Краткая история всех, кто когда-либо жил - [85]

Мы не знаем, что это такое, но мы знаем, что она существует, поскольку на это указывают наши модели Вселенной. Мне это сравнение очень не нравится. В науке метафоры нужны для того, чтобы прояснять или информировать, а не запутывать. И их не следует использовать только по той причине, что они красиво звучат. По-моему, данная метафора – попытка объяснить одну вещь, которую мы не понимаем, с помощью другой вещи, которую мы тоже не понимаем. Такая метафора еще больше сгущает туман, как будто здесь имеет место не просто научная проблема известных неизвестных, а какая-то тайна. Но в науке нет места тайнам.

Генетические переключатели, структурные элементы, «мусор» и участки с неизвестной функцией составляют практически весь геном. Проект «Геном человека» продвигался непросто, продолжался почти 10 лет и потребовал развития новых технологий, создания компьютеров невиданной мощности и финансовых вложений на сумму три миллиарда долларов США. И вот почему.

Вообразите, пожалуйста, что вот это предложение представляет собой ген.

У него есть структура, и каждое слово выполняет определенную функцию, хотя некоторые слова (например, «пожалуйста») менее важны, чем другие, и без них предложение по-прежнему имеет смысл. Глагол в повелительном наклонении нужен, чтобы привлечь внимание, а существительные «предложение» и «ген» определяют суть. Без них смысл исчезнет или исказится.

Как мы уже видели, при обсуждении ДНК и генов часто используют языковые аналогии, безусловно, по той причине, что в обоих случаях существует алфавит, и порядок букв важен для передачи смысла. ДНК – это текст на основе буквенного кода, который с помощью клеточных механизмов превращается в белок. Жизнь состоит из белков и создается белками. Так что аналогия между языком и генами неплохо работает, но лишь до некоторого предела, в частности, поскольку написанное на этой странице предложение имеет какой-то смысл (я надеюсь). В ДНК смысл не только закодирован, но и записан неочевидным образом. Слепая и медленная эволюция, действовавшая на протяжении миллиардов лет, не пыталась облегчить расшифровку своих законов кому-то из миллиардов своих детей.

В английском языке для облегчения прочтения мы разделяем слова пробелами, но в ДНК нет пробелов и знаков препинания. Так что в форме ДНК наше предложение приняло бы такой вид:

Вообразитепожалуйстачтовотэтоп редложениепредставляетсобойген

Кроме того, гены записаны в геноме не в виде цельных «предложений». Они случайным образом разделены интронами, а места разрыва не имеют отношения к смыслу фразы:

Вообразитепожалу йстачтовотэтопредложе ниепредстав ляетсоб ойген

Фрагменты, несущие смысловую нагрузку, называются экзонами: в нужный момент они раскодируются и превращаются в белок. Интроны и экзоны состоят из одних и тех же четырех букв. Интроны бывают самой разной длины, обычно порядка тысячи нуклеотидов. В нашем примере для простоты я изображу три интрона длиной по 30 букв. Это случайный набор букв, содержащий, однако, символы начала и конца разрыва последовательности. Я использую символы СТОП и СТАРТ, что позволит нам определить, где заканчивается экзон, и начинается и заканчивается интрон.

Вообразитепожал уСТОПАНДРУФТЬЖАППВНЕТВО ОПУСТАР ТйстачтовотэтопредложеСТОПРЕИСВАУКЦРРАПФДЛОТ ТРНСТАРТниепредставСТОПРОТВРНПУЦФ ДЖАТРНЕЕУВТСТАРТляетсобойген

Кроме того, в начале и в конце гена имеются некодирующие последовательности. В начале гена часто приводятся рабочие инструкции, такие как последовательность, с которой связывается ген CHX10.

Чтобы мы с вами не перегрелись, я опять взял последовательность всего из нескольких десятков букв, задал инструкции в виде формулы ФРАЗАНАЧИНАЕТСЯ, а затем поставил слово ПОЕХАЛИ, указывающее начало гена:

Я сохранил строчные буквы в исходном предложении, так что мы по-прежнему можем его увидеть, а инструкции выделил курсивом. Однако в ДНК ничего подобного нет. В геноме все буквы имеют абсолютно равный вес. Поэтому, будь наша формула последовательностью ДНК, она выглядела бы следующим образом:

Найти смысл в этом куске текста достаточно сложно. Теперь вы понимаете, почему чтение генома непростое занятие? Это короткая фраза всего из 215 знаков на знакомом нам языке. А вот фрагмент настоящего гена:

В этом фрагменте 1086 знаков. Умножьте на три миллиона, и вы получите наш геном. Эта конкретная последовательность – маленький фрагмент гена CHX10 с хромосомы 14. На самом деле это именно тот фрагмент, в котором закодирована структура зажима, обхватывающего ДНК. Здесь всего четыре знака, и это лишь кодирующая область, без всяких прерывающих смысловую последовательность интронов. Но, как вы видите, даже в таком виде этот текст непонятен и совершенно неинтересен. Ясно, что для разгадки этой записи существует код, но расшифровать текст можно, лишь зная этот код заранее, – никаких указаний внутри текста не существует. К счастью, генетический код был расшифрован экспериментальным путем (хотя предположения о структуре кода начали появляться сразу после того, как Уотсон и Крик определили строение ДНК). Русский физик-ядерщик Джордж Гамов