Журнал «Компьютерра» №37 от 11 октября 2005 года

Мы знаем две буквы

Анализ расшифрованной в ходе проекта «Геном человека» последовательности ДНК позволил сделать новые выводы о последней, 23-й хромосомной паре - половых хромосомах X и Y. Как известно, у женщин их набор XX, а у мужчин XY. Y-хромосома несравненно короче и беднее функционирующими генами, чем X, от которой, как считается, она произошла более сотни миллионов лет назад. Но деградировала Y-хромосома так сильно, что встает вопрос: если процесс и дальше пойдет с той же скоростью, не исчезнут ли мужчины с лица Земли через какой-нибудь десяток миллионов лет?

Как часто бывает, загадка так и оставалась бы на периферии внимания общественности, если бы не талантливый популяризатор - английский профессор Стив Джонс (Steve Jones) с его книгой «Y: угасание мужчин» («Y: The Descent of Men»). Специалист по генетике и сексу улиток очень живо, с анекдотцами дал фундаментальный обзор мужской сексуальности - от действия гормонов до исторических дискуссий Наполеона и Александра I об облысении. В описании профессора «сильный пол» смахивает на тех самых слизняков - неповоротливых никчемных созданий, использующих женский организм для размножения своих паразитических генов и потихоньку теряющих не только куски хромосомного достоинства, но и вес и значение в обществе. Так человек обречен? Джонс считает, что и без Y-хромосомы вид мог бы найти возможность размножения и как-то установить разделение полов (оно обеспечивает важные эволюционные преимущества). Но что загадывать на такие сроки… Тем более что подоспевшие данные «Генома» показали, что ситуация с Y не столь критична[Возможно, здесь вообще нет причин для беспокойства. Количество генов в Y-хромосоме сокращалось потому, что они не важны для выживания. Но если уменьшение Y-хромосомы достигнет критического рубежа, при котором начнет мешать размножению, то потомство будут оставлять преимущественно те мужчины, у которых она еще не «растаяла». Иными словами, включится отбор на сохранение Y-хромосомы. - Д.Ш.].

Работающих генов здесь оказалось раза в два больше, чем считалось. Для устойчивости Y-хромосомы плохо то, что она присутствует в клетке в одном-единственном экземпляре. Остальные хромосомы ходят парами, а X испытывает одиночество только на время пребывания в мужском теле. Наличие двойника не только смягчает последствия случайных мутаций, но и в ряде случаев позволяет «залечить» повреждения ДНК, воспользовавшись второй нетронутой матрицей. Выяснилось, что недостаток партнера отчасти компенсируется наличием в Y-хромосоме длинных палиндромов - фрагментов кода, две равные части которых являются зеркальным отражением друг друга. Вроде классического «А роза упала на лапу Азора» (правда, в генетической кодировке АТ/ГЦ вряд ли выйдет что-то более поэтичное, чем А ТАТА АТАТА). Некоторые важные последовательности внутренне дублируются в таких тандемах, что помогает хромосоме стабилизироваться и не превратиться в «генетическую свалку».

Вот и хорошо. А то пришлось бы спасать свой биологический вид всякими искусственными манипуляциями вроде методов американской компании Microsort. Закоперщик сортировочного бизнеса использует проточную цитофотометрию - методику, позволяющую работать с клетками поштучно, оценивая по ходу дела содержание в них хромосомного материала оптическими способами. В результате удается создать обогащенные фракции спермы, обеспечивающие в одном случае 91-процентную вероятность рождения девочки, а в другом - 76-процентную вероятность рождения мальчика. Сейчас есть два мотива для применения метода: необходимость предотвращения сцепленных с X-хромосомой генетических заболеваний и возможность «балансирования» состава семьи - чтобы в ней были дети разного пола[Есть, правда, некоторые опасения, что используемое в методике облучение сперматозоидов ультрафиолетом может сказаться на потомстве. Причем эффекты от эпигенетических нарушений могут передаваться через поколения. - Д.Ш.].

А вот у шимпанзе (о полной расшифровке генома которого объявлено совсем недавно) дело с Y-хромосомой обстоит немного иначе. Общего предка мы имели около 6 млн. лет назад, и скорость эволюционного расхождения оценивается примерно в 5 млн. мутаций за миллион лет. Но если человек сохранил те гены в Y-хромосоме, которые не были защищены палиндромным резервированием, то у шимпанзе несколько из них пришли в нерабочее состояние. Так что разговоры о принципиальной возможности эволюционной утраты Y-хромосомы, видимо, не совсем уж беспочвенны.

Новейшие данные заставили пересмотреть и взгляды на функционирование X-хромосомы. Генетики привыкли думать, что у женщин одна из них инактивируется и присутствует в ядре клетки в виде плотного образования - так называемого полового хроматина. Его наличие или отсутствие, в частности, позволяет судебным медикам определить пол человека при исследовании клеток под микроскопом. Кстати, обратим внимание, что в соседних клетках может с равной вероятностью инактивироваться любая из X-хромосом - и та, что от матери, и та, что от отца. А ведь они все-таки разные, значит, из клеточного массива получается функциональная генетическая мозаика.

При более точном рассмотрении выяснилось, что вторая хромосома инактивируется не полностью. Результаты анализа, опубликованные в журнале Nature Лорой Каррел и Хантингтоном Уиллардом (Laura Carrel, Huntington F. Willard), показывают, что около 15% неравномерно распределенных по дублирующей Х-хромосоме генов остаются активными. Помимо этого «постоянного пула», избегать выключения способны еще до 10% разных генов. Причем степень их активности может сильно отличаться у разных женщин. Получается, что в каждой клетке работает не одна X-хромосома, а что-то около одной с четвертью, то ли с материнской ведущей, то ли с отцовской, то ли в такой генной конфигурации, а то ли в этакой. Раз Х-хромосома воплощает биологическую сущность женского начала, остается лишь сказать, что каждая женщина - немножко больше, чем просто женщина. А учитывая, что многоликая X-хромосома - это свыше тысячи важнейших генов, надо признать: известная сложность внутреннего мира, непредсказуемость и загадочность милых дам имеют серьезную молекулярную поддержку.