Наверное, многие читатели еще помнят, что во времена СССР было принято к съездам Компартии дарить всякого рода подарки, например, построить завод-гигант, собрать невиданный урожай или совершить научное открытие. Иногда такого рода новости специально придерживались, чтобы с помпой заявить о них аккурат к дате, а иногда — наоборот, приходилось судорожно спешить и даже выдавать еще сыроватый «подарок» за вполне доброкачественный, достойный восхищения продукт.
Своего рода подарок новому тысячелетию сделали генетики, торжественно возвестив в начале 2001 года о принципиальной расшифровке генома человека, то есть его ДНК, входящей в состав всех 23 пар хромосом клеточного ядра. Любопытно, что здесь тоже была гонка — за первенство между учеными, объединенными в проект «Геном человека», и частной акционерной фирмой Сеlеrа Gеnоmiсs. И тоже уверенность, что тотальная расшифровка нуклеотидного состава ДНК может напрямую решить главные проблемы генетики и биологии, то есть будущего человечества. Помните песню: «Это время гудит — БАМ!»? В этом случае время гудело — ГЕНОМ…
— И эта научная «стройка века» обернулась парадоксами. Как по-вашему, Валерий Гаевич, чего же больше дала расшифровка генома — ответов или вопросов? — спросила корреспондент «ЗН» профессора, доктора наук, заведующего кафедрой генетики и цитологии Харьковского национального университета В.Шахбазова.
— Секвенирование (расшифровка) генома человека — нелегкий и дорогой путь исследования наследственности. Конечно, он привел и к ответам на многие вопросы, но еще больше вопросов вызвал. Оказалось, например, что у человека гораздо меньше генов, чем предполагалось, примерно столько же, сколько у гороха или кукурузы, и в пять раз меньше, чем у репчатого лука, в двадцать, чем у сосны. А лягушки, жабы и тритоны и вовсе здесь среди явных чемпионов. Причем многие человеческие гены такие же, как и у низших организмов — геном мыши, например, почти адекватен нашему. Генетически человек вовсе как бы и не венец природы — вот один из главных сюрпризов секвенирования.
И еще. Анализу подверглись всего 3-5% ядерного генома человека — структурные гены, которые кодируют белки и составляют лишь небольшую часть целого. А вся основная масса — так называемая сателлитная ДНК, которую еще называют мусорной, паразитной, избыточной, эгоистической, молчащей, осталась такой же таинственной, как и раньше. Изученные гены оказались лишь небольшими островками в огромном океане неактивных, неинформационных последовательностей, значение которых по-прежнему скрыто от нашего понимания.
— Почему сателлитную ДНК называют эгоистической? Казалось бы, как «у природы нет плохой погоды», так у природы не может быть и ничего лишнего, ненужного.
— В каждом поколении клеток она воспроизводит только сама себя. И никакой видимой пользы от нее организму якобы нет. На мой взгляд, это не так. Наши исследования показывают, что накопления сателлитной ДНК связано с некоторыми интегральными количественными признаками организма, например, с его неспецифической устойчивостью. Так, устойчивость к гипертермии у личинок разных представителей амфибий, в частности, тритона и лягушки, напрямую связана с содержанием ДНК на одно ядро. А, как известно, значительные различия в содержании ДНК у разных амфибий вызваны в основном за счет повторов этой самой сателлитной ДНК. По-видимому, эта связь не ограничивается классом амфибий.
Мы считаем, что накопление повторов ДНК имеет отношение к энергетической емкости клетки. Ядерный геном в целом — не просто «библиотека генов», а также энергетический органоид клетки. Сателлитные ДНК играют на самом деле важнейшую роль — они накапливают энергетический заряд, от которого зависят функции ядра, ядерноплазменный обмен, вхождение определенных ионов в ядро, синтез в ядре, выход из ядра продуктов синтеза разных форм РНК и так далее. Они являются своего рода конденсаторами, которые обеспечивают энергетику клетки.
