Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза

• Название: Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза
• Автор: Фрэнк Райан
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Биология
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-91678-143-4

Основная идея этой книги шокирует. Все живое на планете, в том числе люди, живут в симбиозе с вирусами, эволюционируют вместе с ними и благодаря им… выживают. Первая реакция читателя: этого не может быть! Но, оказывается, может… Вирусы, их производные и тесно связанные с ними структуры составляют как минимум сорок три процента человеческого генома, что заставляет сделать вывод: естественный отбор у человека и его предков происходил в партнерстве с сотнями вирусов. Но как вирусы встроились в человеческий геном? Как естественный отбор работает на уровне вирус-носитель? Как взаимодействуют движущие силы эволюции — мутации, симбиогенез, гибридизация и эпигенетика? Об этом — логичный, обоснованный научно и подкрепленный экспериментальными данными рассказ Фрэнка Райана.

Книга изготовлена в соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ, ст. 1, п. 2, пп. 3. Возрастных ограничений нет

---

Хотя в данное время цистический фиброз не поддается лечению, жертвам его можно помочь. Например, существуют физиотерапевтические процедуры, очищающие легкие, и заместительные терапии, позволяющие возместить недостаток пищеварительных ферментов. Цистический фиброз — одна из первостепенных целей современных медицинских исследований, направленных на излечение болезни путем исправления вызвавшего ее генетического дефекта. Но чтобы понять смысл такой процедуры, следует пояснить, что же такое гены и как их отклонение от нормальности связано с проявлениями многих известных заболеваний. К счастью, основы генетики столь просты и логичны, что понять их способен практически каждый.

Представим ген как очень длинное слово, написанное на языке, носящем название «ДНК». В алфавите этого языка всего лишь четыре буквы — это химикаты, известные как «нуклеотиды», содержащие нуклеиновые кислоты гуанин, аденин, цитозин и тимин, как правило обозначаемые латинскими буквами G, А, С, Т. Алфавит всего лишь из четырех букв может показаться слишком маленьким, но, если представить себе, сколько возможных комбинаций этих букв возможно в слове длиною от нескольких сотен до десятков тысяч символов, ясно, что даже и такого алфавита хватает для сколь угодно сложных и разнообразных записей. Двадцать тысяч человеческих генов собраны в сорок шесть хромосом. То есть, используя нашу аналогию со словами, можно представить геном ядра наших клеток книгой с сорока шестью главами, по хромосоме на главу.

При формировании сперматозоидов и яйцеклеток в яичках и яичниках ген CFTR копируется, и, когда происходит оплодотворение и зачатие, зародыш получает по копии этого гена от каждого из родителей.

В процессе копирования могут произойти ошибки, ген CFTR может записаться неправильно — именно такой процесс и понимается как «мутация». Но если подумать, единичная мутация вовсе не обязана оказывать влияние на ребенка — ведь он получает две копии гена CFTR. Если одна копия испорчена, но вторая — цела, то второй, нормальной, копии может оказаться достаточно для того, чтобы болезнь не развилась.

И вот здесь нам необходимо обратиться ко второй составляющей современного дарвинизма — менделевской генетике. Современники Менделя считали: наследование есть процесс смешения родительских признаков, и это было принято Дарвином за основу концепции наследственности в его теории эволюции. Мендель, аббат монастыря августинцев чешского города Брно, был сыном фермера и изучал эффекты перекрестного скрещивания различных разновидностей бобовых, которые выращивал в монастырском саду. Когда он, например, брал пыльцу желтых бобов и использовал ее для опыления зеленых бобов, то результатом были не желто-зеленые бобы, как можно было бы ожидать согласно теории «смешения признаков». Бобы-гибриды были все желтыми. Когда этот новый гибрид был подвергнут перекрестному скрещиванию, результат оказался еще более удивительным: смесь желтых и зеленых бобов — как у родителей. Но желтых и зеленых было не поровну — желтых бобов оказалось втрое больше, чем зеленых. Анализируя результаты, Мендель заключил: наследование цвета бобов не может происходить от смешения признаков, оно обусловлено некими дискретными носителями цвета, передаваемыми от обоих родителей, — носителями наследственной информации, которые мы теперь называем «генами». Но этим открытие Менделя не исчерпывалось.

Грегор Мендель открыл еще и то, что, когда потомок наследовал разные разновидности одного и того же гена, одна разновидность временами полностью подавляла другую. Потому при смешении генов потомство, хотя и имело один ген для желтого цвета, а другой для зеленого, все оказалось желтым. При дальнейшем перекрестном скрещивании в среднем у четверти потомков оказалось по два желтых гена, у половины — по желтому и зеленому и еще у четверти — два зеленых. Это не только объясняет результат Менделя, но прямо указывает на природу возникновения цистического фиброза.

