Слова Форда были пророческими, но он ушел из жизни, так и не решив этой задачи. В итоге японские производители автомобилей первыми сделали скачок в организации системы связи "поставки – производство". Сейчас этот прием называют ТВС-производство, что значит "точно в срок". Менеджеры "Тойоты" впервые увидели ТВС в США в 1950‑х годах, но вовсе не у автомобильных компаний, посмотреть на которые они приехали. Все произошло почти случайно, когда они посетили магазин Piggly Wiggly. Одним из нововведений этой сети магазинов было то, что товар автоматически восполнялся, как только полки магазина пустели.
У этого приема есть множество преимуществ. Если все идет, как надо, получается больше экономить и растет выручка. Конечно, существуют и определенные риски. И главная проблема в том, что у поставщиков внезапно могут возникнуть проблемы. Стихийные бедствия или забастовки работников способны оборвать цепь поставки сырья и, как результат, остановить фабрики, а клиентов оставить с пустыми руками.
У Apple был другой негативный опыт с ТВС-производством, когда внезапный рост спроса на iPad Mini заставил производство почти захлебнуться. А все оттого, что не удалось вовремя получить компоненты для создания новых линий сборки.
Зная, как работают стратегии, применяемые бизнесом, и что у них общего с регуляцией экспрессии генов, мы можем лучше понять, как наши клетки снижают "цену" поддержания жизнедеятельности. В точности как корпорации, наши тела поддерживают жесткий баланс. И только благодаря этому жизнь существует.
Тут наши тела значительно ближе к системам "Де Бирс", "Тойота" и Apple. Каждый раз, когда наши гены срабатывают, это имеет определенную биологическую цену. И потому жизнь старается получить от происходящего как можно больший полезный выход. Ферменты – пример того, что закодировано в наших генах. Эти белки, совсем как микроскопические машины, ускоряют и облегчают определенные процессы. Так, как делает P450, разлагающий токсины, или самый обычный пепсиноген, помогающий нам переваривать белковую пищу. В этом мы устроены совсем как корпорации, которые стремятся, чтобы производительность труда их работников была максимально высокой. Жизнь старается сделать так, чтобы как можно меньшее число ферментов выполняло всю необходимую работу.
Мы, как правило, производим только то, что нам нужно, и только тогда, когда это необходимо. И стараемся не делать лишних запасов. И все это благодаря экспрессии генов.
Чтобы получились алмазы, необходимы миллионы лет и высокое давление, а для производства ферментов нужно очень много биологических ресурсов. Чтобы снизить стоимость их создания, организм умеет перестраиваться для синтеза тех или иных веществ. Это позволяет при необходимости направить все мощности на производство именно того продукта, который нужен сейчас. И если у вас есть ген, позволяющий делать определенный белок, это еще далеко не значит, что такой белок будет синтезирован хоть раз за вашу жизнь.
С вами такое происходило, хотя вы даже и не подозревали о своем активном участии в процессе. Если вам на празднике случалось перебрать алкоголя, на утро с вами было именно то, о чем мы говорим. Вы хорошо повеселились, а потому клеткам вашей печени пришлось работать сверхурочно, чтобы создать ферменты, необходимые для борьбы с последствиями винных возлияний.
Это и есть увеличение производства в ответ на возрастающий спрос. В данном случае производства алкогольдегидрогеназы, нужной для расщепления этанола. Сколько-то этого фермента всегда запасено в неактивном виде в клетках печени в ожидании следующей попойки, но не слишком много. Хранение больших запасов деталей на складе имеет свою цену, вот и ферменты требуют место и энергию на поддержание в рабочем состоянии. Но если вы не злоупотребляете алкоголем, все это слишком затратно.
Почти все процессы в мире биологии вертятся вокруг одного. Всем движет необходимость урезать стоимость жизни. Это и вправду нужно. Чтобы тратить энергию на синтез ферментов, которые так и не будут использованы, пришлось бы обделить ею необходимые каждодневные процессы. Такие, например, как непрерывные перестройки работы мозга и циркуляцию крови.
Отличной иллюстрацией может стать жизнь астронавтов. Вскоре после того, как они прибывают на Международную космическую станцию, их сердца уменьшаются на четверть от первоначального объема. Если вы пересели со скрывающего под капотом 300 лошадиных сил форда "Мустанг" на "Мини Купер", в котором меньше 150 этих "лошадок", вы очень много сэкономите на бензине. А в условиях пониженной гравитации астронавту нужно куда меньше усилий сердца, чтобы качать кровь. И по той же причине, многие, побывав в космосе и вернувшись к земному притяжению, испытывают головокружение или даже теряют сознание. Ведь их ослабшее сердце не справляется теперь с тем, чтобы прокачать достаточно крови и вместе с ней кислорода, к головному мозгу.
И не обязательно лететь в космос, чтобы ваше сердце стало меньше. Достаточно всего нескольких недель в постели, чтобы оно начало атрофироваться. С другой стороны, наши тела невероятно хорошо восстанавливаются. Нужно только убедить их, что дополнительные мощности нам необходимы. И это совсем нетрудно, наши клетки в изрядной степени пластичны. От того, что мы делаем каждый день, зависит, какие инструкции они получат от наших генов. Вот вам еще один, на этот раз генетически обоснованный повод встать с дивана.
А прежде, чем мы закончим говорить про экспрессию генов, я хочу рассказать вам еще одну историю.
На первый взгляд Ranunculus flabellaris не кажется чем-то примечательным.
Обычный лютик, обильно произрастающий в заболоченных лесах США и юга Канады. Распространенное и, казалось бы, не самое интересное растение. Однако этот лютик может делать поразительные вещи, к примеру полностью менять свое внешнее строение в зависимости от того, насколько близок он к источнику воды. Такое поведение называют гетерофилией.
Обычно этот цветок растет по берегам рек. Конечно, не самое безопасное для растений место, ведь реки, бывает, разливаются, и порой сильно. Для хрупкого цветка такое событие может быть фатальным. Однако для нашего лютика жизнь на самой кромке земли не проблема: изменение экспрессии генов позволяет ему в случае паводка изменять форму листьев. Из округлых они становятся длинными и нитеподобными, к тому же плавучими! Кажется, что перед вами совсем другое растение, однако это не так.
Геном Ranunculus flabellaris остается без изменений. Изменился только получающийся фенотип (так ученые называют внешний вид).
И подобно тому, как сердце астронавта может сменять мощь "Мустанга" на "Мини Купер" и обратно в зависимости от условий среды, лютик может вернуться к прежней форме листьев – когда закончится паводок. Растению это необходимо сделать, чтобы выжить.
Экспрессия – лишь один из инструментов выживания растений, насекомых, зверей и даже людей в условиях постоянно меняющийся среды. Во всех способах главным остается одно: гибкость.
Постепенно становится ясно, что наши гены – часть огромной, сложной и гибкой сети. И это утверждение местами противоречит нашим прежним представлениям. Гены не закреплены и не неподвижны, как мы думали раньше. Если бы это было так, живые организмы не могли бы – как тот же лютик – приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды.
Мендель, наблюдавший за горохом, и поколения генетиков, продолживших его работу, замечали только половину происходящего. То, как гены влияют на организмы, в которых они сидят. Но ведь все работает и в обратную сторону. Мы можем влиять, и влияем, на наши гены!
И, как я покажу вам дальше, это происходит постоянно.