Загадки мироздания

Человечество совершенно не обязано в своих целенаправленных экспериментах в точности копировать работу природы. В конце концов, нуклеиновые кислоты реплицируются на самом деле ведь не совсем точно. Иногда в процессе репликации происходят небольшие ошибки. Нельзя сказать, что это само по себе плохо, поскольку иногда случается так, что благодаря этим ошибкам получается совершенно новая нуклеиновая кислота, которая начинает приносить дополнительную пользу клетке, в которой появилась на свет. Именно благодаря таким случайным изменениям в строении нуклеиновых кислот за два миллиарда лет эволюционного развития из амебы получился человек.

Люди научились способствовать этим изменениям в нуклеиновых кислотах в процессе репликации. Вероятность ошибок при репликации оказалось возможным увеличивать путем обработки нуклеиновых кислот нагреванием, радиацией, определенными химическими веществами. Нуклеиновые кислоты нового образца строят белки (многие из которых являются ферментами) также с ошибками, получая новые, которым не было раньше аналогов. Скорее всего, большинство этих новых белков окажутся бесполезными, но некоторые вполне могут иметь новые, очень важные свойства, каких в природе еще никогда не наблюдалось. Химикам подобное уже знакомо. Сотню лет назад они научились получать химические соединения, не существующие в природе. Так появились на свет новые красители, новые лекарства и даже новые макромолекулы, например синтетические волокна и пластмассы. И во многих случаях новые вещества имели серьезные преимущества перед любыми природными аналогами.

Почему же нам тогда не производить новые нуклеиновые кислоты, которые будут создавать новые белки, возможно превосходящие все имеющееся в природе? Мы можем не только «разводить» нуклеиновые кислоты, но и «выводить» новые их разновидности, точно так же, как мы выводим новые породы скота или новые сорта пшеницы.

А можно ли применить технологии новых аминокислот напрямую к людям? Давайте поразмышляем дальше.

Каждая хромосома состоит из сотен, если не тысяч, блоков — нуклеиновых кислот, каждая из которых способна создавать определенные белки. Самое старое название этих блоков — «гены». У каждого человека имеется свой личный набор генов, и не исключено, что у любого из нас в клетках присутствуют и дефектные гены, неспособные правильно создавать нужные ферменты.

Чаще всего эти дефекты легки и незаметны — но не всегда. Ученые пытаются разобраться в генах всеми доступными средствами. В 1962 году Роберт Эдгар из Калифорнийского технологического института сумел установить около половины генов, присутствующих в определенном вирусе, через анализ создаваемых этими генами ферментов.

В конце концов, конечно, будут изобретены технологии, с помощью которых можно будет определить функцию каждого гена в заданном наборе хромосом [3]. Все клетки одного и того же организма имеют один и тот же набор генов, так что подобный анализ можно будет провести на материале, скажем, белых кровяных телец из капли крови.

Может быть, придет время, когда каждый будет подвергаться подобному анализу с рождения. Что можно сделать по результатам генного анализа, когда набор генов индивидуума установлен и проанализирован? В первую очередь, зная, какие гены несут дефект, можно предсказать угрозы здоровью человека, а значит, и принять профилактические меры. Зная свои физические возможности, человеку легче правильно планировать карьеру. Карта генного анализа может стать важнейшим документом каждого, который необходимо всегда иметь с собой, а копия которого будет храниться в каком-нибудь центральном архиве.

Несмотря на то что каждая клетка одного и того же организма содержит один и тот же набор генов, сами гены выражают себя в разных клетках по-разному. Клетки специализируются, одни становятся нервными, другие — мышечными, третьи — клетками кожи, четвертые — печени и т. д. Каждая клетка имеет свой собственный набор ферментов, что означает, что в клетке каждого типа деятельность одних генов подавляется, а других — запускается «на полную катушку».

Каким образом одни гены блокируются организмом, а другие — «включаются», ученые до сих пор в подавляющем большинстве случаев не знают. Но именно этот вопрос сейчас пользуется наибольшей популярностью у исследователей, и над ним сейчас работают со всех сторон. Одни ученые перебирают содержащиеся в хромосомах белки в поисках блокирующего агента; другие — исследуют продукты деятельности ферментов, которые, по мере накопления, могут замедлять действие породивших их ферментов. Возможно, что именно подобного рода обратная связь и обеспечивает блокировку генов. Изучаются и все другие возможности.