Геномная головоломка

Тигран Оганесян
5 марта 2001, 00:00

Ученые дали первичную расшифровку генома человека. Человек оказался довольно простым объектом, и в нем очень много хлама

В середине февраля две конкурирующие команды биологов опубликовали в ведущих научных изданиях мира - в американском Science и британском Nature - пространные статьи, в которых предложили интерпретации строения человеческого генома.

Авторы шестидесятидвухстраничной статьи в Nature - ведущие специалисты международного консорциума академических центров - Humane Genome Project. Работа по проекту началась еще в 1990 году, финансировали его "на паях" американское правительство (через сеть Национальных институтов здоровья) и лондонский Wellcome Trust. "Альтернативная" сорокавосьмистраничная публикация в Science - результат творческих изысканий ученых, работающих на Celera Genomics, одну из крупнейших частных компаний на биотехнологическом рынке США. Этот проект по определению последовательности человеческого генома был "запущен" намного позже - в 1997 году.

Битва за "генетический" урожай

Руководители двух независимых проектов сообщили об одновременном завершении работы по "секвенированию генома" (иначе говоря, по установлению последовательностей нуклеотидов ДНК, образующих человеческий геном) еще в июне прошлого года. Сразу же после этого, на специально организованной 26 июня в Белом доме встрече, президент Celera Genomics Крэйг Вентер и глава консорциума Humane Genome Project Фрэнсис Коллинз подписали "временный пакт о ненападении". Обе конкурирующие структуры обязались, во-первых, соблюдать по отношению друг к другу максимальную "политкорректность" (воздерживаться от взаимных нападок, от информационных войн), а во-вторых, по завершении сепаратных работ над версиями генома представить научной общественности совместную публикацию.

Если первую часть "джентльменского соглашения" (информационный нейтралитет) стороны до недавних пор в целом соблюдали, то до совместной публикации дело так и не дошло: научно-финансовые амбиции руководителей двух проектов не позволили им прийти к компромиссу. Более "упертым" оказался, как ни странно, госконсорциум, представители которого на завершающей стадии подготовки материалов к публикации выставили коллегам из Celera Genomics целый ряд явно дискриминационных требований.

Притихшая на время "интеллектуальная перестрелка" после февральских статей в Science и Nature вспыхнула с новой силой: каждая из конфликтующих сторон обвиняет другую в неточностях и недоработках и, разумеется, пытается доказать, что именно ее версия генома - "более полная", "более точная" и "содержит меньше ошибок". И особенно в этом усердствуют "частники": на сайте Celera Genomics представлена прихотливая подборка цитат из СМИ, общий смысл которых сводится, ни много ни мало, к тому, что эта компания сегодня может считаться "таким же стандартом в биотехнологическом секторе, каким является Microsoft на рынке программного обеспечения".

Новые старые знания

Наблюдаешь со стороны за этими "генетическими сражениями", и невольно возникает вопрос: а не слишком ли много шума поднято вокруг данного события? В целом складывается впечатление, что ни той, ни другой команде, по большому счету, пока похвастаться нечем.

Безусловно, учеными была проделана титаническая работа, вызывают большое уважение рекордные темпы осуществления "сборки" (ассемблинга) генома. Как известно, руководители Human Genome Project еще пару лет назад рассчитывали завершить работу лишь к 2005 году, однако "внезапно возникшая конкурирующая фирма" резко подхлестнула их академические изыскания. Столь быстро получить результаты удалось и благодаря "усовершенствованной компьютерной начинке", взявшей на себя всю черновую работу по перелопачиванию "сырой генетической массы".

