Рассказ Мыши

Рассказ Мыши

 Из всех тысяч грызунов у домашней мыши, Mus musculus, есть свой особый рассказ, потому что она стала вторыми наиболее тщательно изученным видом млекопитающих после нашего собственного. Намного более общеизвестная, чем морская свинка, мышь является основой медицинских, физиологических и генетических лабораторий во всем мире. В частности мышь – одно из очень немногих млекопитающих, кроме нас самих, геном которых к настоящему времени был полностью секвенирован.

Две особенности этих недавно секвенированных геномов вызвали необоснованное удивление. Прежде всего, геномы млекопитающих кажутся довольно маленькими: состоящими из порядка 30 000 генов или, возможно, даже меньше. И второе, что они настолько похожи друг на друга. Человеческое достоинство, казалось бы, требовало, чтобы наш геном был намного большим, чем геном крошечной мыши. И, во всяком случае, разве он не должен быть, безусловно, большим, чем 30 000 генов?

Это последнее ожидание привело людей, включая некоторых, кто должен знать лучше, к заключению, что «окружающая среда» должна быть более важной, чем мы думали, потому что нет достаточного количества генов, чтобы описать тело. Это действительно – до умопомрачения наивный образец логики. Какими нормами мы определяем, сколько Вам нужно генов, чтобы описать тело? Этот вид рассуждений основан на подсознательном предположении, которое является неправильным: предположение, что геном – своего рода проект, и каждый ген задает свой собственный маленький кусочек тела. Как мы узнаем из «Рассказа Плодовой Мушки», это не проект, а нечто больше напоминающее рецепт, компьютерную программу или описание инструкций для самосборки.

Если Вы представляете себе геном как проект, Вы можете ожидать, что у такого большого, сложного животного как вы сами будет больше генов, чем у маленькой мыши с меньшим количеством клеток и менее сложным мозгом. Но, как я сказал, гены работают не так. Даже рецепт или сборник инструкций могут вводить в заблуждение, если они неверно истолкованы. Мой коллега Мэтт Ридли (Matt Ridley) проводит другую аналогию, которую я нахожу превосходно понятной, в своей книге «Nature via Nurture». Большая часть генома, который мы секвенируем, не является книгой инструкций или базовой компьютерной программой для построения человека или мыши. Если бы это было так, то мы могли бы действительно ожидать, что наша программа будет больше, чем у мыши. Но большая часть генома больше похожа на словарь, слова из которого доступны для того, чтобы написать книгу инструкций – или, как мы скоро увидим, на набор подпрограмм, которые вызывает основная программа. Как говорит Ридли, набор слов в «Дэвиде Копперфилде» почти такой же, как в «Над пропастью во ржи». Обе использовали словарь образованного носителя английского языка. То, чем совершенно отличаются эти две книги, это порядок, в котором одни и те же слова собраны вместе.

При сборке человека или мыши эмбриология использует один и тот же словарь генов: нормальный словарь эмбриологии млекопитающего. Различие между человеком и мышью проявляется из-за различного порядка, в котором разворачиваются гены из этого общего для всех млекопитающих словаря, различных мест в теле, где это происходит, и выбора времени. Все это находится под контролем специфических генов, чья обязанность – включить другие гены в сложных и изящно рассчитанных каскадах. Но такие регулирующие гены составляют лишь меньшинство генов в геноме. Не поймите «порядок» неправильно, будто это обозначает порядок расположения генов вдоль хромосомы. С известными исключениями, которые мы встретим в «Рассказе Плодовой Мушки», порядок генов вдоль хромосомы столь же произволен, как порядок, в котором слова перечислены в словаре – обычно в алфавитном порядке, но, особенно в разговорниках для зарубежных путешествий, иногда в порядке удобства использования: слова, полезные в аэропортах, при посещении врача, при посещении магазина, и так далее. Порядок, в котором гены собраны на хромосомах, неважен. Вопрос в том, что клеточные механизмы находят правильный ген, когда им это нужно, и используют его с помощью методов, которые становятся все более и более понятыми. В «Рассказе Плодовой Мушки» мы вернемся к тем немногим случаям, очень интересным, где порядок генов, расположенных на хромосоме, непроизволен, как в иностранном разговорнике. Пока что главная особенность, которая отличает мышь от человека – это в основном не сами гены, не порядок, в котором они собраны в хромосомном «разговорнике», а порядок, в котором они включаются: аналогично выбору Диккенсом или Сэлинджером слов из словаря английского языка и размещения их в предложениях.

