Знание-сила, 2003 № 06 (912)

О людях и мышах

Академик Павлов установил памятник собаке — животному, на котором он изучал условные рефлексы. Думается, генетикам следовало бы установить аналогичные памятники растению цветной горошек, на котором Мендель открыл законы наследственности, мухе-дрозофиле, изучение которой породило всю современную генетику, и прозрачному червячку С элеганс, продолжившему эту замечательную линию.

Но более всего заслуживает такого памятника, конечно, животное мышь. 25 миллионов мышей находятся в настоящее время в лабораториях мира, и каждая из них заслуживает нашего серьезного уважения, потому что на этих мышах ученые изучают человеческие болезни и средства их лечения. Среди них есть мыши, больные раком, и мыши, страдающие ожирением, мыши с болезнями сердца и даже мыши с психическими заболеваниями. И вскоре, кажется, будут мыши с подсаженными в них человеческими стволовыми клетками, из которых развиваются все другие ткани и органы нашего тела вплоть до головного мозга. Интересно представить себе мышь с человеческим мозгом, не правда ли?

Коли так, то понятно, какое огромное значение имеет расшифровка мышиного генома, то есть последовательности всех генов в мышиных ДН К. Расшифровка эта помогает «зрячему», а не эмпирическому пониманию того, чем мыши сходны с людьми и в чем они от них отличаются, для каких случаев они могут служить надежными биологическими моделями человека и его болезней. И теперь, после всего сказанного, можно лучше оценить значение достигнутого учеными результата — полной расшифровки этого мышиного генома.

Достижение это — итог работы многих лабораторий и исследовательских групп в различных странах мира, объединенных в так называемый Консорциум мышиного генома. Проведенная консорциумом расшифровка — пока предварительная. Окончательная карта всех генных и внегенных участков мышиных ДНК будет доступна лишь через два-три года, но первые интересные данные уже получены. Во всех молекулах ДНК отдельной мыши, если сложить их последовательно, имеется 2,5 миллиарда химических звеньев, в человеческом геноме их 3 миллиарда. Тем не менее число генов у мыши и человека оказалось примерно одинаковое — около 30 тысяч.

Двое женевских участников расшифровки мышиного генома, братья Дермицакис, сравнили хромосому с порядковым номером 21 (это самая маленькая по размерам хромосома) у мыши и человека. Они обнаружили около 3 тысяч одинаковых участков, однако лишь половина из них оказалась генами. Но такая одинаковость означает, что эволюция зачем-то сохранила и остальные полторы тысячи участков. Перефразируя Маяковского: «Если эволюция что-то сохраняет, значит ей это зачем-нибудь нужно». Естественней всего предположить, что она сохраняет не только сами гены, но и то, что как-то связано с работой этих генов, то есть их негенное окружение.

Гены выражают себя в организме через белки, состав которых они кодируют (задают) своими звеньями с помощью так называемой транскрипции, то есть переписывания своих белковых «инструкций» на особые промежуточные молекулы (РНК). Международная группа, именующая себя «Фантом консорциум» и занимающаяся изучением белков, кодируемых различными генами, обнаружила 61 тысячу мышиных транскриптов. Это вдвое больше, чем число самих генов. Значит, гены работают не только поодиночке (в таком случае транскриптов было бы столько же, сколько генов, 30 тысяч), а еще и в сочетании друг с другом в различных комбинациях. Это объясняет, каким образом не очень большое количество генов способно определять гораздо большее число жизненных функций организма. Такое явление известно и для человека.

О чем еще говорят первые сопоставления мышиного и человеческого генома, что еще у них общего? Оказалось, что в них 99 процентов общих генов. Лишь 300 генов уникальны для каждого из этих видов. Детальное изучение небольших различий в обоих геномах показало, что максимальный срок накопления этих различий (определяемый по среднему времени появления отдельной мутации) составляет 75 миллионов лет. Это означает, что эволюционные линии предшественников мышей и людей разошлись 75 миллионов лет назад, во времена, когда Землей еще владели огромные динозавры. Известно, что уже тогда под ногами этих динозавров крутились юркие маленькие млекопитающие размером с мышь, вот среди них, видимо, и были эти предшественники людей и мышей, которым через 10 миллионов лет, после гибели динозавров, предстояло завладеть Землей.

Ну и, наконец, сравнение двух геномов показало, что более 90 процентов генов, связанных с различными болезнями, у людей и мышей совершенно идентично. Это лишний раз подчеркивает то, о чем говорилось выше, — огромное значение мышей как биологических моделей для лабораторных исследований. Можно надеяться, что дальнейшее изучение мышиного генома еще более продвинет эти исследования, а с ними и поиски средств борьбы с приобретенными болезнями и врожденными генетическими дефектами людей.

А пока, пока в рабочих планах различных «консорциумов» уже стоит очередная задача — расшифровка геномов крысы (ближайшего родственника мышей), кошек, коров, собак и шимпанзе (ближайших родственников человека). Результаты всех этих усилий должны появиться в ближайшие годы и, подобно результатам расшифровки мышиного генома, могут существенно углубить наше понимание того сложнейшего биологического феномена, который известен науке под кодовым названием «Гомо сапиенс».

Вячеслав Шевченко