Как оказалось, внутрь бактерий попала ДНК фага, а белковая оболочка осталась снаружи. Попав внутрь, ДНК фага распорядилась о создании новых фагов, и их было построено так много, что бактерия взорвалась. Этот элегантный эксперимент показал, что инструкции по созданию новых фагов-потомков (и потомков любых организмов, если на то пошло) содержатся именно в дезоксирибонуклеиновой кислотеДНК.
Молекула ДНК имеет форму двойной спирали, напоминает винтовую лестницу, на которой каждая ступенька состоит из пары соединений, называемых нуклеотидами. В состав каждого нуклеотида входит какое-нибудь азотистое основание, которых в ДНК всего четыре. Такая структура позволяет легко увидеть, как ДНК несет те единицы наследственности, которые мы называем генами. Винтовая лестница может раскручиваться и выглядеть как обычная, и два соединения, образующие каждую ступеньку, можно расцепить между собой, словно это застежка-молния. Когда цепи ДНК отделяются друг от друга, структура молекулы открывается и ее можно «перевести» на молекулу-переносчик, которая называется матричной РНК (мРНК), а уже эта молекула используется как матрица для синтеза белков. Если рассматривать ДНК как бригадира, то белки действуют как рабочие-строители, обеспечивая структуру и функции нашим клеткам и тканям.
Работа Херши и Чейз предполагает, что ДНК содержит всю информацию, которая нужна для строительства точной копии организмаклона. Эта теория стала реальностью в 1996 году, когда появилась овечка Доллипервое млекопитающее, клонированное из взрослой клетки. Долли создали, поместив ДНК из клетки взрослой овцы в яйцеклетку, откуда ДНК была удалена; затем яйцеклетку подсадили суррогатной матери. Долли была названа в честь Долли Партон, поскольку ДНК взяли из клеток вымени (я не выдумываю!). С помощью такого же метода в 2018 году были клонированы первые обезьяны.
В 2003 году в рамках проекта «Геном человека» было завершено секвенирование (то есть определение строгой последовательности) трех миллиардов нуклеотидов, которые входят в человеческую ДНК. Это куча информации: если взять ДНК всего лишь из одной клетки тела, то она растянется на два метра, то есть до размера двуспальной кровати. Если бы мы стали читать последовательность своей ДНК со скоростью по букве в секунду, на это ушло бы почти сто лет. Наш геном содержит примерно 21 тысячу генов, разбросанных по 46 хромосомам, 23 из которых передаются нам от матери, а 23от отца.
ДНК надрывалась в течение целых эпох, создавая все формы жизни, подходящие для разных жизненных сред. Жизнь существует не менее 3,5 миллиарда лет. Но теперь одно из множества ее созданий наконец-то вызвали к боссу: мыпервый вид на планете, который встретил своего создателя.
Почему вы не можете быть тем, кем хотите быть
Умение читать язык ДНК заставило нас переписать книги по истории. Изобилие разнообразной жизни на Земле не возникло мгновенно на пустом месте. Процесс начинался с ДНК одной простой клетки и шел в течение миллиардов лет. Формы жизни начинали конкурировать за ресурсы, и те из них, чьи характеристики позволяли им преуспевать в своей среде, передавали ДНК новому поколению, словно эстафетную палочку. Другие, кто не мог соревноваться, либо вымирали, либо уходили в сторону и двигались по новой эволюционной траектории, пригодной для выживания в новой среде.
Известный биолог Ричард Докинз описывал гены как «эгоистичные» репликаторы, как Гордонов Гекко биологического мира. Он называет организмы, построенные эгоистичными генами, «машинами выживания», поскольку их основная цельзащитить собственную ДНК и обеспечить ее переход в следующее поколение. Писатель Сэмюэль Батлер сформулировал это на столетие раньше, написав: «Курицаэто всего лишь средство, при помощи которого одно яйцо производит другое яйцо».
Несмотря на наши вычурные прибамбасы и навороты, мы ничем здесь не отличаемся. Ученые, изучающие эволюционную психологию, говорят, что практически все наше поведение так или иначе мотивируется упертым стремлением найти себе пару и воспроизвести свои гены. С этой точки зрения объясняется значительная часть человеческих сумасбродств. Стремление к лидерству, жадность и жажда властивсего лишь скрытые течения в нашем генофонде, которым мало кто может сопротивляться.
