ти состоит из элементов — отдельных отрезков ДНК" (17).
Но ведь строение и функция многих, если не большинства белков в решающей степени зависит от посттрансляционной модификации, то есть химических изменений, которые осуществляются с помощью других белков-ферментов и и изменений в трехмерной упаковке, которые осуществляются с помощью особых белков-помощников. Например, многие секретируемые из клетки белки подвергаются так называемому гликозилированию. То есть к ним с помощью других белков-ферментов химически пришиваются длинные цепи полисахаридов. Многие же гликозилирующие ферменты находятся в разных хромосомах. Поэтому без участия в его обработке этих белков новый белок не будет работать.
Итак, определений гена великое множество, что говорит, что определяющие не знают, что же это такое.
Были попытки заменить понятие ген на понятие “функциональный ген” или “фунциональная единица”. Прохазка и Штадлер утверждают, что ген — это функциональная единица, а не единица наследственности (295). Термин ген в течение развития генетики понимался то как структурная единица, то как функциональная единица. В первом случае он поддерживал свое существование из поколения в поколение с помощью молекулярных машин. Термин функциональная единица понимался в смысле динамического взаимодействия между ним и другими белками и нуклеиновыми кислотами и внутри всей системы. В этом смысле гены похожи на рецепт блюда, в котором доступность ингредиентов, температура приготовления, режим смены температуры определяется окружающей средой.
Согласно концепции функционального гена (248. С. 71), нет четко фиксированного гена, его существование часто временное и непредвиденное, критически зависимое от функциональной динамики всего организма. Функциональный ген понимается в терминах динамики, поскольку биологические функции присущи белкам, а не генам, а белки всегда зависят от активности сотен других белков, а, значит, кодирующих их генов (в старом смысле слова ген). Эта формула очень похожа на то, что утверждал Лысенко.
"Вот характерное высказывание на этот счет, сделанное Эмманюэлем Тевеноном — пишет некто Гаряев (25) — в журнале LABEL в статье «Науки о живых организмах: конец «всесильной» генетике?»: «Несмотря на значительные затраченные средства, терапевтические итоги развития генетики оставляют желать лучшего. До такой степени, что исследователи начинают пересматривать саму концепцию дисциплины, главенствующей в биологической науке вот уже на протяжении пятидесяти лет». Был постулирован «момент истины» — все заложено в генах. И это была парадигма на десятилетия. После открытия двойной спирали ДНК возникла теоретическая схема: структура ДНК имеет участки, гены, которые, кодируя белки, а также РНК, определяют внешность живого организма и управляют его поведением. Словно всемогущий демиург геном представлялся творцом организма, который объясняет в этом организме все. Такое представление о «всесильной» генетике усилилось с появлением международного проекта расшифровки генома человека, в котором приняли участие США, Великобритания, Франция, Германия, Япония и Китай. Считалось a priori, что все записано в триплетном коде белковых генов. И поэтому достаточно будет локализовать «неправильный» ген, чтобы затем нейтрализовать его нежелательную функцию. В 2001 году с огромной помпой была объявлена расшифровка генома мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster), и в то же время в Европе насчитывалось только два специалиста, способных сравнить и идентифицировать 3000 разных видов дрозофилы. Известный биолог Брюс Липтон еще более категоричен в своей статье «Программа Геном Человека — космическая шутка, заставившая ученых кататься по полу от смеха» http://www.money-health-relationships.com/human-genome-project.html. Так что же в итоге сей грандиозной программы? «Прочитали» геном у шести людей — по одному мужскому и женскому каждой из трех разных рас плюс геном Крэга Вентера, ведущего «программиста» программы «Геном человека». Нашлись между ними кое-какие отличия, консенсусную последовательность составить не удается. Основная масса генов практически идентична от кишечной палочки до человека. Словом, «гора родила мышь». Разочарование." (конец цитаты).
В области биологии уже нет четкого ответа на вопрос, а что такое ген. Как пишут Шеррер и Йост (310), в настоящее время в мире биологии ответ на вопрос, а что же такое ген не может быть получено прямого и однозначного ответа. Сейчас ставится вопрос о том, чтобы вообще убрать из молекулярной биологии термин ген (248. С. 148). Поскольку использование термина ген в настоящее время может вести к непониманию.
Внесу и я вклад в эту сумятицу. По-моему, ген — это информация заложенная в геноме в виде последовательности нуклеотидов вместе с эпигенетической информацией и достаточная для синтеза одного функционального белка. Ген — инструкция, записанная в нуклеиновых кислотах, она очень сыра и часто плохо понимаема, однако она адаптируется, в зависимости от внешних обстоятельств [как и говорила сторонница Лысенко Самохвалова (130)].
