Последующие шаги оказались труднее, чем мы рассчитывали, и муковисцидоз, увы, пока еще далеко не исчез. Но выявление гена было важнейшей вехой — именно оно открыло путь исследованиям по борьбе с самим заболеванием, на успех которых все мы очень надеемся.
В сумме работа двадцати с лишним исследовательских групп, участвовавших в поисках гена МВТР, заняла десять лет и обошлась человечеству более чем в $50 млн. А ведь эта задача считалась одной из самых простых, так как муковисцидоз — сравнительно распространенная патология, передающаяся от родителей к детям строго по законам Менделя. Как же можно было вообразить себе аналогичное изучение сотен более редких наследственных расстройств, источник которых тоже срочно необходимо раскрыть? Тем более, мыслимо ли было изучать с помощью той же стратегии такие болезни, как диабет, шизофрения, различные виды сердечно-сосудистых заболеваний и рака, где наследственные факторы заведомо играют огромную роль, но этих факторов много, и ни один ген, взятый в отдельности, не оказывает особенно сильного влияния? Здесь понадобилось бы найти с дюжину лампочек, причем даже не перегоревших, а просто горящих чуть слабее, чем нужно. Если для этих более сложных случаев и была какая-то надежда на успех, то только при наличии подробных и точных данных обо всех щелях и закоулках генома. Нам требовалась карта страны с планом каждого дома.
Конец 1980-х стал временем яростных споров о разумности такого проекта. Большинство ученых соглашались, что проект позволил бы получить потенциально весьма полезную информацию, но считали его неосуществимым из-за огромного масштаба. Далее, было уже понятно, что лишь небольшая часть генома кодирует белок, а вопрос о целесообразности секвенирования всего остального («мусорных» ДНК) представлялся довольно спорным. Один известный генетик писал: «Секвенирование генома было бы почти таким же полезным делом, как перевод полного собрания сочинений Шекспира в клинопись, но далеко не таким простым с точки зрения осуществления и последующей интерпретации результатов».
Другой заявлял: «Это бессмысленно... генетики будут бороздить море бессмыслицы ради нескольких крохотных островков информации». Но очень многие опасения были в действительности связаны со стоимостью проекта и с тем, что из-за него лишатся ресурсов другие исследования в области биомедицины. А против этой проблемы есть хорошее средство — нужно найти для проекта отдельное финансирование, что и осуществил в США новый директор проекта — не кто иной как сам Джим Уотсон, один из открывателей двойной спирали ДНК. Уотсон, бывший в то время самой популярной «рок-звездой» от биологии, убедил Конгресс рискнуть и выделить деньги на расшифровку генома.
Джим Уотсон умело руководил американским проектом «Геном человека» в течение первых двух лет. В этот период были созданы центры по расшифровке генома и к работе подключился ряд лучших и талантливейших ученых нашего поколения. Однако многие по-прежнему относились к проекту скептически, сомневаясь, что его удастся осуществить за отпущенные 15 лет, — тем более что тогда еще не были созданы некоторые технологии, позволившие позднее ускорить процесс и осуществить проект в намеченные сроки. В 1992 г. наступил кризис: Уотсон неожиданно оставил проект после публичного спора с директором системы Национальных институтов здравоохранения о возможности патентования фрагментов генетического кода (против чего Уотсон категорически возражал).
Начались поиски нового директора проекта, и выбор, к моему огромному удивлению, остановился на мне. Я руководил тогда центром по расшифровке генома в Мичиганском университете, был вполне удовлетворен своим положением и не мыслил себя в роли государственного служащего. Поэтому поначалу я не проявил интереса к этой идее. Но отделаться от нее оказалось непросто. Был только один проект «Геном человека», его предполагалось осуществить лишь раз за всю историю человечества, и его успех имел бы огромное значение для медицины. Как верующий, я спрашивал себя, не предначертано ли мне сыграть более важную роль в проекте, способном привести к фундаментальным сдвигам в нашем понимании себя самих. Мог ли я отказаться от шанса прочесть написанное на языке Бога, узнать сокровенные подробности того, как появились люди? Я всегда с подозрением отношусь к людям, которые утверждают, применительно к подобным моментам, будто поняли волю Бога; и все же невозможно было игнорировать невероятную значимость проекта с точки зрения потенциальных последствий для взаимоотношений между человечеством и Богом.
