Генетический текст разоблачит кого угодно

"Чаепития в Академии" — постоянная рубрика Pravda. Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Сегодня мы публикуем интервью с директором Института общей генетики РАН, членом-корреспондентом РАН Николаем Янковским.

Фото: Директор Института общей генетики РАН, член-корреспондент РАН Николай Янковский. Источник фото: YouTube

Чаепития в Академии: Генетики берут след...

Читайте также: Чаепития в Академии: Истина прекрасна и в лохмотьях!

Иногда студенты спрашивают меня: "Чем именно журналист отличается от обычных людей?" Я отвечаю так: он чуть лучше слышит, видит, замечает необычное в том, на что люди не обращают внимания. А потом добавляю: журналист способен рассказать о любом явлении интересно, доходчиво и увлекательно. В качестве примера привожу случай, что произошел на Российско-Белорусском форуме, посвященном пропаганде науки. Мы терпеливо слушали довольно скучные выступления ученых до тех пор, пока на трибуну не поднялся директор Института общей генетики РАН Николай Казимирович Янковский. Казалось бы, что он может сообщить нового? Ведь в последнее время о генетике и биотехнологии говорится так много, что даже домохозяйки активно обсуждают полезность и вред ГМО-продуктов, судьбу Долли и прочих коз, которых уже ученые наклонировали немало. Так что сенсациями в биологии уже никого не удивишь…

И вдруг я слышу, как ученый упоминает об исследовании, которое помогло установить террористов, взорвавших бомбу в аэропорту Домодедово. Причем именно генетики подсказали следователям, где именно искать преступников, в каком районе Северного Кавказа они проживали. Все это ученые смогли определить по крохам вещества, оставшегося от смертника, разнесенного бомбой на клочки в прямом смысле этого понятия.

Сенсация?

Оказывается, для генетиков — нет, уже обычное дело.

А для широкой публики?

Мне кажется, что журналист (если он таковым себя считает!) просто обязан рассказать людям, как такое стало возможным.

И вот я уже в кабинете директора Института общей генетики. Разговор с Николаем Казимировичем начинается так:

— Почему вы стали генетиком?

— Мой отец родом из маленькой деревни, что в северной Белоруссии. А мама из профессорской семьи — такое после революции случалось. А потому с малых лет у меня было убеждение, что буду учиться в университете. Поступал в МГУ, но одного балла не добрал, хотя у меня и была медаль — конкурс был очень сильный. Но неудача моя обернулась благом: меня взяли в инженерно-экономический институт, где проучился полгода. Сдал курс начертательной геометрии, которая мне очень нравилась и которая никогда мне в жизни не пригодилась. А также законспектировал первый том "Капитала" Маркса…

— … что оказалось полезным?

— Запомнил только одну из первых фраз: "Капитал тем и отличается от вдовушки Квикли (шустрая вдовушка) тем, что неизвестно с какой стороны за него взяться". Но все-таки я хотел учиться в университете, а потому и оказался в Ленинградском университете, куда перевелся из своего института. Город был для меня не чужой — там родилась моя мать. Мои интересы — биология и химия. Возможно потому, что мой дед был заведующим кафедрой физической химии в Казанском университете, где он оказался после "шарашки". На биофаке ЛГУ я с первого курса работал в лабораториях кафедры генетики и каждый год — в разных. Диплом защищал уже в Москве по генетике бактериофагов, которые дают сотню потомков всего через 20 минут получить результат можно гораздо быстрее чем, например, на человеке. Потом кандидатская диссертация. В это время рождалась генная инженерия. Оказалось, что она нужна не только как теория, но и практике. Тогда я работал в "Главбиопроме" в институте ВНИИгенетика, который создал С. И. Алиханян. Все были молоды, до 30 лет, и перед нами были поставлены сугубо практические задачи.

