Човешка ДНК, Journal of Health

Човек отдавна е преследван от въпроса „Кой съм аз?“ И в търсене на отговор на него той бързаше да се подобри с приложна генетика за всеки случай: древните гърци убиваха нездравословни деца, за да „прочистят“ населението. Оказа се - абсолютно напразно. Генетичните дефекти не се виждат външно и някой спартански удушвач, ако вратът му не беше извит, можеше да роди олимпийски шампиони. Бързо напред към 2016 г. Вашето здраво 1-годишно бебе получава генетичен паспорт, който показва, че има 3 „болестни“ гена, които показват предразположеност към сърдечно-съдови заболявания. За него се избира индивидуална програма за лечение и диета и той живее спокойно в 22 век благодарение на откритията, направени като част от проекта за човешкия геном. Фантастично? Не, геномика.

Основната работна единица на всяка жива система е клетката. Цялата информация, необходима за живота на клетките, се съхранява в ДНК. Геномът е пълният набор от ДНК на един организъм. В човешкия геном ДНК се намира в 23 хромозомни двойки. Хромозомите са отделни молекули с дължина от 50 милиона до 250 милиона базови двойки ДНК. Всяка хромозома носи различни гени, които са определени последователности от ДНК базови двойки с кодирана информация за реда, в който се възпроизвеждат протеините. Ако информацията е грешна, нормалните биологични функции ще бъдат нарушени и ще се появи заболяване.

През 1986 г. Министерството на енергетиката на САЩ (което в Съединените щати, с указ на Конгреса, се занимава с широк спектър от технологии и например стои в началото на създаването на ядрена бомба), в партньорство с Националните институти по здравеопазване, обяви стартирането на амбициозния проект за човешкия геном, в който редицанаучни институции на Япония, Англия, Франция, Германия и Китай. Целта на проекта беше да се създаде база данни, съдържаща последователността на всички базови двойки ДНК и да се идентифицират всички човешки гени. По пътя проектът подобри изчислителните механизми в подкрепа на бъдещи изследвания в биогенетиката, определи търговските перспективи за изследване и послужи като добра школа за следващото поколение генетични учени. През 1990 г. Конгресът на САЩ започва финансирането на проекта за 15 години.

Имаше много скептици, които поставиха под съмнение изпълнението на такъв грандиозен проект и неговата осъществимост. Първите няколко години бяха прекарани в разработване на методологии и създаване на технологии за преброяване и обработка на такова огромно количество данни. Първоначално идентифицирането на една базова двойка струваше 10 долара, а висококвалифициран специалист можеше да сканира до 10 000 базови двойки на ден. По времето, когато проектът беше завършен, се появиха роботи, които можеха да обработват 10 000 чифта в секунда, намалявайки цената на идентификацията до 5 цента.

Вярно, когато всички изтрезняха от пиенето на шампанско по случая, се оказа, че около 1% от генома не може да бъде дешифриран, че вероятността от грешки, макар и намаляла 10 пъти, спря на ниво една на 100 000 базови двойки ДНК и че пропуски в последователността все още се срещат на всеки 27 милиона базови двойки. Все още остава въпросът колко гени правят човека човек. В момента прогнозният брой варира около 30 000. Очаква се с течение на времето да нарасне до 40 000, но със сигурност не до 100 000, както предполагаха мнозина. Така човекът има само 3 пъти повече гени от плодовата мушица и само няколкостотин повече от мишката.

Учените също са научили, че:

В човешкия геном има 3 милиарда нуклеотидни базови двойки.
Нашият ген се състои средно от 3000 базови двойки; най-големият ген, дистрофинът, се състои от 2,4 милиона двойки.
Хората са много сходни - последователността на ДНК е 99,9% еднаква за всички.
Най-много гени (2968) в най-голямата човешка хромозома - 1, най-малко (231) в най-малката хромозома - Y.
Около 2% от генома съдържа информация за протеиновия синтез.
Протеините, а не гените, са отговорни за изпълнението на жизнените функции.
Геномът съдържа 30 000 гена и 400 000 протеина.

От последното наблюдение се заключава, че разнообразието от протеини не се обяснява с резултатите от генетичните изследвания. Ако геномът остане относително непроменен, тогава протеомът е в постоянно движение в зависимост от сигналите, идващи отвън и вътре в клетката. Поведението на всеки отделен протеин се определя не само от последователността на гените, но и от взаимодействието му с други протеини на клетката. И ние знаем много малко за това, а протеомиката (изследването на структурата на протеините) изглежда е по-твърд орех от геномиката (изследването на структурата на гените).