В ноябре 1992 г. я отправился в гости к дочери, жившей в Северной Каролине, и там долго молился под вечер в маленькой часовне, прося Бога направить меня. Я не «услышал» ответа — в действительности со мной никогда такого не случалось, — но за эти часы (а я неожиданно для себя пробыл в часовне до вечерней службы) мое душевное смятение совершенно улеглось. Спустя несколько дней я принял предложение.
Следующие десять лет были бешеной гонкой с множеством взлетов и падений. Уже исходные задачи проекта «Геном человека» требовали невероятного напряжения сил, но мы ставили себе еще более жесткие сроки и неукоснительно их соблюдали. Иногда, казалось бы, многообещающие методы с треском проваливались при применении в крупном масштабе, и мы испытывали тяжелое разочарование. Случались трения между членами нашей научной команды, и я, как глава, выступал в роли примирителя. Некоторые центры не выдержали заданного темпа, и их, к большому разочарованию руководителей, пришлось вывести из проекта. Но бывали и моменты торжества, когда мы завершали очередной напряженный этап; и у нас стала накапливаться информация, ценная с точки зрения медицины. К 1996 г. мы были готовы запустить полномасштабное секвенирование генома с применением значительно более совершенной и рентабельной технологии, чем та, которую мы использовали в 1980-х при поиске гена муковисцидоза. В определенный момент руководители международной части проекта приняли важнейшее решение, сделав обязательным условием участи немедленный доступ к полученным данным и договорившись не подавать заявок на патентование каких бы то ни было фрагментов кода. Ученым, работающим над важнейшими медицинскими проблемами, требовался немедленный свободный и открытый доступ к информации, нельзя было позволить здесь задержку даже на один день.
Следующие три года прошли очень плодотворно, так что к 1999-му мы смогли значительно ускорить процесс расшифровки. И в этот момент на горизонте возникла новая проблема: у нашего проекта «Геном человека» появился конкурент — частная компания. Когда проект начинался, полное секвенирование всего генома не представляло коммерческого интереса, однако положение менялось по мере того, как ценность получаемой информации становилась все очевиднее, а себестоимость секвенирования снижалась. Крейг Вентер, глава фирмы, вскоре получившей название Celera, заявил, что планирует выполнить полномасштабное секвенирование генома, причем, в отличие от нас, намерен запатентовать многие гены и хранить информацию о них в закрытой базе данных, предоставляя доступ по подписке за значительную плату.
Идея обратить информацию генома в частную собственность вызывала глубокую тревогу. Еще сильнее обеспокоила нас реакция Конгресса. Хотя никаких своих данных команда Celera не представила, а научная стратегия, которой собирался следовать Вентер, вызывала большие сомнения относительно полноты и точности будущих результатов, в Конгрессе был поднят вопрос о том, целесообразно ли и дальше финансировать за счет налогоплательщиков проект, с которым, возможно, лучше справился бы частный сектор. В своих публичных выступлениях представители Celera упирали на более высокую эффективность собственного подхода, стараясь заклеймить государственный проект как медлительный и бюрократизированный. Эти заявления были, мягко говоря, весьма спорными, учитывая участие в проекте «Геном человека» лучших университетов мира, талантливейших и известнейших ученых. Но пресса любит скандалы, и журналисты много писали о «состязании» в секвенировании генома, привлекая к сравнению яхту Вентера и мой мотоцикл. Основная масса этих текстов — полнейшая бессмыслица. Авторы большинства статей, похоже, не поняли главного: спор шел вовсе не о том, кто выполнит работу быстрее или с меньшими затратами (и Celera, и государственный проект были уже очень хорошо подготовлены), а об идеалах. Чем должна стать последовательность генома, наше общее наследие — коммерческой услугой или общественным благом?
