"Жизнь - это копирование клеток"
Исследования генома человека — одна из наиболее перспективных областей медицинской науки, от которой ждут эффективной профилактики наследственных заболеваний. На вопросы о том, как наследственность влияет на продолжительность жизни, что мы сами можем сделать для того, чтобы дольше жить, и что есть, собственно, генетика судьбы, отвечает ученый-биолог, специалист в области молекулярной биологии, в частности в регуляции транскрипции генов, Константин СЕВЕРИНОВ.
СЛУЧАЙНЫЕ КОМБИНАЦИИ
— Константин Викторович, что определяет нас как генетически индивидуальные организмы?
— Геном человека. Вся генетическая информация — это последовательность букв — оснований ДНК. На самом деле это химические группы, которые мы для собственного удобства называем буквами. Совокупность генетической информации в этой цепочке составляет шесть миллиардов букв: три от мамы и три от папы — множество букв, которые говорят, что вы — это вы, а я — это я. Для сравнения: в «Войне и мире» — два миллиона букв. Каждый из нас — вариации на тему, некая книжка с «опечатками». Так вот количество «опечаток» между вами и мной — одна на тысячу букв, что означает, что вы и я отличаемся друг от друга на шесть миллионов позиций.
— Шесть миллионов из шести миллиардов.
— Да. Эти позиции как бы раскиданы по тексту.
— И всякий раз позиции раскиданы настолько, что родные братья могут быть очень и очень не похожи, только если это не однояйцевые близнецы.
— Когда вы зачинаете ребенка, половыми клетками случайным образом берется три миллиарда букв из текста ДНК, при этом имеется огромная возможность комбинаций, и количество вариаций на самом деле безумное, поэтому мы все очень сложные комбинации очень условных признаков. А вот однояйцевые близнецы — действительно клоны: это когда одна яйцеклетка была оплодотворена одним сперматозоидом, а потом она поделилась на две яйцеклетки. Их «опечатки», их изменения — общие. Одинаковые. Тем не менее судьбы у близнецов разные, потому что их личности несводимы друг с другом.
— Каждый из нас содержит в себе по 50% генов и их вариантов от мамы и от папы. Значит ли это, что по четыре четверти генов мы получили от каждого из дедушек и бабушек?
— Когда наши родители создают половую клетку, из которой потом получаемся мы, то они случайным образом из тех «опечаток», которые у них есть от их мамы и папы, набирают некую смесь. И очень может быть, что с маминой яйцеклеткой вам передалось 90% «опечаток» дедушки по материнской линии, а от бабушки осталось совсем чуть-чуть. Интересная вещь, но родство, прослеживаемое по генеалогическому дереву, совершенно необязательно связано с генетикой.
— Но мы-то верим, что это как раз с генетикой и связано.
— Условно говоря, человек сдал тест и установил, что по происхождению он является потомком Чингисхана. Проблема в том, что потомков, сводимых к Чингисхану, очень много, поскольку этот человек и его дети очень активно размножались. И у конкретного потомка этого физического Чингисхана генов Чингисхана, понимаемых как относительные «опечатки» некоторого референса, может быть совсем мало, а может и не быть совсем.
— Что в целом и не мешает человеку чувствовать себя потомком Чингисхана.
— И сделать что-нибудь эдакое — Рязань, к примеру, завоевать. Есть такой процесс — мейоз. Это процесс деления клеточных ядер, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое и образованию гамет. Именно это преобразование половых клеток связано со случайными комбинациями тех вариантов, которые есть у вас от мамы и от папы — фактически бабушкины и дедушкины варианты — и которые вы передаете своим детям. И это абсолютно случайный процесс.
— Нужно ли делать генетический тест на предмет наследственных заболеваний, дабы исключить или попытаться избежать их?
— Все генетические анализы построены на основании статистики, и в этом смысле они очень полезны медучреждениям и страховым организациям, так как вероятность рассчитана на сотнях тысяч людей, а есть ли смысл делать такой тест отдельно взятому индивидууму — дело выбора самого индивидуума. Был такой один из лучших эволюционистов ХХ века Стивен Джей Гулд, которому в 80-е был диагностирован рак поджелудочной железы, и ожидаемая продолжительность жизни на тот момент, по статистике, составляла всего пять месяцев. Он решил не ждать, а убиться, но чуть позже передумал, аргументировав это так: я молод, я профессор Гарварда, у меня отличная зарплата и страховка, и средняя продолжительность жизни справедлива для миллиона человек, но для меня она несущественна. Он прожил еще тридцать лет. Умер все же от рака, но уже совсем другим, состоявшимся, самодостаточным и зрелым человеком.
ГЕНЕТИКА СУДЬБЫ
— Меняется ли в течение жизни наш наследственный код?
— Наш код — это тот самый текст — книжка, которую мы получили от мамы и папы, и каждая клетка вашего тела — прямой потомок яйцеклетки, которая возникла за счет слияния генетического материала родителей. Вы его получили, а ведь дальше происходило копирование данного текста. Геном — это совокупность всего генетического материала, последовательность всех молекул ДНК организма. ДНК — это та самая длинная молекула, которую принято называть «двойной спиралью». Если её раскрутить, то получится примерно 2 нм. Таким образом, вы как организм, состоящий из огромного количества клеток, в каждой из которых наворочено 2 нм нитей, и всякий раз, когда клетка делится, эти 2 нм ДНК копируются, книжка переписывается, из одной клетки возникает две, и потом они расходятся в дочерние клетки, даже не перепутываясь и не зацепляясь. Но всякий раз, когда ДНК копируется, так или иначе происходят ошибки. Каждая дочерняя клетка, возникшая из одной материнской, содержит порядка сотни случайных «опечаток».