Наш руководитель четко определил, что необходимо решать проблемы не те, которые нужны просто кому-то здесь и сегодня, а те, которые необходимы в мире. Кстати, институт до сих пор выполняет этот завет… Оказалось, что это решение правильное. Тогда была исходная задача: создать заменители крови для переливания. Для этого нужно было сконструировать бактерии, образующие в промышленном масштабе каждую из аминокислот (это "кирпичики" из которых состоят все белки). В цепочке людей, которые этим занимались, я отвечал за генетику — получение бактерии с рекомбинантной ДНК, несущей нужные гены. Нами были получены уникальные результаты, которые были запатентованы, лицензированы и на протяжении ряда лет были лучшими в мире в промышленном производстве одной из аминокислот (треонин). Так на своем опыте я понял, что можно, нужно и достижимо ставить и решать задачи "на высшем мировом уровне", была бы голова на плечах. В 1991 году меня пригласили в Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова Российской Академии Наук. Директором института тогда был академик Сергей Васильевич Шестаков, он же заведовал кафедрой генетики МГУ. А пригласил он меня заниматься работами по программе "Геном человека" сформированной в нашей стране за пару лет до этого.

О генах и людях. Популяризировать генетику сложно, да и желающих среди ученых найти трудно. А ведь надо, потому что она год от года становится все весомей в науке в целом. Именно поэтому Н. К. Янковский и его коллега доктор биологических наук С. А. Боринская написали брошюру "Люди и их гены: нити судьбы". В ней немало образных сравнений, которые позволяют лучше понять некоторые особенности генетики. В частности: " Наследственную информацию можно сравнить с текстом, записанным молекулярными буквами. Называются генетические "буквы" нуклеотидами, то есть "молекулами из ядра клетки" (от латинского слова "нуклеус" — "ядро")… Каждая такая "буква" состоит из нескольких десятков атомов. Нуклеотиды соединены в длинные линейные цепочки, составляющие молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В каждой клетке человека находится два набора молекул ДНК (папин и мамин) по 3 миллиарда букв — нуклеотидов в каждом. Они несут информацию о программе развития и функционирования организма. В этой записи можно различить отдельные "слова" — гены (от греческого "генос" — происхождение)".

— Обычно я прошу не углубляться в тонкости науки, так как геном, фрагменты ДНК, их перестановка, выделение отдельных частей и так далее и тому подобное для широкой общественности столь же загадочны, как и химические формулы!

— А у нас на них строится все!

— Понятно, что органическая химия и генетика связаны столь прочно, что разделить их просто невозможно!

— Постараюсь говорить попроще… Генетический текст надо было разбить на фрагменты, выстроить из фрагментов лесенку из перекрывающихся ступенек, чтобы эти фрагменты покрывали бы в известной последовательности каждую молекулу ДНК человека. Затем в каждом фрагменте нужно определить генетический текст — последовательность самих букв из которых фрагмент состоит. А по перекрывающимся участкам генетического текста в этих фрагментах можно воссоздать и весь генетических текст человека Я умел частично решать эту проблему на бактериях, а теперь она была востребована при расшифровке генома человека. Так я попал в эту программу.

— Позвольте предельно упростить образ. Значит, были какие-то письмена, состоящие из отдельных букв. Видно, что они образуют слова, а те складываются в предложения. Надо "прочесть" хотя бы одно слово, понять его суть, а потом уже и расшифровать весь текст. Такой работой занимаются, к примеру, египтологи или наши специалисты по берестяным грамотам, не так ли?

— Что-то похожее в таком сравнении с работой генетиков есть… Руководителем программы "Геном человек" был академик А. А. Баев. У него был "список" из дюжины исследователей, куда входил и я, которые направлялись на разные международные конференции, связанные с этой проблемой. Практически все они проводились за рубежом — Россия начинала программу "Геном человека", имея финансирование в одну треть от американского, а закончила ее с финансированием одну тысячную… Но эти командировки дали возможность не только познакомиться с последними достижениями, но и установить контакты с коллегами…

— Не потому ли многие наши генетики и биологи уехали в лихие 90-е?!

— Из тех, кто работал с Баевым — уехало всего несколько человек. Оставшиеся сейчас руководят крупнейшими институтами и центрами, связанными с генетикой.