Мы не жалели сил. Наши двадцать центров по расшифровке генома работали безостановочно. За полтора года, определяя тысячу комплементарных пар в секунду двадцать четыре часа в сутки семь дней в неделю, мы получили первый вариант расшифровки, покрывающий 90% генома человека. Celera, со своей стороны, также сгенерировала большой объем данных, но они хранились в закрытой базе, и доступ к ним отсутствовал. В определенный момент сотрудники Celera осознали, что могут на общих основаниях пользоваться открытой информацией, и остановили свою работу на середине. В итоге Celera представила расшифровку, которая, как выяснилось впоследствии, более чем наполовину состояла из данных, опубликованных в рамках нашего проекта.
Интерес к нашему «состязанию» становился неуместным и грозил отвлечь внимание от цели обоих проектов и ее значения. В конце апреля 2000 г., когда и Celera, и мы были готовы объявить о завершении первого варианта расшифровки, я обратился к Ари Патриносу (руководителю программы по расшифровке генома в Департаменте энергетики), который был дружен и со мной, и с Вентером, и попросил его устроить нам неофициальную встречу.
За пивом и пиццей в гостиной у Ари мы с Вентером договорились об одновременном объявлении и проработали необходимые детали.
Так я и оказался одним из главных действующих лиц торжества, описанного на первых страницах этой книги. Стоя рядом с президентом Клинтоном в Восточном зале Белого дома> я объявил, что прочитана (в первом приближении) инструкция, по которой сделан человек, раскрыт язык Бога.
В течение следующих трех лет я продолжал работу в качестве директора проекта «Геном человека». Мы уточняли первоначальные данные, заполняли остававшиеся пробелы, повышали общий уровень корректности информации; все результаты, как и раньше, ежедневно выкладывались в общедоступные базы данных. В апреле 2003 г., когда отмечалось пятидесятилетие открытия Уотсоном и Криком двойной спирали ДНК, мы объявили о достижении всех целей, ставившихся перед проектом. Я как руководитель испытывал огромную гордость за две с лишним тысячи ученых, совершивших этот выдающийся подвиг, — думаю, расшифровка генома и через тысячу лет будет считаться одним из главных достижений человечества.
Торжества в честь завершения нашего проекта спонсировались Генетическим альянсом — организацией, поддерживающей семьи, в которых проявляются редкие наследственные заболевания. По этому случаю я переделал слова известной народной песни «Все добрые люди», и присутствующие хором спели:
«Вам эта песня, все добрые люди, Добрые люди — наша семья. Вам эта песня, все добрые люди, Общая нить нас связала одна».
Следующий куплет был посвящен испытаниям, выпавшим на долю семей, которые борются с редкими генетическими расстройствами у себя или у своих детей:
«Вам эта песня, все те, кто страдает, Сила и дух ваш тронули нас. Преданность ваша нас вдохновляет, Учимся мы не сгибаться у вас».
Последним шел куплет о геноме:
«Это чертеж наш и летопись наша, Это лечебник на все времена. Люди прочли его и записали, Он для людей, для тебя и меня».
Для меня, верующего человека, раскрытие последовательности генома было важно еще и тем, что геном написан на языке Бога — том самом, с помощью которого Бог вызвал из небытия жизнь. Изучая этот главнейший из всех биологических текстов, я чувствовал великое благоговение. Да, конечно, он написан на языке, который мы понимаем очень слабо, и нам понадобятся десятилетия, а может быть, и века, чтобы в нем разобраться, и все же мы перешли через мост, вступив в совершенно новую область.
О проекте «Геном человека» написано много (по-видимому, даже слишком много) книг. Быть может, и я когда-нибудь напишу свою — надеюсь, что сумею дать в ней достаточно объективную оценку прошедших событий и избежать захлебывающихся интонаций, которыми страдают многие из популярных сейчас описаний. Но здесь у меня другая задача — я рассуждаю не о проекте, а о проблеме достижения гармонии между современной наукой и верой в Бога.