По ходу сборки генома и той, и другой команде удалось получить весьма интересные данные о строении его отдельных фрагментов, их примерном количестве и процентной доле. Так, по словам президента Celera Genomics Крэйга Вентера, специалисты компании сумели идентифицировать "наверняка" 26 588 кодирующих белки генов и определить еще примерно 12 000 участков генома, которые также могут быть генами. С этими цифрами, в принципе, соглашаются и ученые госконсорциума, оценки которых, правда, куда более осторожные - по их данным, пока речь может идти о диапазоне в 30-40 тысяч "генных единиц". Эти цифры представляют немалую научную ценность. Ведь до недавнего времени "генетический мэйнстрим" оценивал возможное количество генов в человеческом геноме примерно в 100 тысяч. Впрочем, последние данные о столь малом количестве человеческих генов (или, иначе говоря, об "относительной простоте" человеческого генома: для сравнения, у кольчатого червя обнаружено 19 тысяч генов) сверхнеожиданными назвать нельзя: еще в 60-е годы американский генетик Джеймс Кроу высказывал гипотезу о том, что у человеческих особей должно насчитываться лишь около 30 тысяч генов.

Правда, у идеи простоты человеческого генного материала есть активные оппоненты: один из самых ярых сторонников "недавнего мэйнстрима", президент Humane Genome Sciences Уильям Хэзелтайн убежден, что в человеческом геноме должно быть от 100 до 120 тысяч генов. Более того, после публикаций в Science и Nature д-р Хэзелтайн утверждал, что специалистам его компании уже удалось найти и "отсеквенировать" порядка 90 тысяч генных единиц!

По мнению опрошенных отечественных специалистов, нынешние публикации американских ученых в целом дали лишнее доказательство уже давно известным фактам о строении генома. Исследование еще раз подтвердило, что сами гены занимает лишь от 1 до 3% генома. При этом ген "полосатый": состоит из кодирующих элементов (экзонов) и некодирующих промежутков (интронов). Такое строение гена позволяет получать различные белки, используя одни и те же основные компоненты. Впрочем, как и предыдущие исследователи, ученые из Human Genome Project и Celera Genomic, не дали ответа на вопрос, есть ли еще какая-то функция, кроме разделительной, у интронов.

Наконец, самой таинственной зоной генома как были, так и остаются огромные "негенные" участки с бесконечно повторяющимися последовательностями нуклеотидов, многие из них длиной в несколько тысяч пар оснований. Специалисты весьма образно называют их "генетическим хламом" - эдакие "эволюционные останки", "генетическое кладбище", хранящее миллионы лет назад ставшую ненужной для функционирования организма информацию, клетки как бы по инерции продолжают репродуцировать ее из поколения в поколение. Ученые сегодня не исключают, что и этот "мусор" может на самом деле нести некую полезную генетическую нагрузку (например, выполнять все те же "регулирующие функции" - популярный в современной генетике эвфемизм, за которым, по сути, скрывается отсутствие сколь-либо достоверного научного знания).

Карлики во Вселенной

В общем, несмотря на обилие представленных статистических данных и красочных иллюстраций, любопытных рассуждений и предположений о возможных объяснениях смысла тех или иных фрагментов генома, ситуацию, в которой находятся на данном этапе исследований ученые, без особого риска преувеличения можно сравнить со следующим "сценарием": в результате блестящей разведывательной операции землянам удалось "умыкнуть" у инопланетян две одинаковые "машины времени", затем кропотливо разобрать их до последнего винтика, но в результате они так и не поняли, благодаря чему, собственно, эти аппараты работают (отдельные элементы конструкций вроде бы напоминают что-то земное, но остается загадкой, почему они расположены именно в таком порядке и за что именно отвечают).

Ученым удалось открыть входную дверь в сокровищницу генетической информации: далее поджидают тысячи потайных комнат, для проникновения внутрь которых придется снова и снова подбирать кодовые комбинации шифра, а затем многократно ошибаться, пытаясь объяснить возможное предназначение их содержимого.

Впрочем, самих авторов публикаций о человеческом геноме нельзя обвинить в головокружении от достигнутых успехов: ученые честно признаются, что находятся в самом начале "генетического туннеля". Так, биологи Human Genome Project отмечают, что "пока у нас нет возможности корректно интерпретировать полученные данные", а по словам главы Celera Genomics Крэйга Вентера, "сейчас мы похожи на (умственных) карликов, пытающихся объяснить строение Вселенной".