Эра ДНК

Ричард Левонтин

Ни для кого из тех, кто читает газеты и научные журналы, не станет новостью, что прошла пятидесятая годовщина выхода в свет статьи об упорядоченной трехмерной структуре ДНК.[1] Структура эта, двойная спираль из двух цепочек нуклеотидов, стала известным символом, а само выражение «двойная спираль» произносилось и писалось так часто, что утвердилось в повседневном обиходе.

То, что гены образованы дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), было установлено еще за девять лет до публикации статьи Уотсона и Крика о ее структуре. Химическая структура ДНК, в отличие от пространственной, была также хорошо известна до 1953 года. Между тем, несмотря на очевидную важность ДНК для понимания на молекулярном уровне как наследственности, так и онтогенеза, интерес к ней стал усиливаться лишь после публикации гипотезы о двойной спиральной структуре – до тех пор, пока наконец она не стала главным предметом изучения в генетике и биологии развития. За последние пятьдесят лет произошла перестройка большинства отраслей биологии вокруг ДНК как главной молекулы наследственности, онтогенеза, работы клетки и эволюции. Эта перестройка не сводится к изменению направления экспериментов. Вокруг ДНК теперь строится объяснение биологических процессов, а сама ДНК заняла важнейшее место в изложении общих представлений о жизни и ее эволюции. Была создана целая идеология, в которой ДНК — это «тайна жизни», «главная молекула», «Священный Грааль» биологов; построена картина мира, согласно которой мы «громоздкие роботы, чьё тело и разум созданы» ДНК. Отсюда вытекает не только определённое понимание биологии, но и наши попытки регулировать и контролировать биологические процессы в интересах здоровья и благополучия человека, так что от этой идеологии в конечном счёте зависит состояние всего остального живого мира.

Обоснование представления о господстве ДНК над всеми биологическими процессами началось с присвоения ДНК двух особых свойств, которые провозглашаются вновь и вновь не только в популярных изложениях, но и в учебниках. С одной стороны, говорится, что ДНК саморазмножается, а с другой – что ДНК производит белки, молекулярные составляющие любой клетки. А между тем оба эти утверждения неверны, о чём известно всякому биологу, и это не может не вызывать беспокойство.

Во-первых, ДНК не воспроизводит себя сама, а изготавливается из небольших молекулярных элементов сложным клеточным механизмом, состоящим из белков. Если ДНК поместить вместе со всеми необходимыми для сборки новой ДНК элементами, но без этого белкового механизма, то ничего не произойдёт. А происходит на самом деле вот что: уже существующая ДНК копируется клеточным механизмом так, чтобы новые нити ДНК были копиями старых. Этот процесс аналогичен размножению документов на ксероксе, и его никак не опишешь как «саморазмножение». Между прочим, в процессе копирования ДНК совершается множество ошибок. Существует белковый механизм корректуры, сравнивающий вновь собранные нити со старыми и исправляющий ошибки. Ксерокс, делающий такие ошибки, поспешили бы выбросить.

Во-вторых, ДНК ничего не производит, и уж точно она не производит белки. Новые белки производятся аппаратом белкового синтеза, который сам состоит из белков. Роль ДНК заключается в задании линейной последовательности аминокислот, которые связываются синтезирующим аппаратом. Но такая нить аминокислот еще не является белком. Чтобы стать белком с физиологическими и структурными функциями, нить должна свернуться в трехмерную конфигурацию, которая частично зависит от последовательности аминокислот, но помимо этого определяется внутриклеточной средой и особыми обрабатывающими белками, которые, в частности, могут «вырезать» часть аминокислотной цепи и «сшить» то, что осталось.

Другая функция ДНК – служить набором выключателей, реагирующих на внутриклеточные условия таким образом, чтобы разные клетки в разное время производили разные белки. Когда условия внутри клетки «замыкают» выключатель, связанный с определенным геном, то клеточный механизм, изготовляющий белки, начинает читать данный ген. В противном случае клетка ген игнорирует.

В такой картине механического отношения ДНК к остальным клеточным механизмам нет места ни для «самой главной молекулы», ни для «тайны жизни». ДНК представляет собой архив информации о последовательностях аминокислот, к которому обращается клеточный аппарат синтеза, производя новую молекулу белка. А вот какая информация читается, и где в организме, и когда, определяется физиологическим состоянием клеток. Организм не может развиваться без ДНК, но и она не может развиваться без уже существующего белкового механизма (если только организм не является паразитом, как вирус, который лишён собственного аппарата для синтеза и «эксплуатирует» белковый механизм своего хозяина).

Голословное утверждение об особых автономных свойствах ДНК является прелюдией на пути к следующему шагу в создании такой картины мира, в которой всем правит ДНК. Эта картина попросту является молекулярной версией биологического детерминизма, на котором, начиная с девятнадцатого века, в основном строились объяснения свойств организмов, в особенности — людей. Считалось, что различия в темпераменте, таланте, социальном положении, богатстве и власти у человека «в крови». Физические проявления этих якобы наследственных различий виделись судебным и расовым «антропологам» в форме носа, головы и цвете кожи. С развитием менделевской генетики на смену