Тайный язык жизни. Диалог с ученым о генах, геномах и наследственности - Константин Северинов

Этот миф сильно распространился во время пандемии. Люди, верящие в него, должны сомневаться в существовании атомов, которые в миллионы раз меньше вирусов. Вирусы были впервые открыты микробиологом Ивановским как заразные агенты, проходившие через поры фильтров, которые не пропускали клетки бактерий. Так как вирусы гораздо меньше бактерий, их действительно не видно в световой микроскоп. Об этом сообщается в школьном учебнике. Так что, возможно, мы опять имеем дело с травматическими воспоминаниями из школьного курса.

Вирусная частица (вирион) взаимодействует с поверхностью чувствительной клетки, после чего вирусный геном проникает внутрь. Зараженная клетка становится фабрикой по производству вирусного потомства. В конце инфекции клетка погибает, а образовавшиеся в ней сотни новых вирионов выходят наружу, чтобы заразить новые клетки. Вирусы, заражающие животных, растения или бактерии, можно выделять в огромных количествах в условиях лаборатории. В одном миллилитре зараженной культуры клеток могут находиться сотни миллиардов вирусных частиц. Детали строения вирионов легко наблюдать в электронный микроскоп, а с помощью методов структурной биологии можно составить трехмерную модель, на которой видны не только отдельные молекулы вирусных белков и нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), но и атомы, из которых состоит вирусная частица. И конечно, современные методы секвенирования позволяют с легкостью установить последовательности букв-оснований в вирусных геномах (они гораздо короче клеточных геномов), а методы биоинформатики позволяют изучать эволюцию вирусов, сравнивая их геномы друг с другом или с клеточными геномами.

При проведении генетического теста наш геном определяется как средняя, обобщенная последовательность, полученная в результате секвенирования ДНК, выделенной из большого количества клеток. То есть мы имеем дело с некоторой «средней температурой по больнице». На самом деле каждая клетка нашего тела имеет свой уникальный геном. Происходит это потому, что в дочерние клетки попадает ДНК, которая не вполне точно соответствует материнской. В дочерней клетке оказывается несколько мутаций, которых не было в ДНК материнской клетки и которые возникли в результате ошибок копирования ДНК. При делении дочерних и последующих поколений клеток возникают новые и новые ошибки, которые накапливаются с течением жизни. Кроме того, некоторые вирусы, например вирус иммунодефицита человека или герпеса, способны встраивать свои геномы в ДНК зараженных клеток. Даже если активная фаза инфекции закончилась, геномы всех клеток, возникших из клетки, в геном которой встроился вирус, будут содержать вирусный геном. Геномы клеток раковых опухолей могут сильно отличаться от здоровых клеток, потому что скорость появления новых мутаций в раковых клетках сильно повышена. В геномах клеток иммунной системы отсутствуют различные протяженные (тысячи пар оснований) участки ДНК. Нужно это для того, чтобы производить антитела, которые защищают нас от инфекций. А в красных кровяных клетках (эритроцитах) вообще нет генома: в процессе созревания они теряют ядро. Получается, что наш геном очень пластичный.

То, что происходит с геномами подавляющего большинства клеток нашего тела, не окажет влияния на наших детей, каждый из которых возникает из одной единственной половой клетки, которая объединяется с половой клеткой нашего партнера во время зачатия. Так как образовавшаяся в нашем теле половая клетка, из которой происходит ребенок, сама имела большое количество клеток-предшественников, в геноме нашего ребенка будут сотни de novo генетических вариантов, мутаций, которых не было ни у одного из родителей.

Пугающие мифы о необратимом изменении наших геномов в связи с использованием генномодифицированных продуктов, прививками и прочими «ужасами» современной цивилизации, которых не было в блаженные доиндустриальные времена, когда мы жили в гармонии с природой и помидоры были «как на огороде у бабушки», очень распространены. ГМО-продукты делаются из генно-модифицированных организмов, например растений, в ДНК которых были введены гены для придания им новых полезных свойств: устойчивости к насекомым-вредителям, холоду, засухе и т. д. Например, если ген белка-антифриза из арктической рыбы перенести в геном картофеля или томата, то полученные растения будут выдерживать понижение температуры, которое губит обычные, немодифицированные растения. Использование таких растений в сельском хозяйстве повышает урожай и снижает цену конечного продукта для потребителей.

Многие люди считают, что потребление ГМО-продуктов может необратимым и непредсказуемым образом изменить человеческий геном и повлиять на здоровье будущих поколений. Предполагается, что произойдет это потому, что чужеродный ген сможет попасть из пищи в человеческий геном. Так как ребенку мы передаем ДНК, которая находилась в одной-единственной из наших многочисленных половых клеток, изменение генома последующих поколений за счет потребления пищи, содержащей ДНК, потребует переноса чужеродной молекулы ДНК из пищеварительного тракта в яичники женщин или семенники мужчин и встраивания в геном половых клеток.

В ГМО-растении чужеродный ген становится интегральной частью растительного генома. Поэтому если мы считаем, что этот ген может оказаться частью нашего генома, то и любой другой ген растения (а их десятки тысяч против одного-единственного привнесенного гена) тоже может попасть в наш геном. ГМО-растения получили распространение в последние 30–40 лет, а продукты из природных или выведенных в результате селекции растений человечество потребляет на протяжении всей своей истории. Но свидетельств «перескоков» генов поедаемых нашими предками растений в наши геномы не обнаружено. Иными словами, людей, в геномы которых вставлены участки ДНК огурцов или помидоров, нет. Аналогичным образом в нашем геноме не содержится участков ДНК животных, которых поедали наши предки, или бактерий, которые в огромном количестве существуют внутри нашего пищеварительного тракта. Таким образом, вставки последовательностей ДНК из продуктов, которые мы потребляем в пищу, в ДНК наших клеток не происходит. ДНК, которая попадает в нас с пищей, расщепляется в желудке и кишечнике, а в наши клетки поступают продукты ее распада (буквы-основания), которые используются для получения энергии или синтеза новых молекул ДНК по матрице нашей собственной ДНК.

Отдельное «ответвление» – мифы, связанные с «неестественностью» ГМО, ведь ГМО – это попытка человека вмешаться в «священную» природу, игра в Бога. В противовес утверждается, что традиционные сельскохозяйственные продукты – естественны, полезны и вкусны. На самом деле вся сельскохозяйственная продукция «неестественна». Дикий банан полон крупных семян, дикая кукуруза – размером с палец, а дикий арбуз – горький. Традиционная селекция – это грубый метод генной инженерии.

На протяжении