Энергетические функции генома не исследовались, как не исследовались и связи между его элементами, и свойства целостности. Например, такой интегральный показатель, как электрический потенциал ядра в целом. Между тем энергетическая составляющая генома, которую сейчас не принимают во внимание, достаточно сложна сама по себе. Например, она может быть структурирована, то есть изменяться по величине, частоте, другим параметрам. Я не исключаю и возможности своего рода энергетического программирования структурных генов.
— В одной из своих статей известный российский ученый, член-корреспондент РАЕН М.Голубовский писал, что генетики оказались плохо подготовленными к пониманию ряда экзотических и трудно объяснимых явлений в области неканонической наследственной изменчивости.
— Да, я знаком с Михаилом Дмитриевичем и полностью с ним согласен. Говорить о геноме, о его полной расшифровке как одной лишь упорядоченной совокупности оснований ДНК невозможно.
Ярчайшим примером генетического явления, вышедшего далеко за рамки чисто академических дискуссий, является эпидемия «коровьего бешенства». Как известно, в этом случае оказалось, что инфекционный агент — вовсе не ДНК или РНК, то есть не полноценный ген, а просто особые белки, впоследствии названные прионами, — белковые инфекционные частицы. Теперь феномен прионов считается не экзотикой, а лишь частным случаем явления динамического наследования, не связанного прямо с текстом ДНК. Таким образом, в святая святых молекулярной биологии, то есть в положение, что передача информации происходит лишь от нуклеиновых кислот к белкам, пришлось внести неканоническую возможность копировании, внутри- и межвидовой передачи измененной структуры белков.
— Я видела сообщение, что котенок-клон по имени Sisi не совсем идентичен оригиналу — кошке по имени Rainbow — ни внешне, ни по характеру.
— В рамках классической или молекулярной генетики это трудно объяснить. При чисто молекулярно-компьютерном анализе номинация определенного отрезка ДНК в ранг гена производится лишь на основе сугубо формальных критериев: есть «знаки генетической пунктуации», необходимые для считывания информации, или их нет? Роль, время и место действии большинства таких генов-«номинантов» остаются пока совершенно неясными. Даже об их числе сами участники программы «Геном» продолжают спорить.
А в связи с клонированием нужно учитывать еще и те функции генома, которые до сих пор не изучены. Мы недостаточно понимаем, как именно работают гены. Клеточное ядро, на мой взгляд, передает наследственность не только корпускулярно, несомненно, есть и электромагнитное воздействие между клеточными поколениями — одного клеточного ядра на другое, одного ядерного генома на другой. И эти воздействия при клонировании могут быть изменены, деформированы. При клонировании обычно берется ядро из соматической клетки и пересаживается в яйцеклетку, при этом никто не знает, какое взаимное полевое влияние они оказывают друг на друга.
Между тем наши исследования показали, что ядро клетки буккального эпителия человека имеет электрический заряд, который меняется в зависимости от состояния организма. Ядро образует высокочастотное поле с широким диапазоном частот, поскольку в ядерном геноме есть разные осцилляторы. Гены работают в клетке в определенном окружении, в определенной энергетической среде.
— А при традиционном, половом размножении?
— Там работает целый ряд барьеров, начиная с того, что огромное количество мужских клеток, стремящихся слиться с женской яйцеклеткой, подвергаются жесточайшему отбору. И мы еще не до конца знаем, по каким именно признакам клетка выбирает победителя. Бывает даже некая необъяснимая несовместимость мужской и женской репродуктивных клеток вплоть до возникновения бесплодия. Клонирование же в каком-то смысле процесс насильственный, это искусственное объединение, при котором неизвестные нам параметры генома, например, та же энергетическая составляющая, не берутся в расчет.
А с позиций генетики и цитологии наследственную систему, или геном клетки, составляет не только структура ДНК-элементов, но и характер связей между ними. Последнее принципиально важно: именно такие связи определяют, как гены будут работать и как пойдет ход индивидуального развития в определенных условиях среды, того же клонированного котенка. Знание одной лишь структуры, то есть числа и последовательности нуклеотидов в ДНК, вовсе не достаточно для описания генома. Аналогично тому, как данные о числе определенных нот не дают нам представления о самой мелодии. Другими словами, из «голой», хотя и точной копии ДНК вряд ли можно воссоздать полноценный организм.