С этой точки зрения будет интересно более внимательно взглянуть на геном человека и сравнить его с геномами других организмов, которые к настоящему времени также полностью расшифрованы. При взгляде на 3,1 млрд букв кода ДНК, распределенных по 24 хромосомам, сразу же бросаются в глаза несколько удивительных вещей.
Первая из них — то, какая малая часть генома реально используется для кодирования белков. Общее количество генов, кодирующих белки, — приблизительно 20-25 тысяч (ограниченные возможности наших экспериментальных и вычислительных методов пока не позволяют дать точную оценку), и на них приходится около 1,5% кода. Это значительно меньше, чем предполагалось, — в итоге своей десятилетней работы мы надеялись найти как минимум 100 000 генов, и многих из нас ошеломила та краткость, с какой Бог высказался о человеке. В особенности же шокировало то, что у более простых организмов, таких как черви, мухи или водоросли, насчитывается примерно столько же генов — около 20 000.
Некоторые наблюдатели восприняли этот факт как оскорбительный для человечества. Неужели мы обманывались насчет своего особого места в животном мире? В действительности нет — ведь числом генов наверняка определяется далеко не все. По любым оценкам мы превосходим по биологической сложности круглых червей, состоящих всего из 959 клеток, хотя генов у них примерно столько же, сколько и у нас. И, разумеется, ни один другой организм не расшифровал собственный геном! Очевидно, наша сложность определяется не числом отдельных пакетов инструкций, а тем, как они используются. Может быть, компоненты, из которых мы состоим, обучились работать в многозадачном режиме?
Еще один способ осмысления этого факта дает сравнение с естественным языком человека. У образованного носителя английского языка средний объем активного словаря — около 20 000 слов. Из этих слов могут составляться и относительно простые документы — скажем, памятка владельцу автомобиля, — и тексты значительно большей сложности — например, «Улисс» Джеймса Джойса. Аналогичным образом, червям, насекомым, рыбам и птицам, как и нам, необходим для функционирования «словарный запас» в 20 000 генов, хотя они используют данный ресурс не так изощренно, как мы.
Вторая удивительная черта генома человека обнаруживается при сравнении разных представителей нашего вида. На уровне ДНК мы идентичны на 99,9%, независимо от того, каких людей из каких стран мы попробуем сравнить. Тем самым, судя по ДНК, все люди — действительно одна семья. Этот удивительно высокий уровень генетического сходства отличает нас от большинства других видов планеты, у которых в ДНК встречается в 10, а то и в 50 раз больше расхождений, чем у нас. Инопланетянин, изучающий формы жизни на Земле, заметил бы много интересных фактов, касающихся людей, но прежде всего должен был бы обратить внимание на исключительное генетическое единообразие внутри нашего вида.
Одним из направлений иопуляционной генетики является реконструкция истории популяций животных, растений, микроорганизмов с помощью математических инструментов. Если обработать с помощью тех же методов данные о геноме человека, получается, что все представители нашего вида произошли от одной группы прародителей численностью около 10 000, жившей 100-150 тысяч лет назад. Это хорошо согласуется с данными археологии, согласно которым наши гипотетические прародители обитали в Восточной Африке.
Далее, благодаря расшифровке геномов целого ряда организмов у нас появилась возможность провести детальное сравнение последовательностей ДНК нашего и других видов. Используя компьютер, можно выбрать определенный участок ДНК и проверить, есть ли похожие последовательности у каких-либо других существ. Когда такое сравнение проводится для области человеческого гена, кодирующей некоторый белок, у нее практически во всех случаях обнаруживается значительное сходство с геномами других млекопитающих. Часто обнаруживается явное, хотя и не такое большое сходство с генами рыб, а иногда и с более примитивными организмами, такими как плодовые мушки дрозофилы или круглые черви (нематоды). Есть отдельные примеры, когда подобие распространяется на все филогенетическое дерево вплоть до генов дрожжевых грибов и даже бактерий.
Если же выбрать участок ДНК между генами, вероятность нахождения аналогичной последовательности в других отдаленно родственных нам организмах падает, хотя полностью не исчезает. При тщательном поиске с применением компьютера у других видов млекопитающих удается найти аналоги приблизительно для половины таких фрагментов, а у приматов — соответствия в зависимости от категории организма почти для всех.