О генах и людях: "Записанная в генах программа развития организма реализуется в процессе роста и деления клеток, от первого деления зародышевой клетки до последнего вздоха человека. Судьба каждой клетки определяется тем, какие группы генов в ней работают. Большинство генов в каждой клетке "молчит". Постоянно работают во всех клетках только так называемые гены "домашнего хозяйства". Это те гены, которые заняты синтезом клеточных структур, производством энергии, "ремонтом" молекул ДНК… В норме последовательное включение и выключение групп генов в разных клетках удивительно согласованно — так, будто ими управляет невидимый дирижер. Действительно, в каждой клетке как бы "звучит" свой аккорд генов, и их работа определяет специфичность клетки.

— Как вы считаете: почему именно Баев возглавил эту программу? Ведь Александр Александрович 16 лет был в ГУЛАГЕ, потом еще 16 лет в ссылке, врачевал в глухой сибирской деревне… Тем не менее, как только он вернулся в Москву, тут же был избран в Академию наук, стал одним из лидеров отечественной молекулярной биологии, почему?

— Для высокой культуры, человеческой и научной, политические моменты имеют, конечно, значение, но не являются решающими. Лидеры в науке всегда остаются лидерами, они умеют определять главные направления развития и тех людей, которые способны их реализовывать. Через "шарашки" прошли многие выдающиеся ученые и конструкторы. Они оказывались там подчас случайно, хотя могли руководить в это время крупными институтами. Баев в ряду Туполева, Королева, Глушко… Многие генетики после сессии ВАСХНИЛ 1948 года оказались отстраненными от науки, но как только они смогли вернуться, они вернулись в науку. И "цена" каждого была хорошо известна научной общественности. Баев был компетентным и известным человеком в науке до того, как его арестовали. Но у него сохранился деятельный интерес к науке, хотя ему пришлось пройти через ужасные испытания. Он выстоял. Те, кто прошел через лагеря и не сломался, были особенно ценными людьми в той науке, которую власть "опустила" и которую им предстояло поднять. Баев сохранил свои убеждения и ценности той науки, которой он посвятил себя.

— Это вы чувствовали, когда общались с ним?

— Да. С ним всегда было интересно общаться. Он обладал удивительным качеством понимать суть идеи, которую ты излагаешь, хотя раньше он ничего о ней не знал и не мог знать. Химия, биология и особенно генетика — в них знать все просто нельзя, но определять главное можно и нужно — Баев это делал. Он всегда принимал правильные решения: точно определял, что самое важное и что достижимо. Меня ввели в состав Совета по геному человека, и я получал чрезвычайно важный опыт, когда я видел, как Баев принимает решения. Коллектив был разносторонний, каждый с особенностями и представлениями о себе и делах, руководить им было сложно. Но Баев делал так, чтобы единство в коллективе сохранялось, и одновременно принимались бы верные решения. Он обладал колоссальным умом, обаянием, знаниями и, что скрывать, хитростью. Для меня это было не только полезным, но совершенно необходимым уроком.

О генах и людях: "Взаимодействие генов и среды иногда сравнивают с карточной игрой. Хороший игрок может выиграть и с плохими картами, а плохому не помогут даже самые лучшие гены, которые "сдаст" ему судьба.

В древней Спарте "неправильных" младенцев сбрасывали со скалы. В 1930-е гг. в США в евгенических целях были подвергнуты принудительной стерилизации около ста тысяч человек, носителей определенных, утвержденных государством признаков. Такие меры не только аморальны, но и бессмысленны с точки зрения генетики, так как практически не снижают частоты проявления данных признаков в следующих поколениях.

На пороге третьего тысячелетия человечество стремится заплатить поменьше за свое благополучие — взять под контроль собственные генетические процессы и вносить в них коррективы не ценой жизни носителей неблагоприятных мутаций, а с надеждой поправить, в перспективе, генетические тексты по собственному разумению, на основе информации, получаемых при геномных исследованиях".

— Не кажется ли вам, что вы попали на определенный излом генетики как науки? Это видно по стендам в вашем институте. К примеру, экспедиция в Эфиопию. Это традиции, идущие от Николая Ивановича Вавилова?

— Это не только традиции. Экспедиция проехала по тем самым точкам — полянкам, овражкам, отмеченным в его дневниках — где Вавилов собирал свои образцы.

— Зачем?