Итак, понятие гена больше не является научным, наследование определяется не каким-то особым наследственным веществом, не только последовательностями нуклеотидов, но и надгенетическими факторами. Отдельного генетического вещества нет. ДНК не изолирована от клеточного метаболизма. Сама ДНК и ее компоненты метаболизируются клетками, имеются даже болезни (подагра), связанные с нарушениями метаболизма ДНК.
Каждый ген включает в себя историю своего возникновения, Следовательно ген это не только кусок ДНК, но и программа его возникновения и реализации наследственной информации. Поэтому сейчас предложено использовать термин генон. Ген можно сравнить со словом. Слово при звучании составляется из обертонов, которые не всегда одинаковы, но если использовать мозг для расшифровки, то информация может быть передана без искажений. Слова наследуются веками без изменения смысла и состоят из разных хотя и очень похожих разных звуков, которые все-таки образуются в отличающихся физических объектах — в голосовых связках разных людей есть отличия).
Можно также сказать, что проблема гена — это проблема курицы и яйца. Это историческая проблема миллиардов взаимодействий, которые просто невозможно отследить. Обычным путем она не решаема. Только компьютерная симуляция и резкое ускорение процесса в компьютере поможет решить проблему полностью.
Имеющаяся на сегодняшний день ситуация с понятием гена позволяет мне предложить аналогию. Ген очень похож на запись на твердом диске компьютера. Там компьютер записывает информацию на имеющемся свободном пространстве, а, если по ходу данной дорожки уже имеется запись, то компьютер просто перескакивает на следующее свободное пространство, делая об этом запись. Если же сбивается управляющая дорожка, то информация на диске становится шумом.
С другой стороны, ген ведет себя как луч света в стекловолокне. Если отражается хорошо, то информация доводится до потребителя, если есть утечка, то ничего не доходит. Отражающие стенки это окружающая среда.
Таков путь, которым молекулярные биологи подходили к пониманию того, что отдельных генов нет, а есть генетическая программа или программа развития. Сейчас одно стало совершенно ясно — Морган оказался не прав в определении генов, никаких таких микроскопических генов — шариков, на которых настаивал Морган, нет.
И все-таки, несмотря на все эти противоречия нынешние генетики убеждены — гены наследуются. Ген — элементарная единица (295).
5.4. ПРОТИВОРЕЧИЯ В ГЕНОМЕ
Вскоре после формулирования Криком Центральной догмы молекулярной биологии (194), которая гласила, что белок синтезируется только на РНК-матрице, РНК — только на матрице ДНК, а ДНК реплицирует саму себя, оказалось, что на РНК-матрице может синтезироваться ДНК (это явление называется обратной транскрипцией); кроме того, — это было ясно давно — синтез нуклеиновых кислот требует, помимо полинуклеотидной матрицы, еще и участия белков. Пусть матрицей белок и не служит, но изменение белковых текстов способно повлечь изменение текстов и ДНК, и РНК, и самих белков (147). На транскрипцию гена влияет состояние хромосомных участков с данным геном внутри ядра. Например, ген в одной хромосоме читается, а в другой из-за её спирализации — нет. Читабельность последовательности нуклеотидов в ДНК зависит от белков ядра и цитоплазмы.
Предложенная потом догма "один ген — один фермент" тоже оказалась не верной. Функция гена может реализовываться через другой ген или продукт гена, например группы крови. Кроме того, на функцию данного белка влияет сложнейшая система клеточной сигнализации, система внутриклеточного транспорта, изменения белков после их синтеза и т. д.
Из-за наличия альтернативного сплайсинга (считывания) с одной и той же первичной матричной РНК (мРНК) может быть получено несколько тысяч вариантов зрелых мРНК. Это число варьирует от организма к организму. Однако пока до конца не ясна граница между интроном (сегментом незрелой матричной РНК, который потом вырезается сплайсеосомами) и экзоном (теми сегментами РНК, которые потом объединяются в зрелую матричную РНК). На первичной мРНК может быть несколько мест, с которых может начинаться зрелая мРНК, может быть несколько вариантов вырезаемых кусков. Из-за альтернативного сплайсинга могут получаться белки, у которых небольшие сегменты на концах или в центре будут отсутствовать. Такие белки называются функционально сходными изоформами одного и того же белка. В некоторых организмах мРНК может формироваться путем сплайсинга вместе (соединения в одну мРНК) экзонов из двух разных незрелых мРНК (248. С. 61).
Но даже зрелая мРНК может потом быть модифицирована путем включения нескольких дополнительных нуклеотидов или замены одного нуклеотида на другой (248. С. 61). Наиболее распространенной формой редактирования РНК у высших эукариот является превращение аденозина в инозин в двухцепочечных РНК, которое осуществляется ферментом аденозиндеаминазой. Поэтому белок может, оказывается, даже быть не записан в виде ДНК. Один ген дает сотни, тысячи вариантов белка. Миллионы генов могут дать один и тот же белок. Получается, что существуют белки без соответствующих генов. То есть один ген — много белков.