Таблица 5.1
Рис. 5.1.На этой странице представлен современный вид филогенетического дерева для ряда видов млекопитающих, степень близости между которыми «дерева жизни», отображающего родство между разными видами определена путем сравнения последовательностей ДНК. Длина ветвей соответствует количеству различий между видами: так, мышь ближе к крысе, чем к белке, а человеческая ДНК обнаруживает больше сходства с ДНК шимпанзе, чем с ДНК макаки. На соседней странице воспроизведен листок из записной книжки Дарвина 1837 г., где вслед за словами «Я думаю» нарисован эскиз
Таким образом, анализ ДНК убедительно подтверждает оба главных положения дарвиновской теории эволюции — и происхождение всех живых существ от общего предка, и естественный отбор из множества случайных вариантов. На уровне генома в целом можно с помощью компьютера построить филогенетическое дерево, опираясь только на сходство последовательностей ДНК. Результат представлен на рис. 5.1. При анализе не использовались ни данные палеонтологии, ни информация о строении организмов животных, но его выводы совершенно аналогичны тем, к которым приводят сравнительное изучение анатомии существующих и ископаемых видов.
Далее, в отношении генома в целом теория Дарвина предсказывает следующее. Мутации, не влияющие на функционирование организма (т. е. локализованные в «мусорных» ДНК), должны накапливаться с постоянной скоростью, те же, которые затрагивают кодирующие участки, должны наблюдаться реже, поскольку, как правило, они вредны для организмов: полезное изменение, дающее организму преимущество при отборе и сохраняющееся в процессе дальнейшей эволюции, — исключительный случай. Так и происходит. Сходное явление наблюдается, кстати, и на кодирующих участках при их более детальном изучении. В предыдущей главе я упоминал об избыточности генетического кода — например, последовательности GAA и GAG синонимичны, им соответствует одна и та же аминокислота (глутаминовая). Поэтому некоторые мутации кодирующих участков могут быть «молчащими»: код меняется, но аминокислота остается прежней, и на организме изменение не сказывается. Сравнение генов родственных видов выявляет больше «молчащих» различий, чем влияющих на аминокислоту, — что в точности соответствует теории естественного отбора. Если предполагать, как некоторые, что каждый геном был сотворен отдельно, объяснить эту особенность не удастся.
Чарльз Дарвин испытывал очень серьезные сомнения по поводу своей теории эволюции — может быть, именно поэтому он двадцать пять лет медлил с публикацией «Происхождения видов». Наверняка ему не раз хотелось вернуться на миллионы лет назад и своими глазами увидеть все те события, которые реконструировала его теория. Конечно, это было и осталось неосуществимым, но, помимо машины времени, вряд ли сам Дарвин мог бы вообразить более убедительное подтверждение своей теории, чем то, которое дает сравнительное изучение ДНК родственных видов.
В середине XIX в. у Дарвина не было возможности узнать, как действует механизм естественного отбора. Сейчас мы понимаем, что изменчивость, которую он предположил, вызывается мутациями в ДНК, имеющими естественную причину. Частота мутаций оценивается в одну ошибку на 100 млн комплементарных пар за поколение. (Между прочим, это означает, что на два генома — материнский и отцовский — каждого человека, насчитывающие по 3 млрд пар нуклеиновых оснований, приходится в среднем 60 новых мутаций, которых не было ни у одного из родителей.)
По большей части эти мутации происходят на несущественных участках и поэтому не приводят ни к каким или почти ни к каким последствиям. Те, которые случаются в более уязвимых местах, чаще всего вредоносны и быстро выбраковываются, так как снижают репродуктивную способность. Но изредка случайно происходит мутация, дающая небольшое преимущество при отборе. Это новое «написание» ДНК с чуть большей вероятностью будет в дальнейшем передано потомству. В течение очень долгого периода времени такие благоприятные модификации могут распространяться на весь вид, что в итоге приводит к существенным изменениям биологической функции.
