Крупнейший форум российских генетиков - Съезд генетиков и селекционеров, посвященный 200-летию со дня рождения Чарльза Дарвина, и 5-й Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров открывается 22 июня. Председатель оргкомитета Съезда, директор Института общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН, член-корреспондент РАН, доктор биологических наук Николай Янковский рассказал РИА Новости о главных успехах и перспективах генетики, а также о состоянии российских исследований в этой сфере. Беседовал Илья Ферапонтов.
- Могли бы вы назвать ключевые темы, которые будут обсуждать генетики?
- Ключевая проблема, поставленная при возникновении генетики, - это проблема связи генотипа с фенотипом, то есть как связаны генетические инструкции (гены) с тем результатом, теми признаками, что мы наблюдаем. Все остальное - это части этой проблемы.
На съезде, в частности, состоится круглый стол по проблемам эпигенетики - роли ненаследуемых вариаций генетического текста. В процессе индивидуального развития организма в отдельных клетках "поверх" генетического текста (генома) ставятся "метки".
Эти "метки" определяют, в каких клетках какой ген будет работать, а какой - молчать. И все эти процессы происходят на фоне одного и того же генома. Бабочка - это сначала яйцо, затем гусеница, куколка, и только потом уже - порхающее существо. На всех стадиях развития у нее один и тот же геном, но органы, ткани, внешний вид и образ жизни разные в разных фазах развития, потому что одни и те же гены в разных фазах развития по-разному работают.
Еще одна важная тема - горизонтальный перенос генов. Существует представление о том, что генетическая информация может передаваться только от предка к потомкам. Однако исследования показывают, что, по крайней мере для микроорганизмов, типичным является передача части или даже всех генов от одного организма другому.
- Это касается не только микроорганизмов? Сложно представить себе, что млекопитающие обмениваются генами.
- Да, но основная часть генетического разнообразия на Земле относится к микроорганизмам - бактериям и архебактериям. При этом нужно понимать, что сами эукариотические клетки, из которых мы состоим, возникли в результате объединения двух разнородных микроорганизмов. Это были, вероятно, сводобноживущие бактерии, объединение которых дало эукариотическую клетку. В ней генетический материал одной бактерии стал существовать в ядре клетки, а другая бактерия со своим генетическим материалом превратилась в митохондрию.
"Внизу", на уровне микроорганизмов, обмен генами очень важен. Наиболее значимые изменения генетического материала происходят при переносе целых блоков, а не через последовательное накопление точечных изменений генетического текста в последовательных поколениях. Микробиологам это создает сложности в классификации. Что может означать понятие вида, если после однократного взаимодействия клеток двух неродственных микроорганизмов возникает клетка, у которой появилось сочетание инструкций (генов) и соответствующих признаков, которого не было ни у одного из двух "предковых" микроорганизмов?
- Одна из распространенных "страшилок", связанных с генетикой, - опасность генетически модифицированных организмов, ГМО. Вы сами сказали о горизонтальном переносе генов, или это не значимо для нас?
- Конечно, это не значимо. Не бывает пищи без ДНК. Мы едим в день примерно один грамм генов и 10 граммов отдаем во внешнюю среду. Вот съели вы бифштекс, и несколько тысяч поколений Ваших предков тоже его пробовали. Сколько штук генов в одном бифштексе отвечают за рост рогов? Более тысячи миллиардов. И где у вас рога? Может быть, у ваших детей будут?
Возможен ли перенос чужеродных генов в ДНК человека? В природе этот процесс происходит реже, чем один раз в миллион лет. Однако экспериментально удалось перенести ген в геном мартышки так, что он теперь передается и ее потомкам. Но это специальная процедура, а не случайный процесс.
- Я видел, что в съезде будут участвовать ученые-гуманитарии, - например, этнограф и историк Юрий Березкин?
