yego.me
💡 Stop wasting time. Read Youtube instead of watch. Download Chrome Extension

Зачем нам мусор в ДНК? Александр Панчин на QWERTY


5m read
·Nov 3, 2024

[музыка] Всем привет! Приветствую вас на канале QWERTY. Меня зовут Александр Панчин, а сегодня мы поговорим о мусоре и о нашей ДНК.

Вы когда-нибудь задумывались о том, чем мусор отличается от барахла? Мусор — это что-то, что пахнет, воняет, от чего нужно избавиться, иначе всё будет плохо. Это протухшая курица, которая гниет в вашем холодильнике и отравляет вашу жизнь. Барахло — это что-то такое вроде поломанного КСВ; оно лежит, как бы не мешает, но в него иногда можно споткнуться.

Когда ученые говорят о мусоре ДНК, то они на самом деле скорее подразумевают барахло, хотя и мусор в нашей ДНК тоже есть. Наш геном, то есть совокупность наших молекул ДНК, которые отвечают за вашу информацию, — это такие ниточки, представляющие собой в сумме три миллиарда букв: A, T, G, C. Все создается из химических молекул.

Но представим себе и покажу это в виде такого большого-большого текста. И вот, три миллиарда букв — много это или мало? Ну, с одной стороны, вроде бы и не мало. Да, вы можете поместить на одну маленькую флешку весь свой геном, всё, что отвечает за то, как вы биологически устроены.

На самом деле из этих трёх миллиардов букв лишь небольшой процент отвечает за что-то по-настоящему важное. Как ученые могли это установить? Начнем мы немного издалека. Будет такой математик, его звали Авраам Вольт, и он работал на военно-воздушные силы. Его задача заключалась в том, чтобы определить, какие части самолетов нужно бронировать. Для этого он анализировал статистику дырок от пуль в тех самолетах, которые вернулись из боевых действий.

Оказалось, что в этих самолетах много дыр на крыльях и достаточно мало в фюзеляже. Некоторые военные говорили: "А значит, нужно бронировать крылья". А Вольт сказал: "Нет, вы совершенно не правы. Всё ровно наоборот: нужно вешать броню там, где дырок мы не наблюдаем".

Поскольку те самолеты, которые вернулись на базу, с ними всё в порядке, а те, которые не долетели, эти повреждения не существенно повредили значимой части этого самолета. Но мы не видим тех дыр, которые подвергли самолеты. Это явление получило название "ошибки выжившего" и касается самых разных аспектов нашей жизни.

Вы часто слышали: "Я сходил к целителю, и мне помогло". Вы не услышите тех людей, которые скажут: "Я сходил к целителю, и у меня не получилось", потому что они неживые. Так вот, биологи исходят из очень похожего подхода: наша молекула ДНК — это по сути тоже такой самолет, в котором возникают дырки.

Эти дырки — это мутации. Мутация возникает постоянно в каждом поколении у людей. Например, у нас накапливается 50 новых мутаций, которые мы отличаемся от наших родителей. Мы можем смотреть на эти дырки, где они возникают, а где нет. Можем сравнить такие дырки у людей по сравнению с другими животными или у разных животных друг с другом.

Таким образом, мы можем понять, какие участки ДНК изрешечены дырками, а какие вообще не содержатся. Если в каком-то месте нашей ДНК дырок не бывает, значит, это что-то очень важное, потому что всё, что получало в этом месте дырку, оказалось мутантами, настолько неприспособленными к жизни, что не оставляло в итоге потомство.

Все остальные участки ДНК дырок много, а это означает, что у них можно допускать эти ошибки, эти мутации, то есть они не очень важны. Если мы посмотрим на геном человека, то кажется, что примерно 8.2% нашей ДНК — это те места, в которых мы очень сильно избегаем дырок.

Отсюда возникает такое революционное представление о том, что на самом деле больше 90% нашего генома является "мусором". С этой точки зрения пытались некоторые другие ученые бороться. Буду, такой большой проект, как он звался, "Нокаут". На него потратили несколько миллиардов долларов, а тысячи достаточно успешных и тщательных на самом деле ученых сделали множество важных открытий.

Они пытались достать точку зрения, что на самом деле процент этих важных участков в геноме намного больше — более 80%. У них вышла статья, и даже не одна статья, которая это утверждала. Но потом эти работы были сильно раскритикованы, потому что авторы этих работ очень своеобразным образом обозначали, что такое функция.

Например, у вас есть участок ДНК, и с этим участком ДНК взаимодействует какая-то молекула. И вот они говорят: "Функция этой молекулы ДНК — это взаимодействие с некоторым" а "случаем", но совершенно это не означает, что это взаимодействие хоть чему-то приводит.