Различия между людьми возникают из-за разницы в последовательности их ДНК. Хотя многие осознают, что ДНК строит здание их плоти, большинство людей не понимают, что гены влияют также и на более сложные признаки интеллект, ощущение счастья, агрессивность.
В некоторых случаях генетика оказывает на наш организм вполне прямое влияние. Иногда какое-то изменение одного гена, называемое мутацией или вариантом, производит четко предсказуемые перемены. Один из примеровсерповидноклеточная анемия, когда эритроциты (красные кровяные тельца) меняют свою форму. Проблема вызвана мутацией в гене, который производит гемоглобинбелок, переносящий кислород в эритроцитах. Если человек родился с этой мутацией, то у него обязательно разовьется серповидноклеточная анемия.
Напротив, какие-то сложные признаки, например влияющие на нашу личность и поведение, проистекают из множества генов, согласованно работающих между собой. Перемены в одном гене в рамках целой такой сети не всегда гарантируют заметные перемены в организме. Вот почему важно иметь в виду, что большинство генетических вариантов говорят нам о предрасположенности, а не о достоверности.
Думайте о генах, как о блоках в дженге. Вытянете не тот блоки башня рухнет. А вынимание какого-то другого кирпичика оставит ее стоять. Пока оставшиеся блоки держат всю конструкцию, мы все еще в игре. Точно так же мутация в одном гене необязательно означает катастрофу для нашего тела: произойдет ли обрушение, зависит от других генов, которые поддерживают мутировавший. Мы должны также помнить, что не все варианты генов вредны: некоторые мутантные гены дают нам суперспособности, как Людям Икс.
Несмотря на такие оговорки, наши гены могут предоставить ценную информацию о том, кем мы можем быть и кем мы не можем быть. Здорово было бы делать некоторые вещи. Например, мне хотелось бы петь, как Стив Перри из группы Journey. Хотелось стать повыше. Было бы здорово сменить походку, чтобы женщины замирали в восторге, когда я прохожу мимо. Круто было бы стать умнее Альберта Эйнштейна. Думаю, было бы неплохо иметь крылья и летать, как люди-ястребы в комиксе «Флэш Гордон». Но, как бы и пытался, я не стану высоким мачо, который на собственных крыльях сгоняет до Стокгольма, чтобы забрать Нобелевскую премию, спев в финале своей речи Dont Stop Believin. Мечтать забавно, но нужно признать истину: мы не можем быть теми, кем хотим быть. Гены, которые мы наследуем при зачатии, словно сданные нам карты за покерным столом: приходится играть тем, что есть на руках.
Как выразилась Леди Гага, мы «рождены такими», мы зажаты в определенных ограничениях, которые начинаются на генетическом уровне. И, как мы вскоре увидим, ДНКвсего лишь одно звено на поводке, который тянет нас по жизни.
Как окружающая среда влияет на ваши гены
Представьте, что мы сделали вашу копию, используя тот же метод, которым ученые создали овечку Долли. Вставив вашу ДНК в какую-нибудь яйцеклетку с удаленной собственной ДНК, мы могли бы имплантировать нового вас какой-нибудь суррогатной матери. Через сорок недель у нее появится ребенок, который будет выглядеть в точности, как вы. Он будет растии при этом всегда оказываться вашей точной копией. Но встает вопрос на миллион долларов: до какой степени ваш клон будет вести себя так, как вы?
Секвенирование генома человека было гигантским шагом на пути понимания того, как мы функционируем, однако оно дает лишь грубый набросок вашего портрета. Последовательность вашей ДНК читается не как обычный роман, а больше напоминает книгу типа «Выбери себе приключение», в которой среда определяет то, как будет разворачиваться повествование. В вашей ДНК много различных потенциальных версий вас. Человек, которого вы видите в зеркале, всего лишь одна из них, воплотившаяся под воздействием уникальных обстоятельств, что влияли на вас с момента зачатия.