- Да. Тема, которая будет обсуждаться на съезде впервые, - это круглый стол "Генетика – мост между естественными и гуманитарными науками". Мы с нашими коллегами-гуманитариями будем выяснять, как миграции людей в далеком прошлом могут быть связаны с распространением и модификацией признаков культуры. Генетика в этом случае может помочь этнографам реконструировать историю распространения элементов культуры и технологий.
- Общество ожидает, что в скором будущем генетики научатся предсказывать болезни, а, возможно, и лечить их, модифицируя геном. Насколько оправданны эти ожидания?
- Важно сказать, что даже статистически достоверная связь между определенной структурой гена и появлением заболевания не позволяет дать однозначного предсказания для конкретного индивида. Это еще достаточно сложно. Кроме того, существует проблема, что генетическая информация индивида может стать известна посторонним. Сейчас на западе пытаются законодательно предотвратить попадание подобных данных в страховые компании, не допустить генетической дискриминации.
Если говорить о генетических маркерах, то для нас все болезни делятся на две группы. Одна - небольшая и состоит из редких болезней, почти на все 100% обусловленных генными нарушениями. Это, в частности, дальтонизм, гемофилия, фенилкетонурия. Такие болезни составляют меньше 10% от всех болезней человека. Суммарная доля больных такими болезнями - меньше 3%.
Остальные 90% всех болезней (и 97% всех больных) - это болезни, которые определяются больше чем одним геном, "поломками", которые находятся в разных генах. Кроме того, в благоприятных условиях эти "поломки" могут не проявиться - должны быть условия среды, провоцирующие развитие болезни.
Однако для диагностики генетические методы являются гораздо более многообещающими. Болезнь меняет работу клетки, а значит, меняет работу ее генетического аппарата. Изменения профиля работы генов (экспрессии) можно выявить на устройстве, которое называется биочип, и по этим изменениям можно понять, что начался какой-то процесс, какая-то болезнь. При этом диагностика по экспрессии генов - это почти универсальный метод, один анализ может дать информацию сразу о многих болезнях, или указать на одно из многих близких заболеваний, не различимых более простыми методами.
- Многие ожидают, что появятся методы модификации, которые позволят "ремонтировать" генетические поломки в организме.
- Такие подходы разрабатываются, они называются "генной терапией". Но надо помнить, что "поломки" появляются в наших клетках постоянно. Здоровая клетка с с мелкими проблемами успешно справляется сама, а более серьезные "поломки" могут ее убить. Невозможно проконтролировать каждую единичную клетку. Но можно ожидать появления методов более ранней диагностики выявляющих болезнь.
- Может ли генетика принципиально отодвинуть старение, как полагают некоторые геронтологи?
- Это чушь. Мы совершенно как дилижанс устроены, большинство наших систем кончают работать примерно в одно и то же время, соизмеримое со средней продолжительностью жизни. Мотор в прекрасном состоянии бесполезен, если у машины колеса отвалились – функционально машина мертва. Это совершенно разные вещи, и они не сводятся одна к другой. Результаты процессов старения накапливаются во многих системах организма человека. Нет какой-то одной причины, на которую можно воздействовать, чтобы каждая из систем человека работала значительно дольше, чем сейчас.
Другое дело, что генетика может выяснить, какие условия жизни, какая диета или какие профилактические меры полезны людям с теми или иными вариантами генов, сокращающими продолжительность жизни по сравнению с нормой.
- Сейчас в СМИ и среди публики весьма популярна тема воскрешения вымерших видов. Говорят, практически уже завтра нам удастся оживить мамонта. Насколько оправданны эти ожидания?
- Это проблема, которая не решена, и неизвестно - в отношении животных, по крайней мере, - может ли она быть решена. Допустим, мы сможем по фрагментам ДНК, которые сохраняются в останках, воспроизвести полный генетический текст. Но куда мы будем вставлять эту ДНК? Мы не сможем даже описать, а тем более реконструировать клетку человека или животного из составляющих ее элементов. А если вид вымер, то у нас просто не будет информации о видоспецифических элементах клетки, которые мы должны собрать.