— Чтобы посмотреть, что на этом месте сейчас. Почему это интересно? Потому что важно не только то, что есть сейчас, но и что с этим местом будет… Столетний интервал позволяет посмотреть, что стерлось и что сохранилось. И почему произошли изменения? Одно дело, если построили дорогу через данное поле и все уничтожили, и совсем другое, когда на тех местах все так же сеют, как и сеяли сто лет назад. Дикорастущие образцы пшениц собирал Вавилов, и было интересно посмотреть: сохранились они или нет и в природе, и в хозяйстве. Оказывается, сохранились, и во многом благодаря традиционным формам хозяйствования, а в природе многих уже больше нет….

— Экспедиция завершилась, образцы собраны. Вы сравнивали их с теми, что хранятся в ВИРе?

— Конечно. Главное, что зафиксировано: новых природных форм, естественно, не появилось, а поэтому то, что собрал Вавилов, более широкая база, чем та, что есть там сейчас. Так что низкий поклон нашему великому соотечественнику, что он сохранил для нас и будущих поколений различные формы пшениц. Его коллекцией селекционеры пользовались, пользуются и будут пользоваться. Кстати, ученые Эфиопии очень хорошо относятся к России и Вавилову, так как знают, что у нас бережно хранятся образцы их природного богатства.

— У вас была экспедиция только в Эфиопию — ведь Вавилов посетил много стран — планируете ли другие?

— То, что делал Вавилов, не осталось только в нашей стране. Современные карты разнообразия, и, в частности, центров культурных растений, лишь детализируются и дополняются теми районами, которые он не посетил. К примеру, Новой Гвинеи — одному из источников земледелия. Работы Николая Ивановича Вавилова признаются мировым научным сообществом. В той же Мексике есть Фонд по пшеницам, и он подобно нашему в Питере сохраняет их разнообразие. Чтобы сохранять сорта, их нужно пересевать, поддерживать, контролировать. Это хлопотливая и напряженная работа. Основы ее заложены ученым, чьи имя носит наш Институт.

— Это одна сторона генетики, которой вы занимаетесь, но есть и другая, которая сейчас начинает поражать воображение людей. Вы уже начинаете активно вмешиваться в то, что создавала Природа.

.- Мы всегда это делали…

— Формулирую точнее: начинаете "улучшать Природу", что ведь весьма сомнительно и даже опасно. Не так ли?

— Возможности, которые сейчас есть, гораздо мощнее и сильнее, чем в недалеком прошлом. Но и опаснее, так как все зависит от использования результатов "вмешательства".

— После теракта в Домодедово к вам в институт обратились криминалисты с просьбой помочь им в поисках преступников. Почему именно к вам?

— В Институте общей генетики им Н. И. Вавилова РАН уже порядка сорока лет ведутся исследования генетического состава населения России, времени и места формирования такого состава. Такие работы позволяют определить по генетическому тексту индивида в каком именно географическом районе обитают предки и родственники этого индивида, а возможно обитал и он сам. В таком районе данный текст будет встречаться чаще, чем в другом. Генетические частоты измеряются. К примеру, от нуля до единицы. Получается аналог географической карты — здесь горы, а там равнина, здесь плоскогорье, а здесь — ноль — уровень океана…

И таким образом можно представить и "генетическую карту". Исследуется это для того, чтобы понять, как именно человечество осваивало планету. Ясно, что человек где-то появился — это истоки рождения человечества. И оттуда оно начало распространяться. Это Африка. В общем-то, не суть важно, где именно. Ясно, что там определенные климатические условия. Они изменялись — засуха или наводнения, похолодание или потепление, и люди покидали места обитания (и животные тоже!), перемещались на новые места. А это новое место — только Евразия, куда и расселялись наши далекие предки, как и родственники наших предков миллионы лет до того. Последний общий предок человека и орангутанга жил почти 20 миллионов лет тому назад, а с шимпанзе — около 6 миллионов лет тому назад.

— Вместе шагали по континентам?

— Нет, как разные виды мы точно не шагали вместе — общее потомство не могло получиться, хотя и орангутанг, и человек дошли до Юго-восточной Азии. А вот последовательные волны выхода уже можно проследить генетически. Наши далекие предки жили в Африке, и после множества мутаций на молекулярном уровне превратились в нас с вами. Это колоссальная по масштабам исследовательская работа, но математики ее проделали — нам стало ясно, откуда мы родом. Они построили "дерево мутаций", что позволило проследить последовательность молекулярных событий. А это уже дает возможность ориентироваться, когда, где и что происходило. Это все математика.