Медицинские исследования подтвердили: когда ребенок получает одну дефектную копию гена CFTR и одну нормальную, нормальная версия гена доминирует над дефектной. С точки зрения генетической функциональности дефектная версия остается бездействующей. А это значит, что болезнь разовьется лишь в том случае, когда ребенок получит дефектные гены от обоих родителей. В медицинской генетике это явление известно как «рецессивный тип наследования болезни».

Хотя приведенное здесь объяснение наследственной природы заболевания весьма упрощено, тем не менее оно отчетливо указывает на возможность лечения цистического фиброза путем генной терапии. Болезнь развивается от неправильной работы гена CFTR. Значит, для излечения больному нужно каким-то образом ввести правильную версию CFTR.

Не сомневаюсь: со временем станет возможно излечить самую причину цистического фиброза, вводя правильную версию гена CFTR в хромосомы пациентов, хотя на пути к этому еще много проблем, как технического, так и этического свойства. Пока ученые ограничили свои усилия исключительно стволовыми клетками легких, и на сегодняшний день их успехи весьма скромны.

Когда мутация изменяет ген в половой хромосоме, а не у аутосомной (неполовой), механизм возникновения болезни усложняется. Например, гемофилия, провоцирующая чрезмерное кровотечение через недостаточную свертываемость крови (из-за недостатка коагуляционного фактора VIII), возникает из-за рецессивной мутации в Х-хромосоме. Мужчины имеют лишь одну копию Х-хромосомы, унаследованную от матери, и потому болеют. Женщины же, имеющие две Х-хромосомы — по одной от каждого из родителей, — редко страдают от гемофилии. Для проявления болезни им нужно получить два дефектных гена. То бишь гемофилия — не только заболевание, специфически сцепленное с полом, но и, по Менделю, рецессивный признак. Но мутации генов Х-хромосомы могут быть и доминантными, как, например, мутации, приводящие к появлению рахита, устойчивого к витамину D, — и мутировавшая Х-хромосома вызывает заболевание как у мужчин, так и у женщин.

В результате мутаций может измениться и число хромосом, как при болезни Дауна, когда человек имеет лишнюю копию двадцать первой хромосомы. У хромосом могут быть фрагментированные, дублированные, отсутствующие либо иным образом поврежденные участки, что также приводит к болезням. Хотя генная их терапия еще на зачаточной стадии, существуют хорошо разработанные методы их предотвращения, ранней диагностики и определения степени риска, так что семьи, где риск проявления подобных болезней повышен, могут быть предупреждены об этом заранее.

Многие генетически обусловленные заболевания могут быть предотвращены, и бывают предотвращены, путем разъяснения того, что именно приводит к их появлению. Врачи объясняют людям риск позднего материнства, необходимость избегать радиационного облучения половых клеток и зародыша, предостерегают от использования наркотиков и небезопасных лекарственных препаратов наподобие талидомида. Для семей с высоким риском заболеваний предлагается искусственное оплодотворение с последующим генетическим контролем образовавшегося зародыша на самых начальных стадиях его развития. Эта техника, известная как «предымплантационная генетическая диагностика», позволяет обнаружить предпосылки к большому числу генетически обусловленных заболеваний, включая заболевания, сцепленные с полом, заболевания, обусловленные дефектами единичных генов и хромосомными дефектами. Распознаются генетические предпосылки к возникновению таких сцепленных с полом болезней, как гемофилия, сидром хрупкой Х-хромосомы, многочисленных нервно-мышечных расстройств (более девяти сотен их разновидностей) и сотен других болезней. Можно обнаружить и предпосылки к возникновению таких обусловленных дефектами единичных генов болезней, как цистический фиброз, болезнь Тея-Сакса, серповидноклеточная анемия и болезнь Хантингтона.

В общем и целом предимплантационной диагностике поддаются прежде всего уже известные генетически обусловленные болезни, поскольку приводящие к ним дефекты генов известны. Конечно, некоторым людям подобные манипуляции с эмбрионом могут показаться неприемлемыми с этической точки зрения, но по мнению правительств и организаций, следящих за медицинской этикой, выгоды генетической диагностики перевешивают этические сомнения. Важно также понять, что предимплантационная генетическая диагностика, позволяющая отобрать здоровые эмбрионы, не только резко снижает риск проявления болезни у потомства, но также и обеспечивает здоровье будущих поколений.

За последнее десятилетие был достигнут и весьма существенный прогресс в понимании роли мутаций при возникновении раковых заболеваний.

Но перед тем, как приступить к этой интересной и весьма злободневной теме, стоит потратить пару минут на выяснение природы и сути предмета нашего разговора. Итак, что же такое рак? Отчего он происходит? И почему так нас пугает?