Стань мутантом или умри

Как получилось, что мы с вами произошли от обезьяны? «Это сделал труд», — полагал Фридрих Энгельс, и хотя он почти не владел необходимой информацией, догадка по тем временам была неплохой. Труд — равно как и прочие условия жизни наших предков — наверняка был одним из важных факторов естественного отбора. Но отбор на то и отбор, что ему надо из чего-то выбирать. Классический дарвинистский взгляд на это таков: в геноме наших предков происходили случайные мутации, и те из них, которые оказывались полезны для жизни (да, и для труда в том числе), закреплялись отбором.

Еще раз: мутации сами по себе случайны, они не имеют отношения ни к труду, ни вообще к великой цели — создать на земле разумное существо. Так считают дарвинисты. А вот определенная группа их противников, наоборот, полагает, что случайностью тут ничего не объяснишь. За мутациями, мол, незримо высится величественный замысел Верховного Существа (ну, или что-то в этом роде).

Насколько же жизнь оказывается сложнее... Вот, например, из недавней работы израильских ученых вроде бы следует, что заметную часть мутаций, случившихся у наших предков за последние полсотни миллионов лет, уж никак нельзя назвать случайными. Но и замыслом Верховного Существа их объяснить невозможно. На самом деле они даже еще менее разумны, чем случайное бросание молекулярного кубика, которое воображали себе дарвинисты. Куда больше они похожи на целенаправленное членовредительство, которому наши предки предавались в отчаянных попытках победить вирусы (вроде нашего нынешнего ВИЧ).

Но расскажем историю по порядку, как мы любим.

Злой белок АРОВЕС

Совсем недавно и по другому поводу мы тут упоминали, какую важную роль в нашей эволюционной истории могли сыграть вирусы. Точнее, один из их типов — ретровирусы. К таковым, кроме ВИЧ, относится вирус герпеса. Не будем о ВИЧ, но почему так трудно вылечить герпес? Потому что, попав в клетку, вирус исчезает. Остается только его геном. И геном этот после нескольких нехитрых фокусов* оказывается встроен в человеческие хромосомы. То есть неотличим от нашего собственного. А потом вы прогуляетесь в ветреный день, и дремавшие вирусные гены активируются — внутри клеток начинают создаваться новые вирусные частицы, а на губе вырастает мерзкая болячка.

Но не зря же мы оказались победителями эволюционной гонки длиной в миллиарды лет: есть у нас в арсенале кое-что как раз для таких случаев. Это кое-что — белок, открытый в 2002 году, который называется АРОВЕС (как это расшифровывается, я вам не скажу, чтобы не морочить попусту голову). Но он не обидится, если назвать его «цитидин-дезаминазой», потому что одна из его главных работ — отрывать аминогруппу у одной из «букв» ДНК. А именно у буквы Ц. Буква при этом портится, и в конечном итоге, после всех пертурбаций, на месте буквы Ц окажется другая буква. То есть произойдет мутация.

Зачем же нам нужен белок, который портит ДНК?! А затем, что он портит вовсе не нашу ДНК. А вирусную. Белок АРОВЕС хитер: он набрасывается на вирус в тот короткий момент, когда вирусный геном уже проник в клетку, но еще не встроился в хромосому. И портит, портит, портит гены пришельца!

Где он это делает? Например, в вашей губе, на которой вскочила простудная болячка. Или в ваших лейкоцитах, если речь идет о ВИЧ**, не будь к ночи помянут. Известно, что АРОВЕС бесчинствует и в некоторых типах раковых опухолей. Одним словом, там, где возникает нежелательная активность всяких пришедших извне или до поры дремавших вирусов.

Увы, АРОВЕС — белок старательный, но не слишком умный. В пылу борьбы он может принять вполне невинную активность вашей собственной хромосомы за зловредную деятельность вируса***. И тогда, что уж тут поделать, испорченными окажутся не вирусные гены, а ваши собственные. Если это произойдет в болячке на губе, вы, скорее всего, это переживете. А вот если такое случится в клетках «зародышевой линии», то есть в тех, из которых могут потом получиться сперматозоиды или яйцеклетки, мутацию можно ведь передать и детишкам. Именно этот сценарий и привлек внимание израильских ученых.

Самоедство во спасение

Эрец Леванон из университета Рамат-Ган обратил особое внимание на один из злых белков, АРОВЕС3g. Он замечателен тем, что из всех букв Ц особенно охотно набрасывается на третью по счету в последовательности ЦЦЦ. И, как мы и сказали, отрывает от нее азот и превращает ее в урацил, что в конечном итоге приводит к замене буквы Ц на букву Т в большом тексте нашего генома. То есть вместо ЦЦЦ мы получаем ЦЦТ****.

Если это так, подумал исследователь, то, возможно, за время нашей эволюции злой белок множество раз совершал свою коронную ошибку и портил нашу ДНК. А значит, замены ЦЦЦ –> ЦЦТ должны были происходить чаще, чем другие типы мутаций.

Дальше — дело за статистикой. Исследователи взяли последовательности геномов разных родственников человека: неандертальца, денисовца, шимпанзе, орангутана, макаки-резуса и мыши. Их особенно интересовали те места генома, где у наших ближних и дальних родственников есть последовательность ЦЦЦ, а у нас (и у шимпанзе) — Ц, Ц и какая-то другая буква. Это вполне могло быть результатом работы белка АРОВЕС, в пылу борьбы с вирусом по ошибке набросившегося на собственную человеческую хромосому.