Кроме того, у нас есть предельный срок, после которого нам не удается прочесть хоть какой-нибудь длины генетический текст. Пока самые древние останки, в которых удалось прочесть генетический текст, немногим старше 30 тысяч лет. А в "Парке Юрского периода" восстанавливают динозавров, останки которых пролежали примерно 2000 раз по 30 тысяч лет…
- Как вы можете охарактеризовать состояние российской генетики по сравнению с западной?
- Я как-то писал аналитический обзор о геномных исследованиях в России и за рубежом и выяснил, что когда в США стартовала программа "Геном человека", российские ассигнования на геномные исследования составляли одну треть от американских. А когда эта программа закончилась, разница достигала 1000 раз… Однако образование, видение научных проблем, пути их решения страна дает нормальное. Большинство из дюжины моих аспирантов, уехавших за рубеж, успешно реализовали себя в научной карьере.
Удивительно то, что при трудных для науки условиях молодежь идет в университеты, в аспирантуру. По крайней мере в нашем институте, ИОГен РАН, конкурс в аспирантуру растет. Это радует. Уже лет десять назад произошел перелом: люди раньше хотели уехать за рубеж, а теперь они хотят остаться работать здесь после защиты.
Чтобы получать серьезные результаты в генетике необходимо современное оборудование - ведь эта область очень высоко технологизирована. Работы мирового уровня у нас в стране есть, но их немного
У нас результаты биологической науки пока мало востребованы. Мы пока не умеем их использовать для собственной выгоды, хотя международные корпорации успешно коммерциализуют российские разработки за рубежом. Пример – производство аминокислот на основе рекомбинантных микроорганизмов. Уже почти 30 лет российские разработки в этой области остаются лучшими в мире и применяются в крупнотоннажном производстве.
Кстати, эти созданные в России организмы – по определению ГМО, так в нашей стране нелюбимые. Как и все те микроорганизмы, которые сегодня "делают" в промышленности витамины и антибиотики. Занятно, что все производство водки также основано на использовании продуктов из ГМО для производства спирта. Жаль, что никто по этому поводу не протестует. Да и пьют от этого не меньше, а косятся только на закуску. Тоже, впрочем, зря…
- Могут ли в генетике появиться новые масштабные проекты, сопоставимы с программой "Геном человека".
- Возможно, это будет проект "Клетка". Мы на самом деле не знаем, как она устроена. Ведь клетка состоит из огромного числа отдельчиков, имеющих свой специфический состав и структуру, которые выполняют определенные функции. Этих деталей мы пока не знаем.
Сидней Бреннер, один из лидеров проекта "Геном человека", после завершения этого проекта заявил, что заниматься надо клеткой. Потому что если мы будем понимать, как и что в ней работает, тогда мы будем понимать, как реализуется функция и сама жизнь клетки. ДНК ведь еще не жизнь, это инструкция для ее формирования и протекания.
- Можно ли ожидать прорывов от российской науки?
- Прорыв в фундаментальных исследованиях предсказать нельзя. Среди ученых много людей, которые без науки жизни не мыслят. Человек, который без этого жить не может, что в Китае, что в Америке, что в России - он всегда будет работать, всегда будет что-то исследовать, потому что в этом, а не в деньгах, смысл его жизни.
Но обеспечивать научные работы – оборудованием, реактивами, информацией, инфраструктурой - в России гораздо тяжелее. Так что вероятность прорывов в фундаментальных исследованиях в нашей стране конечно меньше, чем за рубежом.
А вот что наука у нас не рухнет, несмотря ни на что, - так я в этом почему-то уверен. Потому что и в нашей стране были и остаются люди, которые без науки жить не могут. Для них "думание" про устройство природы и является самым привлекательным в жизни.
Будем надеяться, что и у нас в стране появятся более благоприятные условия не только для думания, но и для реализации его результатов в фундаментальных исследованиях и их практических приложениях.