— А как вы относитесь к запретам на клонирование человека?
— Думаю, что попытки клонирования будут проводиться, несмотря на все запреты. Но я думаю также, что клонирование человека преждевременно. Та же ситуация с трансгенозом. Даже в тех случаях, когда он проводится у растений и, как кажется, удачно. Известны случаи спонтанных переносов генов, например, от культурного растения ген устойчивости перешел к сорняку. Некоторые вещи и просто не удаются. В Украине, надеялись, например, получить пасленовые растения, на корнях которых будут картофельные клубни, а на стеблях помидоры. Я считаю, что это не удалось еще и потому, что не учитываются интегральные энергетические свойства клеток и организма.
А если перенос генов удался и мы получили какие-то новые типы белков, все равно остается неизвестным, как с ними будут справляться наши ферменты, каково будет их действие как в ближайшем, так и отдаленном будущем. Некоторые из них наверняка будут неприемлемыми для нашего организма. Это требует не меньшего изучения, чем проблема клонирования.
— Каково же, на ваш взгляд, состояние современной генетики после завершения программы «Геном человека»?
— Во-первых, генетика была и остается основой теоретической биологии. Ее развитие необходимо для развития современной селекции, медицины, психологии, социологии и других областей человеческой деятельности. Во-вторых, при всем несомненном значении молекулярно-генетических исследований, куда входит и программа «Геном человека», результаты показывают, что только редукционистский путь не может привести к раскрытию разгадки функционирования генома.
Я согласен с мнением профессора молекулярной генетики гарвардской школы медицины Дж. Бэквиза, входившего в состав Рабочей группы по этическим, юридическим и социальным аспектам проекта «Геном человека», который писал, что неумеренная пропаганда геномных программ отвлекает внимание и снижает финансирование работ в других областях науки, даже в пределах самой клеточной биологии, например, изучение мембран, физиологии клетки, электронной микроскопии, биоэнергетики.
Действительно, наши знания структур и принципов функционирования клетки довольно ограничены. Каждые 10 лет открывается новая неизвестная надмолекулярная клеточная органелла. Каждое десятилетие обнаруживают совершенно неожиданные новые стороны в строении и функции клеточных структур, известных уже более 100 лет назад, например той же ДНК... А события, связанные с первыми делениями зиготы, где определяются судьбы генов и будущий фенотип организма, нам известны, пожалуй, меньше, чем околоземный космос. По сути, главный вопрос, который встал перед учеными в результате секвенирования генома, это вопрос о новых путях раскрытия сложнейших тайн природы жизни, природы наследственности. Думаю, что здесь не обойтись без изучения интегральных биофизических свойств ядерного генома.
— К предстоящему 200-летнему юбилею Харьковского национального университета вышла ваша книга с необычным названием «Экологическая и биофизическая генетика».
— Часть разделов этой книги посвящены исследованию генетических явлений, например, так называемой количественной наследственности, конкретное проявление которых зависят не только от соотношения хромосом, но также и экологических факторов. А во второй части речь идет о биоэлектрических свойствах генома, то есть о биофизических аспектах его работы, включая мою гипотезу ягрона. Результаты всех исследований являются, на мой взгляд, альтернативой чисто химическому, редукционистскому подходу.
Признаюсь, моя научная позиция встречает как сопротивление классических и молекулярных генетиков, так и поддержку многих ученых. Например, особой планомерностью работ в этом направлении отличаются специалисты Международного института биофизики в Германии, которые еще с 70-х годов исследуют проблемы биоизлучений на основе новейших достижений квантовой физики.
— И все-таки, можно с точки зрения генетики назвать человека венцом природы или нет?
— По крайней мере, с точки зрения биохомической или молекулярной генетики никакого исключительного положения человек в природе не занимает.