— Где же география?

— Расчеты можно "привязать" к вполне конкретным районам. Какие-то мутации возникли уже после "выхода человека из Африки". К примеру, они есть в Европе, а в Азии уже их нет. Это означает, что люди постепенно расселялись, происходили мутации, и они "привязаны" к конкретному месту. Оно остается навсегда, меняется очень мало.

— То есть вышли на берег моря, глаза стали голубыми, а волосы светлыми, и уже они остаются такими навсегда?! Ну, как у шведов, например…

— В некоторых случаях это именно так. Есть волны, они могут накрыть предыдущие, накрыть, но не уничтожить. А некоторые признаки приспособительны. Например, смуглость кожи и глаз коррелирует с близостью проживания народа к экватору. Но у некоторых народов, живущих далеко от Африки, смуглость определяется другими мутациями — не африканского происхождения. Вероятно африканские мутации "потерялись", когда предки народа обитали в какой-то северной части своего пути к новой родине. А потом возникли другие мутации, приводящие к смуглости, когда она опять стала способствовать выживанию. Так, вероятно, произошло у предков сегодняшних аборигенов Австралии, покинувших Африку без малого 100 тысяч лет назад.

О генах и людях: "По современным оценкам современный вид человека появился в Африке не ранее 180 тысяч лет назад. Первая попытка выхода из Африки, была совершена человеком около 90 тысяч лет назад. Ветвь генетического древа протянулась из Эфиопии на юг Аравийского полуострова. Именно этим путем люди попали в Азию, а затем оттуда заселили Австралию, острова Океании и Европу. Позже была заселена Америка".

— То есть человечество хранит в своей генетической памяти все?

— Безусловно! Сейчас генетический текст можно определить по костям, даже если они пролежали в земле до полумиллиона лет. А это гораздо раньше, чем произошел человек в его современном генетическом виде. Его возраст — всего 100-200 тысяч лет назад. А потому раскрывается картина того, как шла эволюция, появлялись языки, возникала культура и так далее.

— И вы, генетики, можете вести такие исследования?

— В союзе с биологами, химиками, математиками, представителями других наук подобные исследования ведутся весьма интенсивно. Особенно тесно мы работаем сейчас с представителями гуманитарных наук. Важно понять: изучая современного человека, мы исследуем и далекое прошлое, потому что в каждом из нас живут все наши предки. А разложить все по полочкам — это дело генетиков, молекулярных биологов и математиков.

О генах и людях: "В генетической реконструкции истории человеческого рода используют данные не только о человеке, но и о его ближайших эволюционных родственниках, вымерших десятки тысяч лет назад, — неандертальцах. В настоящее время считается, что миграции представителей рода Homo из Африки происходили несколько раз и были связаны с изменениями климата и волнами расселения тех животных, на которых охотились древние люди. Более миллиона лет назад вышел из Африки и расселился в Азии вид Homo erectus. Более 300 тысяч лет назад Европу и Азию, включая Сибирь, заселили неандертальцы, которые обитали там до 28 тысяч лет назад. Часть этого времени они сосуществовали с человеком современного анатомического типа, расселившегося в Европе около 40-50 тысяч лет назад".

— Так читается "Книга Жизни"?

— Она голубушка… Генетика человека развивается в нашем институте уже без малого полвека.

— Это теория, а на практике? Я имею в виду трагедию в Домодедово?

— В базе данных, которая создавалась у нас сорок лет, была определенная информация, которая позволила нам по кусочкам биоматериала, оставшегося от террориста после взрыва, найти те самые мутации, которые наиболее часто встречаются в определенных районах нашей страны. И это дало возможность довольно точно подсказать криминалистам район, где находятся предки человека, которого мы исследуем. Криминалисты там поработали и нашли людей, которые имели прямое отношение к террористу. Личность его вскоре была установлена.

— Совершенно невероятная история: фундаментальная наука ищет преступников!?

