Homo Adaptus: Почему следующий вид человека — это вы

Исключения — моногенные болезни, вызванные мутацией в одном гене: муковисцидоз, фенилкетонурия, болезнь Хантингтона, серповидноклеточная анемия. Их причина ясна, и генная терапия (о которой в подглаве 4.6) уже работает. Но большинство распространённых заболеваний (диабет 2 типа, гипертония, рак, шизофрения) — полигенные и многофакторные: генетика даёт предрасположенность, но реализуется она во взаимодействии со средой, образом жизни, случайностью.

Ещё одно «не нашли»: «ген человека» как таковой. Мы ожидали, что в геноме есть что-то уникальное, что делает нас людьми — какой-то ген или набор генов, отсутствующий у шимпанзе. Да, есть около 20 генов, специфичных для человека (например, ген, связанный с развитием неокортекса). Но в основном различия между нами и шимпанзе не в наличии/отсутствии генов, а в регуляции их экспрессии: какие гены когда и в каких клетках включаются. Шимпанзе и человек имеют почти одинаковый набор генов, но они по-разному используются. Это как иметь одни и те же ноты, но играть разные мелодии.

Парадокс: сложность не в количестве генов

Как получается, что человек при таком небольшом количестве генов (всего в 2–3 раза больше, чем у мухи) обладает сложнейшим мозгом, языком, культурой? Ответ: дело не в количестве генов, а в сложности их взаимодействия. Геном — не список деталей, а сеть с обратными связями. Один и тот же ген может участвовать в десятках процессов в разных тканях в разное время. Гены регулируют друг друга, образуя каскады. Эпигенетические метки (о которых следующая подглава) включают и выключают гены в ответ на среду.

Это похоже на архитектуру: не количество кирпичей определяет сложность здания, а то, как они соединены. Геном человека — это чертёж с высокой степенью связности и модульности. Именно поэтому мутация в одном гене может иметь множественные эффекты (плейотропия). Именно поэтому генетически модифицированные организмы (например, мыши с «человеческим» геном языка) не начинают говорить — нужна целая сеть изменений.

Что мы ожидали vs что получили: таблица идей

Ожидание: Ген — это «ген для» (интеллекта, болезни, поведения). Реальность: Большинство признаков — полигенные, вклад каждого гена мал.

Ожидание: Геном статичен, как книга. Реальность: Геном динамичен — альтернативный сплайсинг, эпигенетика, редактирование (CRISPR).

Ожидание: У человека много генов (100 000+). Реальность: Около 20 000 — как у червя.

Ожидание: «Мусорная ДНК» бесполезна. Реальность: Регуляторные функции, некодирующие РНК.

Ожидание: Мы уникальны из-за уникальных генов. Реальность: Мы уникальны из-за регуляции экспрессии генов.

Ожидание: Генетический тест предскажет вашу судьбу. Реальность: Предсказательная сила для сложных признаков ограничена (риски, а не приговор).

Неожиданные находки

Проект «Геном человека» принёс и сюрпризы. Один из них — горизонтальный перенос генов от бактерий к человеку. Оказалось, что около 100 генов нашего генома попали туда из бактерий сравнительно недавно (по эволюционным меркам), включая гены, участвующие в метаболизме жирных кислот. Мы — мозаика.

Другой сюрприз — количество псевдогенов (нефункциональных копий генов). Их около 13 000 — почти столько же, сколько функциональных генов. Это «окаменелости» эволюции: когда-то работавшие гены, которые сломались, но не были удалены. Некоторые из них могут приобретать новые функции (эволюция «из мусора»).