X, Y и еще кое-что из генетики

Рискуя разозлить представителей самых прогрессивных направлений мысли, начнем со следующего утверждения: мужчины очень сильно отличаются от женщин. Не настолько, конечно, как самцы рыбы-удильщика от самок. У этих глубоководных существ различия так велики, что зоологи долгое время не просто относили самцов к другому виду, но считали их каким-то паразитом, высасывающим жизненные соки из самки. И все же различия человеческих полов тоже весьма показательны. Мужчины с Марса, женщины с Венеры — это, конечно, поэтический образ, но за ним стоит вполне правомерное удивление: как существа с практически одинаковыми генами могут быть столь непохожи.

О том, как такое получается, догадалась в 1902 году Нетти Стивенс, одна из первых женщин-генетиков. Из ее работ, на которые чуть позже навел глянец ее начальник, Эдмунд Бичер Уилсон, следует та самая история с Х- и Y-хромосомами, о которой все, несомненно, наслышаны. В первоначальном наивном варианте ситуация выглядела так: на Х-хромосоме расположены «женские» гены, на Y-хромосоме «мужские», а когда присутствуют и те, и другие, то мужские пересиливают.

На то, чтобы разобраться в деталях, ушло уже больше ста лет. Возможно, понадобится еще столько же. Тем не менее недавняя научная работа доктора Робина Ловелл-Бэджа из Лондона и его коллег дает поводы для оптимизма.

Вот одна из проблем, о которой не подозревала Нетти Стивенс: никаких «мужских» генов на Y-хромосоме иногда вообще нет. У мушки-дрозофилы, например, пол определяется исключительно числом Х-хромосом. У человека мужская хромосома не столь бессмысленна, хотя и содержит главным образом «мусорные», ничего не кодирующие последовательности. Однако среди этого хлама все же притаился один немаловажный ген, получивший название SRY (от слов Sex-determining Region on Y). Этот ген, как это часто бывает с генами животных, занят исключительно тем, что включает другие гены — и вот от них-то и зависит, по какому пути пойдет развитие живого существа. Разовьются ли у него кудряшки, бантики, мечтательность и способность к деторождению или, напротив, усы, решительность и привычка оборачиваться на каждую юбку.

Среди генов, на которые влияет SRY, особняком стоит семейство SOX, а среди них — ген SOX9. Он никак физически не связан с Y-хромосомой, а расположен на самой обычной хромосоме №17 — той, которой и у мужчин, и у женщин ровно по две копии. Между тем именно он, видимо, самый главный во всей этой цепочке. Когда генетикам удавалось включить этот ген насильно, в обход обычных событий, эмбрионы развивались исключительно в мальчиков, независимо от того, какие там у них были половые хромосомы. Точнее, они развивались в самцов мышей: именно на мышах, к счастью, принято ставить подобные опыты.

Картина вырисовывалась такая: когда комочку клеток в материнской утробе приходит пора решать, кем быть, ген SRY на Y-хромосоме (если она есть) запускает разные другие гены, в том числе и SOX9. И уж он-то после небольшой разминки окончательно берет командование на себя. Повторим еще раз: никакого отношения к половым хромосомам этот новоназначенный командир уже не имеет. Потому, видимо, многим животным, например крокодилам, оказалось так легко полностью отказаться от услуг половых хромосом и определять пол зародыша в зависимости от насущных задач — например, в соответствии с температурой развития яйца.

Остается понять, как же именно включается этот загадочный SOX9. Сложность тут вот в чем: большинство генов животных заняты тем, что включают, выключают, усиливают или ослабляют друг друга. Когда в начале 1960-х биологи-теоретики пытались оценить генетическую сложность человека, у них получалось, что тут никак не обойтись меньшим числом генов, чем миллион. Однако потом оказалось, что генов у нас всего-то двадцать с небольшим тысяч. Впрочем, цифра «миллион» вскоре тоже появилась. Именно такой величиной оценивается число «энхансеров» — фрагментов генома, через которые и происходит вся эта регуляция одних генов другими. На один человеческий ген приходится в среднем полсотни энхансеров, то есть он участвует в пяти десятках разных механизмов регуляции. Вот откуда берется вся наша сложность.

В этих самых энхансерах — управляющих единственным геном SOX9 — и решили разобраться британские генетики. О том, какую изобретательность им пришлось проявить, подготовленный читатель может узнать из оригинальной статьи в Science. Неподготовленному скажем прямо: очень, очень большую изобретательность. Энхансеры этого гена рассеяны на огромном отрезке хромосомы размером с геном хорошей бактерии, а размер каждого из них — всего несколько сотен букв генетического алфавита. Представьте себе толстенный детективный роман объемом в два миллиона печатных знаков — это как три средних романа Агаты Кристи. А ключ к разгадке тайны содержится всего в одном абзаце длиной в 557 букв. Дочитав до конца, вы начинаете лихорадочно перелистывать страницы обратно — вы точно помните, что там была какая-то зацепка, но где?

Британские исследователи зацепку нашли. Ее длина была именно 557 букв, и нашлась она в полумиллионе букв от развязки детектива, то есть от начала самого гена. Если эти буквы удалить у мышиного зародыша с Y-хромосомой, который должен бы вырасти в славного усатого мышиного самца, его судьба меняется и он становится прелестной усатой мышиной девочкой. Этот крохотный кусочек генетического текста оказался важнее для определения пола, чем вся огромная и бессмысленная Y-хромосома, которой у нас, мужчин, отчего-то принято так гордиться. Оказывается, самое важное событие в нашей гендерной судьбе происходит вовсе не на этих затасканных журналистами хромосомах X и Y, а на скромной семнадцатой. Именно она в один прекрасный день из жизни зародыша складывается этакой хитрой петлей, так что энхансер №13, обнаруженный англичанами, оказывается точно напротив той точки, откуда должно начаться считывание гена. И если наша судьба — стать мужчиной, то этот энхансер активен и запускает сам ген. Во всех прочих случаях получается женщина, что тоже по-своему прекрасно.

Вот эта последняя фраза нуждается в уточнении: к сожалению, не во всех случаях. На каждые пять тысяч человеческих младенцев рождается один с теми или иными нарушениями полового развития. Такие случаи, когда, например, хромосомный анализ показывает наличие нормальных X- и Y-хромосом, но у новорожденного не развиты половые органы, ставили в тупик врачей. Работа доктора Довелл-Бэджа и его коллег дает ключ к пониманию таких аномалий, а в будущем, возможно, и к лечению.

Но этим займутся врачи. А у нас пока есть свой маленький повод для радости: мы начали чуть лучше понимать происхождение удивительной тайны — существования мужчин и женщин со всеми их разнообразными и изумительными различиями. Ученым, правда, ради этого пришлось серьезно потрудиться. А вот уважаемому читателю оказалось достаточно прочесть эту не слишком длинную заметку.

Эта заметка была опубликована в израильском еженедельнике «Окна», литературном приложении к газете «Вести»