Рассказ Мыши

Рассказ Мыши

Из тысяч грызунов домашняя мышь (Mus musculus) может поведать кое-что особенное: ни один другой вид млекопитающих, кроме нашего собственного, мы не изучали так интенсивно. Именно на мышах, а не на пресловутых морских свинках держатся медицинские, физиологические и генетические лаборатории. Мышь – одно из немногих млекопитающих, не считая нас самих, чей геном целиком прочитан.

При недавней расшифровке этих геномов выяснились несколько удивительных фактов. Во-первых, геномы млекопитающих совсем невелики: около 30 тыс. генов, даже меньше. А во-вторых, они так похожи! А ведь нам казалось, что в интересах человеческого достоинства наш геном должен быть намного больше, чем геном какой-то мышки. По крайней мере, побольше, чем 30 тыс. генов!

Последнее заблуждение привело к тому, что люди (включая тех, кто мог бы и не попадаться в эту ловушку) заключили, что роль “окружающей среды”, по-видимому, гораздо важнее, чем прежде думали – так как одних генов недостаточно для того, чтобы определить строение тела. Потрясающая наивность! На основании чего, интересно, мы можем установить, сколько генов нужно, чтобы определить строение тела? Такого рода рассуждения основаны на ошибочном подсознательном убеждении в том, что геном – что-то вроде схемы, где каждый ген отвечает за определенный участок тела. Из “Рассказа Дрозофилы” мы узнаем, что это не схема, а скорее нечто вроде кулинарного рецепта, компьютерной программы или инструкции по сборке.

Если представлять геном как схему, то у вас – большого, сложно устроенного животного – генов должно быть больше, чем у мыши: у нее и клеток меньше, и мозг не настолько развит. Но гены действуют не так. Даже аналогия с кулинарным рецептом или инструкцией по сборке может ввести в заблуждение, если ее неверно истолковать. Мой коллега Мэтт Ридли проводит другую аналогию, и она кажется мне замечательно уместной. Большая часть генома, который мы расшифровываем, – не сборник инструкций и не основная программа для построения человека или мыши, хотя часть его, конечно, такова. Если это было бы так, следовало бы ожидать, что наша программа будет длиннее, чем у мыши. Но основная часть генома скорее похожа на словарь, с помощью слов которого можно написать сборник инструкций, – или набор подпрограмм, которыми управляет основная программа. Ридли пишет, что в “Дэвиде Копперфильде” набор слов примерно такой же, как и в “Над пропастью во ржи”. Обе книги опираются на словарный запас образованного носителя английского языка. Принципиальная разница между ними – в порядке слов.

При “сборке” как человека, так и мыши эмбриология пользуется одним и тем же “словарем” генов: обыкновенным “словарем” эмбриологии млекопитающего. Различия между человеком и мышью обусловлены различным порядком, в котором выбираются и запускаются гены из “словаря”, различными участками тела, в которых это происходит, и временными паттернами их работы. Все это находится под контролем особых генов, обязанность которых – включать другие гены, входящие в состав сложных, изящно скоординированных каскадов. Но среди генов в геноме такие регуляторы составляют меньшинство.

Не поймите неправильно слово “порядок”: это не порядок, в котором гены расставлены вдоль хромосомы. С некоторыми исключениями, о которых мы узнаем из “Рассказа Дрозофилы”, порядок генов на хромосоме произволен. Конечно, слова в словаре обычно расставляют в алфавитном порядке, но иногда, особенно в разговорниках, слова расположены в порядке удобства: слова, которые пригодятся в аэропорту, при посещении врача, в магазине и так далее. Порядок, в котором гены расположены на хромосомах, неважен. Важно то, что клеточные механизмы умеют находить нужный ген в нужное время и делают это способами, которые понятны нам все лучше. В “Рассказе Дрозофилы” мы вернемся к особым и очень любопытным случаям, где порядок расположения генов на хромосоме скорее напоминает порядок слов в разговорнике. А пока запомним: главное, что отличает мышь от человека, – не столько гены и не столько их порядок в хромосомном “разговорнике”, сколько порядок, в котором они включаются: точно так же, как Диккенс и Сэлинджер выбирали слова и составляли из них предложения.

Однако кое в чем приведенная аналогия может ввести в заблуждение. Поскольку слова короче генов, некоторые авторы уподобляют ген предложению. Но аналогия с предложением неудачна: перестановкой конечного набора предложений нельзя получить разные книги. Большинство предложений уникально. Гены же, как и слова (но не как предложения), используются снова и снова в различных контекстах. Более удачная, чем слово или предложение, аналогия для гена – набор подпрограмм в компьютере.

В “Макинтоше”, например, есть набор стандартных подпрограмм, хранящийся в ROM (Read Only Memory) или в “Системных файлах”, которые всегда загружаются во время запуска. Существуют тысячи подпрограмм, и каждая выполняет конкретную операцию, которая с высокой вероятностью будет многократно востребована различными программами, использующими ее каждая по-своему. Например, ObscureCursor прячет курсор до следующего движения “мыши”. Невидимый “ген” ObscureCursor вызывается всякий раз, когда вы начинаете печатать. За функциями, общими для программ “Мака” и их аналогов на компьютерах с “Виндоус” (разворачиваемое меню, полоса прокрутки, сворачиваемые окна, которые можно таскать по экрану с помощью “мыши”, и многими другими), стоит набор подпрограмм.

Причина, по которой у всех программ “Мака” одинаковый “внешний вид” (это сходство, как известно, было предметом судебных разбирательств), заключается как раз в том, что все программы “Мака”, написаны ли они “Эппл”, или “Майкрософт”, или кем-либо еще, вызывают один и тот же набор подпрограмм. Если вы программист и хотите переместить целую область экрана, например, с помощью “мыши”, вы только тратили бы время, если бы не вызвали подпрограмму ScrollRect. Или, если вы хотите поставить галочку в раздел разворачиваемого меню, было бы безумием писать специальный код. Просто вызовите Checkltem, и все будет сделано за вас. Когда вы смотрите код программы “Мака” – кем бы, на каком языке и для какой цели она ни была написана, – первое, что бросается в глаза – то, что она состоит в основном из вызовов знакомых встроенных стандартных подпрограмм. Такой набор стандартных подпрограмм доступен всем программистам. Различные программы в разных комбинациях и последовательностях сочетают вызовы этих стандартных подпрограмм.

Геном в ядре каждой клетки представляет собой набор подпрограмм ДНК, которые могут выполнять стандартные биохимические функции. Ядро клетки напоминает ROM “Мака”. Различные клетки, например клетки печени, костные и мышечные клетки, в разных комбинациях и последовательностях сочетают “вызовы” этих подпрограмм для выполнения конкретных функций клетки: рост, деление, выработку гормонов и так далее. Костные клетки мыши сильнее похожи на костные клетки человека, чем на клетки мышиной печени: они выполняют очень похожие операции и для этого вызывают одни и те же наборы стандартных подпрограмм. Этим и объясняется, почему геномы млекопитающих примерно одного размера: всем нужен примерно одинаковый набор подпрограмм.

Тем не менее костные клетки мыши ведут себя не так, как костные клетки человека. Это также выражается в различных вызовах подпрограмм в ядре. Сам набор подпрограмм у мыши и человека не идентичен, хотя вполне мог бы быть таковым без угрозы для основных различий между двумя видами. Чтобы сделать мышь не похожей на человека, важны не столько различия в стандартных подпрограммах, сколько различия в их вызовах.