Сейчас, с появлением инструментов, позволяющих прослеживать эволюцию, ее в отдельных случаях удается даже «поймать за руку». Некоторые критики дарвинизма стараются доказать, что данные палеонтологии подтверждают только «микроэволюцию» (небольшие изменения внутри видов), но не «макроэволюцию» (значительные изменения, приводящие к образованию нового вида). Мы видели, — заявляют они, — как постепенно изменилась форма клюва у зябликов с переходом на новую пищу, а появление нового вида не наблюдали ни разу.
Современная наука все более склоняется к тому, чтобы рассматривать это разделение как искусственное. Так, в настоящее время группа биологов в Стэнфордском университете занимается изучением чешуи колюшки, которая значительно различается в зависимости от внешней среды. У рыб, живущих в соленой воде, обычно насчитывается более трех десятков чешуек, которые покрывают все тело и увеличиваются от хвоста к голове, а у пресноводных видов чешуи почти не осталось.
Пресноводные колюшки, судя по всему, поселились в своих нынешних местах обитания совсем недавно — 10-20 тысяч лет назад, после таяния ледников в конце последнего оледенения. Сравнение геномов пресноводной и морской разновидности позволило обнаружить различия в гене, называемом EDA. Мутации этого гена неоднократно и независимо возникали в различных популяциях пресноводной колюшки, вызывая потерю чешуи. Интересно, что ген EDA есть и у людей; спонтанные мутации в нем приводят к дефектам волос, зубов, потовых желез и костей. Нетрудно представить себе, как расхождение между пресноводной и морской колюшкой усиливается и в результате образуются самостоятельные виды. Таким образом, отчетливой границы между микро- и макроэволюцией нет; значительные изменения, приводящие к появлению новых видов, состоят из ряда крохотных шагов, почти незаметных по отдельности.
Эволюционный процесс в действии мы наблюдаем также при появлении новых болезнетворных вирусов, бактерий и многоклеточных паразитов; такие события могут приводить к серьезным эпидемиям. В 1989 г. я, работая в Западной Африке, заразился малярией, хотя и принимал рекомендованное профилактическое средство — хлорокин. В этом регионе хлорокин использовался уже много лет, и когда в результате случайной мутации появилась форма возбудителя малярии, устойчивая к препарату, она быстро распространилась. Аналогичным образом, мутации вируса иммунодефицита (ВИЧ), вызывающего СПИД, затрудняют создание вакцины против него; именно эволюция вируса — главный виновник того, что болезнь возвращается к пациентам после курса лечения. Еще более взбудоражили общественность опасения, связанные с птичьим гриппом, в результате эпидемии которого погибло множество кур и несколько людей, вступавших в контакт с больными птицами. Вполне можно себе представить, что возбудитель этого гриппа — вирус H5N1 — мутирует и появится его разновидность, легко передающаяся от человека к человеку. Таким образом, теория эволюции важна не только для биологической, но и для медицинской науки.
Колюшка — не человек. Что можно сказать об эволюции нашего вида? Со времен Дарвина представителей самых разных мировоззрений особенно интересовало то, каким образом общие законы биологии и эволюции действуют в случае одного конкретного вида — Homo sapiens, человека разумного.
Исследование генома неизбежно приводит к заключению, что люди и другие живые существа Земли произошли от общего предка. Некоторая статистика, подтверждающая это, приведена в таблице 5.1, отражающей степень сходства между геномами различных животных и нашим собственным. Само по себе это, конечно, не доказывает существования общего предка; с точки зрения креационистов причиной сходства может быть, например, повторное использование Богом удачных принципов творения. Тем не менее, как будет показано дальше (частично мы об этом уже говорили, обсуждая «молчащие» мутации в кодирующих последовательностях ДНК), факты, выясняющиеся при детальном изучении генома, говорят о несостоятельности этого объяснения для всех живых организмов, не исключая и людей.