Въоръжени с цитата на Шекспир „това в миналото е само пролог“, ръководителите на проекта започнаха да говорят за следващия, приложен етап на изследване. Генетичното тестване е едно от първите търговски приложения на открития в областта на генетиката. След като получиха достъп до нуклеотидната последователност, лекарите успяха да предскажат предразположението към конкретно заболяване и неговите етапи, да поставят правилната диагноза с най-ефективния курс на лечение и минимални странични ефекти и да разработят нови лекарства на молекулярно ниво не толкова за лечение, колкото за предотвратяване на заболявания.

Естествено, по-лесно е да се лекуват заболявания, които са доста редки, свързани с увреждане на един ген, а не много. Но тук се оказа, че генната терапия като цяло изостава от научните открития и не всички постижения могат да бъдат успешно приложени. Например, когато генът за мускулна дистрофия на Дюшен (фатално заболяване, при което клетките не произвеждат дистрофин, без който мускулите не могат да се съкращават), беше изолиран, стана очевидно, че няма ефективен начин да се достави здрав ген до всички клетки и няма механизъм, който да предотврати отхвърлянето му от клетките.

Обществото се оказа неподготвено и за етичните и психологическите последици от информационния взрив. Когато стана известно, че учените планират да изследват гените, които определят етническата принадлежност, личностните черти и поведението, присъщи на конкретен индивид, и други политически натоварени въпроси, се появиха страхове, че генетичната информация може да попадне в „грешните“ ръце, че застрахователните компании ще я използват за дискриминационни цели и че хората не са готови да знаят цялата генетична истина за себе си. Последва дебат доколко гените определят поведението ни и можем ли да променим себе си, като ги променим. Старата хидра на евгениката вдигна нова глава, събуди се генетичният детерминизъм.

Както често се случва с важни открития, освобождаването на ДНК последователността повдигна повече въпроси, отколкото отговори. В крайна сметка, ако имаме само 3 пъти повече гени от плодовата мушица, тогава какво означава да си човек? Ще чакаме с трепет момента, когато нуклеотидната последователност на шимпанзето бъде декодирана, защото е вероятно хората да имат пълно съвпадение с тях. Но какво да кажем за гения на Леонардо, Шопен и Достоевски? Дали човек е просто сумагени? Не е ли твърде лесно?

„Няма причина за безпокойство“, казват бившите съперници Вентър и Колинс в един глас, „не трябва да изпадаме в крайности.“ Човешкият геном е бил „човешки“ само 10 милиона от 3 милиарда години еволюция. Следователно 10% от нашите гени са много древни и ние ги споделяме с всеки жив организъм, живеещ под слънцето. Имаме още повече общи гени с гръбначните, бозайниците имат още повече сходства с хората и сме почти идентични с шимпанзетата. Ако проектът трябваше да изолира гени на шимпанзета, резултатите щяха да бъдат почти същите: докато слезем от дърветата, всичките ни гени вече бяха на мястото си.

Това, което ни се случи тогава, не беше някаква „генетична революция“, защото нашият геном не носи никакви следи от нея. През палеолита човешкият мозък еволюира и възниква човешкото съзнание, без което са невъзможни чисто човешки навици като любов, духовност и способност за умножение 2 по 2. Но ако съзнанието тихо и без генетични промени дойде при нас на толкова късен етап от еволюцията, тогава какво е причинило появата му? Какъвто и да е този механизъм и има много дебати за него, може да се предположи, че умът ни се е развил в сложното взаимодействие на гените с околната среда. Гените начертаха плана, а нашите родители, съплеменници и придобит опит й дадоха плът. Следователно да търсиш гените на ума или интелекта е като да търсиш втория концерт на Рахманинов сред струните на пианото.

И в какво разстройство природата съдържа нашия геном? Сравнявайки нашите хромозоми с хромозомите на други живи същества, забелязваме, че природата не само е добавила нови гени, но е пренаредила, удвоила или дори просто изхвърлила големи сегменти от хромозоми, извършвайки нещо като основно почистване на всеки милион години. Дарвин вътреЗа произхода на видовете пише за величието на въплъщението на живота. Според резултатите от изследването на човешкия геном това въплъщение е доста произволно: природата разбира генетичната конструкция по свой начин, но кой ще хвърли първи камък по нея, казвайки, че крайният продукт не отговаря на първоначалния план?

Геномът предоставя невероятно ценен резервоар от информация за науката и медицината, но не обяснява индивида. Дължим уникалността си не на гените, а на богатството на нашия ум. И затова, в очакване на нови генетични открития, бих посъветвал да не отдалечавате Братя Карамазови.