В одном отношении аналогия со словами вводит в заблуждение. Слова короче, чем гены, и некоторые авторы уподобили каждый ген предложению. Но предложения – неудачная аналогия, по различным причинам. Различные книги не составляются перестановкой фиксированного набора предложений. Большинство предложений уникально. Гены, как слова, но в отличие от предложений, используются много раз в различных контекстах. Лучшей аналогией для гена, чем слово или чем предложение, служит подпрограмма инструментальных средств в компьютере.

Компьютером, с которым мне посчастливилось познакомиться, является Макинтош, и прошло несколько лет с тех пор, как я занимался каким-либо программированием, поэтому я, конечно, отстал в деталях. Ничего – принцип остался, и он действителен также и для других компьютеров. В Mac существует набор инструментов программ, сохраняемых в ROM (Read Only Memory) или в файлах системы, постоянно загружаемых во время запуска. Существуют тысячи этих инструментов программ, каждая выполняет специфическую операцию, которая, вероятно, будет востребована много раз немного различными способами различными программами. Например, ObscureCursor скрывает экранный курсор, пока мышь остается неподвижной. Невидимый Вами, «ген» ObscureCursor вызывается каждый раз, когда Вы начинаете печатать, и курсор мыши исчезает. Инструменты программ стоят за знакомыми компонентами, общими для всех программ на Mac (и их скопированными аналогами на машинах Windows): разворачиваемым меню, полосой прокрутки, стягиваемыми окнами, которые Вы можете перетаскивать по экрану мышью, и многими другими.

Причина, по которой у всех программ Mac один и тот же «вид и функции» (а само их подобие стало предметом судебных споров) именно в том, что все программы Mac, написаны ли они Apple, или Microsoft, или кем-либо еще, вызывают один и тот же набор инструментов программ. Если Вы – программист, который желает переместить целую область экрана в определенном направлении, скажем, перетягивая мышью, Вы потратили бы впустую свое время, если бы не вызывали инструмент программ ScrollRect. Или если бы Вы хотели поместить галочку в раздел разворачиваемого меню, Вы были бы сумасшедшим, написав для этого свою собственную программу. Просто наберите вызов Checkltem для Вашей программы, и работа сделана за Вас. Когда Вы видите текст программы Mac, кто бы ее ни написал, на любом языке программирования и для любой цели, главное, что Вы заметите – что она состоит в значительной мере из вызовов знакомых, встроенных наборов инструментов программ. Тот же набор стандартных программ доступен для всех программистов. Различные программы вместе направляют к ним запросы в различных комбинациях и последовательностях.

Геном, находящийся в ядре каждой клетки, является набором инструментов программ ДНК, доступных для того, чтобы выполнить стандартные биохимические функции. Ядро клетки похоже на ROM Mакинтоша. Различные клетки, например клетки печени, костные и мышечные клетки, направляют «запросы» к этим стандартным программам вместе в различных последовательностях и комбинациях для выполнения специфических функций клетки, включая рост, деление или секретирование гормонов. Костные клетки мыши более похожи на человеческие костные клетки, чем на клетки печени мыши – они выполняют очень похожие операции и вынуждены для этого вызывать одни и те же наборы инструментов программ. В этом как бы причина, почему все геномы млекопитающих приблизительно одинаковы по размеру – они все нуждаются в одном и том же наборе инструментов.

Однако костные клетки мыши действительно ведут себя не так, как человеческие костные клетки; и это также будет отражено в различных запросах к набору инструментов в ядре. Сам набор инструментов не идентичен у мыши и человека, но в принципе он мог бы быть и идентичным, не подвергая опасности главные различия между двумя видами. Для построения мыши, отличного от построения людей, различия в запросах к наборам инструментов программ играют большую роль, чем различия в самих наборах.