создавать семенные банки. Смогут ли эти банки обеспечить будущие поколения широким разнообразием семян для посадок и сбора урожая?
А ЧТО ЖЕ У НАС?
Что мы вообще знаем о продуктах генной инженерии? Гены, гены… На ум приходит клонированная овечка Долли. Кроме этого, населению, в большинстве своем, ничего не известно. На самом деле, оказывается, любому продукту можно «привить» любое качество от генов другого организма. Сделать морковку суперсладкой, заставить пахнуть акацию розой или вывести помидор, который не будет портиться при длительных транспортировках. А в Америке, чтобы не красить ткань, вырастили цветной хлопок. Особое место занимают культуры, которые «сконструированы» человеком так, что не портятся от химикатов. То есть сколько их не поливай пестицидами, они только расти будут лучше. А во внутрь ничего не попадет. Конечно, выглядит все это просто прекрасно. Но настораживает следующее: больше ничего, кроме красивых картинок будущих продуктов, о технологиях производства не известно. Остальные тайны производители этого «чуда» цивилизации рассказывать не хотят, приговаривая: «Это слишком сложно, все равно вы ничего не поймете. Просто возьмите и поверьте нам, что это хорошо».
Просто поверить, конечно, было бы легко — люди ученые, наверное, дело говорят. Но как быть, если не исключены генетические изменения? Ведь фактически к нам в организм вместе с «изуродованными» продуктами попадает мутировавшая генетическая структура. Неизвестно, что будет с человеком, с окружающей средой, вдруг они возьмут, да замутируют вслед за «огенеченными» культурами. Кроме того, считают ученые, сокращение видового разнообразия может привести к непредсказуемым результатам. Кроме всего прочего, еще непонятно, чем эти новые генные технологии лучше. Чем «генная» пища лучше натуральной, обычной. Этого тоже производители объяснять не хотят.
В России пока генноинженерные технологии только-только приживаются. По сравнению со Штатами, которые давно уже массово производят трансгенные продукты, входящие в хот-доги, колу, пиво — любимые лакомства американцев, у нас все это находится в зачаточном состоянии. У нас в России пока проходят испытания генетически модифицированного картофеля, первой трансгенной культуры, произведенной и уже запатентованной в России. От своих обычных собратьев новая картошка будет отличаться тем, что от нее будет воротить колорадских жуков. Такой в нее ген вживили. Если все пройдет нормально, то уже скоро враг колорада пойдет в массовую продажу. Тем не менее, не стоит забывать о таком понятии, как импорт. Трансгенные продукты уже давно хлынули в нашу страну и шанс узнать, что мы на самом деле едим, у нас появился только когда был подписан указ об обязательной маркировке продуктов. Когда в Британии вступил в силу аналогичный законодательный акт, оказалось, что генная инженерия приложила руку к 60% продающихся там сои и ее производных.
Кстати, в последнее время соя и у нас все упорнее завоевывает место на прилавках. Из нее можно сделать майонез, сметану, сыр, фарш, по крайней мере, с виду напоминающие настоящие. Иногда даже по вкусу. А можно просто добавить к настоящим продуктам, тогда и вкус будет «настоящим». Поэтому соевые продукты пользуются у истосковавшихся по мясу российских вегетарианцев бешеной популярностью. Когда в Британии выяснилось, что их кормят модифицированными генами, народ объявил бойкот всем производителям сои.
Результат — от генной инженерии в этой области отказались, а многие компании, пробавляющиеся этим, просто ушли с английского рынка. Думаю, у нас это произойдет не скоро — слишком крепко обосновались на нашем рынке многие крупные компании.
Еще пример — вы никогда не задумывались, почему импортные помидоры, такие красивые, красные, блестящие и не испортившиеся, можно купить в Москве круглый год? Тогда как наши родные, подмосковные и кубанские, иной раз даже до места продажи в разгар сезона созревания не успевают доехать, потому что сильно портятся. А это потому что у «иностранцев» тоже не все в порядке с генной структурой.
По идее, в России существует закон, регулирующий деятельность генной инженерии. В частности, по этому закону все импортные продукты, содержащие генетически измененные компоненты, обязаны проходить обязательные проверки на их безопасность. Только после этого их можно выпускать на прилавок. Но ученые утверждают — тестов, способных определить степень опасности чужого гена, попавшего в человеческий организм, просто не существует. А учитывая, что импортный производитель может на своей продукции и не пометить, что она выращена с использованием чужих генов, еще не известно, что мы покупаем в магазинах и на рынках. И чем купленное может грозить нам и нашим детям во многих-многих поколениях.
Конечно, может быть, окажется, что генная инженерия в еде — действительно хорошо и полезно. Но с такой же вероятностью новые технологии могут таить в себе смертельную опасность. Для того, чтобы все проверить, необходимы многолетние исследования на многих поколениях, которых, естественно, провести еще не успели — слишком мало прошло времени с момента открытия новых возможностей.