— Ох какая большая погрешность.
— Из шести-то миллиардов. Учитывая, что каждая наша клетка делится, а их сотни миллионов. Проблема заключается лишь в том, что некоторые ошибки ничего не значат, а некоторые ошибки происходят в тех генах, которые, к примеру, вызывают рак или что-либо подобное.
— Чем больше генетических повреждений, тем выше вероятность заболевания?
— Мало того, эти повреждения накапливаются, и в этом смысле чем дольше мы живем, тем больше наши клетки делятся и тем больше мутаций происходит. Другой вариант на эту тему: мужчина генерирует сперматозоиды в течение всей своей жизни, и сперматозоиды молодого мужчины отличаются от сперматозоидов пожилого в том смысле, что у последнего произошло большее количество делений — деление равно переписывание ДНК, а это значит, и новые «опечатки». Есть статистические данные, показывающие, что у детей пожилых отцов больше изменений не потому, что они у папы были изначально, а потому, что они у папы накопились в течение его жизни. Некоторые из них делают нас генетически индивидуальнее, а некоторые из них могут приводить к проблемам. Есть такая фраза: мы все умрем от рака, если доживем до него. Потому что, повторюсь, жизнь — это копирование наших клеток.
— Но дети не проживают настолько длинную жизнь, чтобы успеть приобрести рак.
— А вот здесь играют роль наследственные формы рака: родители успевают передать неудачную копию. Допустим, у папы есть ген, который приводит к онкологическому заболеванию, и одна версия у него хорошая, другая — плохая. И у мамы одна версия хорошая, другая — плохая. Они оба — носители нехорошего состояния гена, но они об этом не знают. Они делают ребенка, которому могут достаться две хороших версии, и он полностью здоров. Может передаться и так: от мамы — хорошая, от папы — плохая, тогда ребенок будет носителем. А могут передаться две плохие. Вот для чего и нужна генетика, так это для семейного планирования, чтобы оценить риски будущих детей. В современном мире мы все больше отходим от действия естественного отбора, у нас все больше и больше мутаций, с которыми, если бы мы с вами жили в естественных условиях в саванне, то попросту не выжили.
— Долго жить и молодо выглядеть — это генетика?
— И условия жизни тоже. Старение — это фотоповреждение ДНК и белков кожи за счет ультрафиолетового света. Но, кроме «машинок», которые делят нашу ДНК, у нас имеются также «машинки», которые чинят нашу ДНК, когда она рвется, что неудивительно, учитывая длину — 2 нм — в каждой клеточке. Иногда в букву может попасть фотон света, и она изменится — это и называется фотоповреждение. Благо клетки с этим научились жить, и они эти повреждения чинят.
— Как помогать своему организму медленнее стареть? Или мы мало способны влиять на процессы, заложенные генетически?
— Чтобы медленнее стареть, нужно меньше есть. Это самый простой вариант. Наша ДНК портится от взаимодействия со внешней средой. Солнце, понятно, вовнутрь не проникает, а вот когда мы едим, то похожи на двигатель внутреннего сгорания с турбонасосом: нам нужен бензин, который смешивается с воздухом, возникает топливная смесь, и потом все это взрывается. И нужен кислород, чтобы окислять пищу. В каждой клетке нашего организма происходит окисление молекул пищи, в конечном счете это сахар, а всякое окисление приводит к неполному сгоранию, так же как и в двигателе. Возникают так называемые активные формы кислорода — радикалы, и они настолько химически активны, что неспецифически, неизбирательно повреждают все молекулы, которые находятся вокруг, в частности, и молекулы ДНК, находящиеся в клетке, — тем самые 2 нм. Активное потребление пищи, активные физические нагрузки — на самом деле это все сжигание: мы немного похожи на топку. Всякое активное сжигание приводит к активной генерации форм кислорода, которые с течением времени ненаправленно повреждают ДНК, но чем больше таких повреждений накапливается со временем, тем больше вероятность, что возникнет какой-нибудь непредвиденный и нежелательный результат.
— Ох, как бы народ не ударился немедленно в голодовку.
— Есть четкие данные, что ряд модельных организмов, как то дрожжи, черви-нематоды и мухи, снижал калорийность пищи на 30%, вследствие чего продолжительность жизни у них возрастала ровно на столько же. На этой стадии, казалось бы, всем надо попасть в ситуацию блокады Ленинграда, но это не так. Мы не червяки, не дрожжи и не мухи, и опыты такие на людях проводить запрещено и неэтично, но в тех случаях, когда такие опыты проводились на модельных организмах, то жили они точно дольше, уж не знаю, насколько при этом счастливо.
— А вот это отдельная тема для разговора. Спасибо.
Яна НИКУЛИНА.
Фото на главной странице: cdnstatic.rg.ru