В качестве первого примера попробуем сравнить геномы человека и мыши — оба они исследованы с высокой степенью достоверности и имеют приблизительно одинаковый полный размер, а также весьма сходный состав генов, кодирующих белки. При рассмотрении деталей обнаруживаются и другие несомненные признаки того, что мы произошли от общего предка. Например, в хромосомах человека и мыши есть довольно длинные фрагменты ДНК с одинаковым порядком расположения генов. Так, если в геноме человека следуют друг за другом гены А, В и С, то с большой вероятностью их аналоги в геноме мыши идут в том же порядке, хотя промежутки между ними могут несколько отличаться (см. рис. 5.2). В определенных случаях эта корреляция охватывает участки значительной протяженности: например, практически у всех генов, локализованных в 17-й хромосоме человека, есть аналоги в 11-й хромосоме мыши. Кто-то, наверное, мог бы возразить, что порядок генов критически важен для правильного выполнения ими своей функции и именно поэтому Творец использовал его многократно, но из данных современной молекулярной биологии не следует необходимость в применении этого ограничения на столь длинных участках.
Рис. 5.2.Порядок генов в хромосоме у мыши и человека часто совпадает, хотя промежутки между ними могут несколько различаться. Так, если три гена А, В и С у человека следуют друг за другом, их аналоги у мыши с большой вероятностью расположены в том же порядке. Что же касается промежутков, то теперь, имея перед глазами полную расшифровку геномов и человека, и мыши, между генами можно выявить остатки целого ряда так называемых мобильных генов — фрагментов, которые были способны (и сейчас до некоторой степени способны) внедряться в произвольные места генома. Среди этих генов есть претерпевшие множество мутаций, а значит, очень старые — древние повторяющиеся элементы (ancientrepetitiveelements, ARE). Интересно, что в геномах человека и мыши такие элементы часто обнаруживаются в сходных позициях (как в данном примере, где AREв обоих случаях находится между генами А и В). Особый интерес представляют усеченные ARE, подобные представленному в примере между генами В и С. Элемент был обрезан по определенному месту в момент внедрения, потеряв, таким образом, часть кода и, как следствие, всю функциональность. Одинаково усеченные AREв аналогичной позиции в геномах человека и мыши появились в результате внедрения мобильного гена, которое должно было произойти в организме общего предка двух видов.
Еще более убедительное доказательство существования общего предка дает нам исследование фрагментов кода, называемых древними повторяющимися элементами (ancient repetitive elements, ARE). Они появляются в результате внедрения так называемых мобильных генов, способных к самокопированию и встраиванию копий в произвольные места генома — обычно без последствий для организма. Хромосомы млекопитающих содержат огромное количество таких «генетических обломков» — например, геном человека состоит из них примерно на 45%. При сопоставлении участков ДНК, ограниченных соответствующими друг другу и идущими в одипаковом порядке генами, как правило, можно обнаружить и аналогичные ARE", расположенные в геномах человека и мыши примерно в одних и тех же местах (рис. 5.2).
Некоторые из них присутствуют только в одном из двух геномов (а в другом, по-видимому, утрачены), но многие есть в обоих, причем их позиция указывает на то, что встраивание, вероятнее всего, произошло в геноме общего предка млекопитающих и передалось его потомкам. Конечно, кто-то может возразить, что мы лишь по невежеству относим эти элементы к «мусорной» ДНК, а на самом деле они исполняют некую функцию и у Творца были причины поместить их именно там, где мы их находим. И действительно, небольшая часть ARE играет важную роль, выступая в качестве регуляторов. Но это объяснение не очень правдоподобно, поскольку мобильные гены часто повреждаются при перемещении. По геномам мыши и человека разбросана масса ARE, усеченных в момент внедрения и утративших вследствие этого способность к какому бы то ни было функционированию. Во многих случаях «обезглавленные» и полностью мертвые ARE обнаруживаются в соответствующих друг другу позициях геномов человека и мыши (рис. 5.2).
Рис.5.3. Наборы хромосом (кариотипы) человека и шимпанзе. Обратите внимание на их явное сходство (количество, размер) и на важное отличие: человеческая хромосома 2 выглядит как результат склеивания «голова к голове» двух среднего размера хромосом шимпанзе (помеченных здесь как 2А и 2В).