Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи

поддавалась клонированию и секвенированию, а «склейка» неперекрывающихся фрагментов по сложности превзошла все ожидания и напоминала попытку собрать пазл без деталей, провалившихся в мебельные щели. Ландер призвал на помощь[888] еще одну команду ученых – Дэвида Хаусслера, специалиста по компьютерным наукам из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, и его 40-летнего протеже, программиста Джеймса Кента, переквалифицировавшегося в молекулярные биологи. В неистовом порыве вдохновения Хаусслер убедил университет купить сотню компьютеров, так что Кент мог писать и прогонять десятки тысяч строк кода одновременно, ночью держать запястья во льду, а утром снова кодировать.

Сотрудников Celera проблема сборки генома тоже начинала выводить из себя. Они натыкались на части генома, полные странных повторяющихся последовательностей, напоминавших, по словам Вентера, «большие куски пазла с изображением голубого неба». Биоинформатики, которые отвечали за сборку генома, трудились неделя за неделей, упорядочивая фрагменты ДНК, но полная последовательность никак не складывалась.

В конце осени 2000 года оба проекта близились к завершению – но отношения между группами, напряженные и в лучшие времена, разрушились вовсе. Вентер обвинил государственный проект в «вендетте против Celera». Ландер выражал редакторам Science письменный протест против стратегии Celera, предполагавшей сочетать продажу базы сиквенсов подписчикам и ограничение общественного доступа к отдельным ее частям с публикацией других фрагментов в журнале, – Celera пыталась «обладать геномом и одновременно продавать его». «В истории научных публикаций, начиная[889] с семнадцатого века, – сетовал Ландер, – обнародование данных было неразрывно связано с объявлением открытия. Это основа современной науки. В Средние века можно было сказать „я нашел ответ“ или „я превратил свинец в золото“, объявить об открытии и отказаться показывать результаты. Но сейчас вся суть профессиональных научных журналов – в раскрытии информации об исследовании и авторах».

Что еще хуже, Коллинз и Ландер обвинили Celera в «молекулярном плагиате» – использовании опубликованной «Геномом человека» последовательности в качестве каркаса для сборки собственного сиквенса (Вентер назвал эту идею смехотворной: его компания расшифровала без подобных «каркасов» все прочие геномы). Ландер заявил, что сами по себе данные Celera были не больше чем «геномным винегретом»[890].

Пока Celera дорабатывала финальный вариант своей статьи, ученые исступленно умоляли компанию выложить результаты секвенирования в GenBank, общедоступное хранилище нуклеотидных последовательностей. В конце концов Вентер согласился открыть доступ к данным академическим ученым – однако с некоторыми важными ограничениями. Неудовлетворенные таким компромиссом, Салстон, Ландер и Коллинз решили отправить свою статью в конкурирующий журнал – Nature.

15 и 16 февраля 2001 года консорциум проекта «Геном человека» и компания Celera опубликовали свои статьи в Nature и Science соответственно. Обе работы были огромными, размером почти в два журнала (статья «Генома человека», содержащая 66 тысяч слов, стала самой большой экспериментальной публикацией в истории Nature). Каждая великая научная статья – это беседа с ее собственной историей, и вводные абзацы статьи в Nature были написаны с полным осознанием судьбоносности момента:

Переоткрытие менделевских законов наследственности в первые недели двадцатого века дало стимул научным исканиям, направленным на выяснение природы и содержания генетической информации и двигавшим биологию вперед последнюю сотню лет. Научный прогресс, достигнутый [с тех пор], естественным образом разделился на четыре крупных этапа, примерно соответствующих четвертям века.

На первом этапе установили клеточную основу наследственности – хромосомы. На втором – молекулярную: двойную спираль ДНК. На третьем раскрыли информационную основу наследственности [генетический код], заодно выявив биологический механизм, который позволяет клетке читать генетическую информацию, и изобретя полагающиеся на технологию рекомбинантных ДНК клонирование и секвенирование, которые позволяют ученым делать то же самое.

Секвенирование генома человека, по утверждению авторов, послужило отправной точкой четвертого этапа прогресса генетики, на котором объектами исследований стали уже целые геномы, включая человеческий: началась эра геномики. Одна старинная философская дилемма задается вопросом: может ли умная машина расшифровать инструкцию по использованию самой себя? Полная инструкция для людей была добыта. Теперь дело стало за ее расшифровкой и осознанием.

Книга человека (в 23 томах)

Неужели вот это, собственно, и есть человек? Присмотритесь к нему.

Уильям Шекспир,

«Король Лир», акт III, сцена 4[891]

За горами еще горы.

Гаитянская поговорка

• В ней 3 088 286 401 «буква» ДНК (плюс-минус в зависимости от новых уточнений[892]).

• Если бы ее опубликовали как реальную книгу со стандартным размером шрифта, текст всего из четырех букв – АГЦТТГЦАГГГГ… – растянулся бы на непостижимые 1,5 миллиона страниц, что в 66 раз превышает размеры «Британской энциклопедии».

• Она поделена на 23 пары хромосом – всего 46 – в большинстве клеток тела. У всех человекообразных обезьян, включая гориллу, шимпанзе и орангутана, по 24 пары. В какой-то момент эволюции гоминидов две среднего размера хромосомы у одной из предковых обезьян объединились. Человеческий геном, сердечно попрощавшись с геномом других обезьян несколько миллионов лет назад, постепенно приобретал новые мутации и вариации. Мы потеряли хромосому, но обрели сильно противопоставленный большой палец[893].

• Она кодирует в совокупности 20 687 (или близко к тому) генов[894], [895], – всего на 1796 больше, чем у червей, на 12 тысяч меньше, чем у кукурузы, и на 25 тысяч меньше, чем у риса или пшеницы. Разница между человеком и хлопьями для завтрака – это вопрос не числа генов, а сложности сетей их взаимодействий. Дело не в том, чем мы обладаем, а в том, как мы это используем.

• Она невероятно изобретательна. Она извлекает сложность из простоты. Она управляет активацией или подавлением нужных генов в нужное время и только в нужных клетках, формируя уникальный контекст и круг партнеров для каждого гена во времени и пространстве. Таким образом она создает почти бесконечное разнообразие функций из ограниченного генного репертуара. К тому же она перемешивает и соединяет модули, называемые экзонами, внутри отдельных генов, чтобы выжать из своего репертуара еще больше комбинаций. Обе эти стратегии – регуляция работы генов и их сплайсинг – в человеческом геноме, видимо, используются шире, чем в геномах большинства организмов. Не столько огромное число генов, разнообразие их типов или оригинальность функций, сколько изобретательность нашего генома – залог сложности нашего организма.

• Она динамична. В некоторых клетках она перемешивает собственное содержимое, чтобы создавать новые варианты себя. Клетки иммунной системы секретируют антитела – ракетоподобные белки, конструктивно приспособленные для присоединения к вторгшимся в организм патогенам. Но поскольку патогены постоянно эволюционируют, должны уметь меняться и антитела – эволюционирующий патоген требует эволюционирующего хозяина. Геном совершает такую контрэволюцию путем перестановки своих генетических элементов, достигая ошеломляющего разнообразия (с… тру… кт… ура