— Но это факт. Кстати, это типичная ситуация для фундаментальной науки. Десятилетиями делается как будто никому не нужное, сам исследователь не ищет применения своему открытию — ему просто интересно, как это устроено в природе, а потом оказывается, что есть практическое применение его работе. И его исследования сразу же становится нужным всем! По остаткам слюны на окурке или волосу можно указать на регион обитания вероятных предков и родственников индивида, будь то преступник, жертва, неопознанное тело или потерявшийся человек. Для этого, в пределе, достаточно биологического материала, в котором есть несколько десятков клеток — это одна миллионная часть грамма, а в плевке их в тысячи раз больше. Правда, получение такого результата пока требует от ведущих ученых усовершенствования стандартных наборов реактивов и стандартных методов, чтобы они давали гораздо более высокий результат в руках всех сотрудников всех криминалистических лабораторий.

— От вас уже не скроешься…

— По крайней мере, сделать это весьма затруднительно, так как генетика день ото дня становится все более и более точной наукой. Яркий пример этого — исследование останков царской семьи. В частности, самого Николая 11. Сравнение ДНК, выделенного из крови, оставшейся после покушения в Японии, с ДНК, полученной из костей, найденных под Екатеринбургом, показало, что это сам Николай — ближе родственников, чем "сам себе родственник" не бывает… Вероятность случайного совпадения — один на сто миллиардов человек. На Земле живет лишь семь миллиардов… Повторяю: по ДНК из слюны, оставленной на окурке, можно определить, что это ДНК определенного известного человека, если эта информация о нем есть в базе данных. Но если в базе данных информации нет, и нет подозреваемых, то тогда нужно брать ДНК у тысяч и тысяч людей, а лучше всего у человечества. Слишком дороговато получается!

— Но террориста в Домодедово вы искали иначе?

— Да, нельзя используя ДНК определить место, где живет сейчас тот или иной человек. Однако мы можем сказать, анализируя комплекс признаков ДНК, где живут его предки или родственники — там эти признаки ДНК чаще всего встречаются. Благодаря такой подсказке генетиков и удалось разыскать родственников террориста. Казалось бы, принцип поиска простой. Однако осуществлять его сложно, так как необходимо провести комплекс экспериментальных исследований. К сожалению, в нашей стране слишком много генетических "белых пятен", где подобные работы просто не проводились. Но в данном конкретном случае нам повезло, как я уже говорил, в нашей базе данных информация была. Образно говоря, несколько поколений генетиков помогли раскрыть это преступление.

— Вы выступали на Российско-Белорусском форуме и говорили о совместной работе. В частности, о создании общего банка биологических образцов. Но ведь это очень затратная программа?

— Отнюдь! Раньше брали образцы крови, и эта процедура не всем нравилась. А теперь достаточно плюнуть в пробирку — и все! Аппаратура нынче хорошая, точная, так что создание "генетических банков" становится реально полезной программой.

— На мой взгляд, происходит любопытный процесс, связанный с взаимных влиянием разных наук. В биологию пришли математики и физики, активно в ней работают. Польза есть реальная? Отдельные примеры — не в счет?

— Реальная польза есть в сельском хозяйстве и медицине. Выводятся новые сорта, создаются новые лекарства. Но для науки важны принципиальные вещи: как устроена природа, человек, окружающий мир. Откуда мы, как развивались, куда идем? На эти вопросы и пытается ответить настоящий ученый.

О генах и людях: "Генетические различия не подразумевают превосходства какой-либо расы, этнической или иной группы. Напротив, они подчеркивают эволюционную ценность разнообразия человечества, позволившую ему освоить все климатические зоны Земли".

— А почему только Земли?

— Ну, условия Марса были точно несовместимы в жизнью человека в последние 200 тысяч лет, когда человек как вид возник на Земле голышом. Но существование на Марсе наших родственников на уровне бактерий, с которыми наши предки разошлись 2-3 миллиарда лет тому назад, пока экспериментально не исключено. Научный ответ на этот вопрос мы, возможно, узнаем. Иначе зачем же мы вышли в космос?! Чтобы найти братьев по разуму! А уж что такое разум, это от определения зависит, которое у нас и у наших братьев может оказаться и не одинаковым…