И они нашли аж целых 37 000 таких мест! Буквально через неделю, когда закончатся праздники, израильтяне вернутся на рабочие места и попытаются подсчитать, насколько большую долю от всех прочих мутаций, случившихся с нами на пути от обезьяны к человеку, составляет это число. Но то, что это фактор существенный, сомнений не вызывает: обычный человеческий ребенок при рождении несет около 70 новых мутаций. А наш славный АРОВЕС3g, если уж дорвется до работы, обычно делает до тысячи мутаций за один присест, причем все — в непосредственной близости друг от друга. К тому же он особенно любит активные гены, так что вероятность внести в геном существенные изменения получается куда выше, чем если бы буквы в ДНК мутировали случайным образом.

Картинка вырисовывается зловещая: чтобы хоть как-то выдержать изнурительную борьбу с вирусами, нашим предкам не оставалось ничего другого, кроме как кромсать и корежить собственный генетический материал. Получается, что не от трудолюбивой обезьяны мы произошли. Мы произошли от больной обезьяны.

В схватке с болезнями она наносила своим генам случайные ранения, некоторые из которых наверняка оказались летальными. Но остальные стали материалом для отбора. И, собственно, этот процесс с головокружительной скоростью донес нас в ту точку, где мы сейчас находимся: к позиции разумного царя природы.

А вы говорите, мол, вирус делает из девочки мальчика! Это бы еще полбеды: возможно, схватка с вирусом — вообще чуть ли не один из главных механизмов нашей эволюции.

Однако подождем, пока почтенные израильтяне завершат свои вычисления.

А пока они вычисляют, снова вознесемся мыслью к высоким материям случайности и предопределения. Разумеется, если заметная доля наших мутаций — это превращение ЦЦЦ в ЦЦТ, ни о какой строгой математической случайности (которую обычно закладывают в свои модели эволюционисты) не может идти речь. С другой стороны, ну какое уж тут предопределение свыше! Почему именно эти буквы мутируют чаще? Да нипочему! Просто так получилось, что мы для защиты от вируса обзавелись белком, который именно эту троицу портит охотнее всего. И попробуйте найти тут высший план по сотворению человека. Был бы у нас белок с другими любимыми буквами — были бы другие мутации на нашем эволюционном пути — и мы с вами, возможно, были бы немного другими. Пусть и не такими, как на картинке в начале статьи... но в любом случае не идеальными.

А вот у моей любимой плесени другой белок (тоже, кстати, защищающий ее от паразитов) обожает портить буквы ЦГ, или даже ТЦГ. В результате у бедной плесени в некоторых частях хромосомы почти все Г и Ц оказались испорчены, остались там сплошные А и Т. Это называется repeat-induced point mutation, или RIP. R.I.P., покойся в мире, классическая ясность дарвинистской модели: ты была прекрасна и проста, но жизнь непременно портит все десятками занудных сложностей.

Частные замечания

Пора перейти к примечаниям, разъясняющим некоторые тонкие моменты, где были допущены упрощения. Ваш покорный слуга вообще решил быть более щепетильным в вопросах научной точности. А то вот винный критик Руденко прочитал нашу разухабистую статью о возможном применении дробящихся дрожжей в виноделии и нашел в ней ошибку (я там сдуру ляпнул, будто малат в вине — продукт жизнедеятельности дрожжей, а он там в основном из винограда, конечно). Оставалось только придумать из головы остальные кошмарные ошибки, и вот пожалуйста — наш ресурс подвергся поруганию винным критиком и его преданными читателями. Вот и эту статью кто-то прочитает и заверещит: «Да он дремучий невежда! Он не знает, что белок АРОВЕС3G взаимодействует еще и с тРНК-праймером на стадии инициации обратной транскрипции!» Или прицепится к примеру с герпесом (там тоже все гораздо сложнее, чем можно рассказать на двух страницах).

Поэтому — пожалуйте, ознакомьтесь с примечаниями.

_____________________________________________ 

Примечания:

* Главный из фокусов состоит в том, что геном вируса — молекула РНК — сперва превращается в ДНК (из которой состоит и наш геном) в результате процесса, который называется «обратная транскрипция». Это штука, которая очень непохожа на все, что в норме происходит в человеческих клетках. И именно в этот подозрительный момент, конечно, нашей клетке удобнее всего атаковать вирус.

** Вот как раз ВИЧ относится к той группе вирусов, которые научились побеждать APOBEС3G. У них есть специальный белок, который, в свою очередь, атакует АРОВЕС и принудительно отправляет его на клеточную свалку ненужных белков.

*** Когда наш АРОВЕС ученые запускают в бактерию, ему вообще все равно, что портить, и он набрасывается на хромосому бактерии так же охотно, как и на вирус. Но у нас-то хромосомы находятся в ядре, а основные события из жизни вируса происходят вне ядра, так что возможностей навредить у него поменьше.

**** Или, на другой цепи, АГГ. На самом деле АРОВЕС3G для начала превращает букву Ц (цитозин) в урацил. Затем, во время репликации, урацил скорее всего спарится с буквой А (аденином), а в следующем цикле буква А найдет себе в пару букву Т (тимин). Однако урацил — нетипичная для нашей ДНК буква, и вполне вероятно, что само ее наличие приведет к возникновению других ошибок. Так что ЦЦЦ вовсе не всегда превращается в ЦЦТ: на последней позиции могут оказаться и другие буквы из нашего генетического алфавита.