Новости

Oct 14, 2023

Клетки, а не ДНК, являются главными архитекторами жизни

Гены — это не просто проект организма, а всего лишь инструменты, используемые жизнью.

Гены – это не просто проект организма, а всего лишь инструменты, используемые настоящими опытными строителями жизни: клетками.

Альфонсо Мартинес Ариас — профессор-исследователь ICREA на кафедре системной биоинженерии Университета Помпеу Фабра в Барселоне.

Это эссе адаптировано из его будущей книги «Мастер-строитель: как новая наука о клетке переписывает историю жизни» (Basic Books, 2023).

Ибо Ты образовал внутренности мои; Ты связал меня во чреве матери моей. Славлю Тебя, ибо я дивно и дивно устроен. — Псалом 139:13–14.

Каждое животное и растение на Земле обладает устрашающей красотой: величие дуба, нежная ткань бабочки, грация газели, властное присутствие кита и, конечно, мы, люди, с нашей смесью чудес и фатальные недостатки. Откуда все это взялось? В традиции майя ответ — кукуруза; другие культуры предполагают в качестве источника различные формы яиц. Во многих историях источником является некий материал, похожий на глину, созданный силой и воображением могущественного существа, которое вдыхает в него жизнь. Из таких стартов следует размножение и заселение Земли, хотя подробности того, как это происходит, скудны.

За прошедшее столетие ученые нашли материальное объяснение источника жизни, которое не нуждается в божественном вмешательстве и обеспечивает нить сквозь эоны времени для всех существ, которые существуют или когда-либо существовали: дезоксирибонуклеиновая кислота — ДНК. Хотя нет никаких сомнений в том, что гены имеют какое-то отношение к тому, кем мы являемся и как мы стали, трудно точно ответить на вопрос, какова их точная роль во всем этом.

Более пристальный взгляд на то, как работают гены и на что они способны, по сравнению с тем, чего они, как говорят, достигают, ставит под сомнение утверждение о том, что геном, в частности, содержит «руководство по эксплуатации» для нас или любого другого живого существа. Когда дело доходит до создания организмов, мы упускаем из виду — или, точнее, забыли — еще одну силу. Источником и силой этой силы являются клетки.

То, что делает нас с вами отдельными людьми, — это не уникальный набор ДНК, а уникальная организация клеток и их деятельность. Примером может служить история Карен Киган, 52-летней женщины, отчаянно нуждающейся в новой почке.

Посоветовавшись с врачами, Карен поняла, что донорская почка должна иметь очень близкое генетическое соответствие, чтобы снизить вероятность того, что ее иммунная система отвергнет ее как чужеродного захватчика. Ей повезло, сказали ей врачи. Будучи матерью троих взрослых сыновей, она, скорее всего, нашла себе пару среди своих ближайших родственников. По правилам генетического наследования каждый из ее детей будет делиться с ней примерно половиной своей ДНК, что сделает их всех хорошими донорами. Это был всего лишь вопрос проведения теста, чтобы определить, какой сын ей лучше всего подходит, основываясь на том, какую именно ДНК он унаследовал от нее. Но когда из лаборатории пришли результаты анализов, Карен была в шоке: врачи сказали, что двое из трех ее сыновей не могли принадлежать ей, потому что у них недостаточно общего ДНК.

Должно быть, в тесте произошла ошибка, возразила Карен. Она была беременна и родила всех троих сыновей; она чувствовала, как они растут (и пинаются!) внутри нее.

Линн Уль, специалист больницы, знала Карен, и она знала, что Карен родила детей. Вероятность того, что не одного, а двух сыновей Карен по ошибке поменяли местами при рождении, была астрономически маловероятной. Также был шанс, что в лаборатории крови произошла путаница. Догадавшись, Уль решил сравнить образец крови Карен с тканью из другой части тела Карен. Этот тест решил загадку: в клетках Карен не было ни одной последовательности ДНК или генома. У нее было два.

Пятьдесят три года назад, на ранних сроках беременности матери Карен, две отдельные яйцеклетки были независимо оплодотворены, в результате чего образовались два отдельных клубка клеток, каждый из которых имел свою собственную ДНК. В какой-то момент бурного деления и размножения клеток, следующего за оплодотворением яйцеклетки сперматозоидом, две группы клеток сливаются в одну. Вместо того, чтобы превратиться в близнецов, они превратились в Карен, клетки которой из обоих шариков были случайным образом распределены по ее телу. Хотя большая часть тела Карен содержала клетки одной из групп, так уж получилось, что двое ее сыновей произошли из яйцеклеток, созданных другой.