Для чего-то нужно. Например, мы шли по улице, наступили ботинком на жевательную резинку, и у вас ботинок прилип. Вы же не говорите: "Это функция вашего ботинка — прилипание жвачки". То же самое происходило и здесь.

Собственно, главный аргумент критиков этих выводов проекта "Нокаут" заключался в том, что они выдают за функции вот такую жевачку. Если мы посмотрим на реальную долю тех участков в геноме, которые важны и в которых не возникает этих мутаций, этот процент будет очень небольшой. Почему эта концепция о том, что бывает барахло в ДНК, такая привлекательная? Почему она, например, мне очень нравится?

Представьте себе: объяснение, что зачем Лук геномов в 5 раз больше, чем у человека. Вроде, ук — не очень сложный, но у него ДНК еще больше, чем у нас, и всего там еще больше мусора. Можем ли мы как-то экспериментально подтвердить предположение ученых о том, что то, что не выдолбят из предсказали, что это ненужный ДНК, на самом деле не очень нужен?

Такие работы проводились, например, на грызунах. Брали мышей, и этих мышей ведь сказывали на основании этих последовательностей ДНК, ненужные участки ДНК изрешечены этими дырками. Предсказывали участок длиной полтора миллиона букв и 0.8 миллиона букв, и эти участки вырезали из генома с помощью генной инженерии, получая этих вот генно-модифицированных мышей, лишенных большого блока, даже 2 генетической информации.

И ничего, эти мыши были совершенно нормальны, лаборатории они не по поведению, ни по каким-то своим биологическим показателям, от обычных мышей не отличались. Но некоторые ученые пошли ещё дальше, правда, это будет сделано не на мышах, а на бактериях. Учёный по имени Крейг Вентер взял бактерию, у которой совсем немного генов — всего 900 генов, что даже по меркам бактерий совсем немного, и это такая простая бактерия.

Он показал, что вообще-то даже те участки ДНК, которые несут какую-то функцию, от них тоже иногда можно избавиться без особых последствий. Он убрал примерно половину этих генов, оставив 470, и показал, что эти бактерии все новые, обнажаются, с ними всё в порядке. Но они делятся немножко медленнее, чем обычные — примерно в 3 раза, что, конечно, бы не позволило им выжить в дикой природе.

Но с ними всё абсолютно в порядке. Таким образом, на самом деле жизнь можно упрощать. ДНК содержит множество участков, которые могут быть важны в определённых ситуациях, могут быть вообще не нужны вовсе, а могут быть нужны лишь в контексте того, что наш организм постоянно эволюционирует. Иногда на месте, где когда-то был вуз, может родиться новый ген, и тогда может учиться новый вид, новый организм с новыми свойствами.

В научной литературе таких примеров на самом деле достаточно много. На этом всё, большое спасибо за внимание, подписывайтесь на канал и не забывайте выносить мусор. [музыка]

More Articles

View All
Sal answers questions from attendees at his Schoolhouse.world series
I’d love to answer any questions y’all have about anything. Um, uh, raise your hands or uh, probably raising your hand is the best, is the best way to do it. Yes, Kai, ask your question. All right, thanks. No, thanks again Saul for taking your time and a…
BEST Images of the WEEK! ... IMG! #28
When your house breaks, fix it. And a private toilet! It’s episode 28 of IMG. Do you like cake? Do you like tacos? Well, get yourself a Taco Bell cake covered in say cheese, then say arson. Just don’t burn down the melting stairs. Wieners for kids! But z…
Stem cells and differentiation | From cells to organisms | High school biology | Khan Academy
To me, one of the most fascinating ideas in biology is that we all started as a fertilized egg. So, that is a cell right over there. And then, through many, many divisions, all of a sudden—I wouldn’t say all of a sudden; it takes many months to develop ev…
Managing your bank account | Banking | Financial Literacy | Khan Academy
In this video, we’re going to talk about how it can be very valuable to automate your deposits and your withdrawals into a checking account, and why that actually might be useful. So in the old days, what would typically happen is someone might cut a che…
Warren Buffett: These 5 Money MISTAKES are Keeping You POOR
But there’s been an American nightmare that has accompanied that. And that’s where people that equally have tried to get educated and worked hard and had good habits have found themselves living a life that’s been on the edge throughout their entire lives…
Office Hours with Kevin & Qasar
All right, hi everyone, my name is Kevin Hail. I’m a partner at Y Combinator. Um, I went through YC myself back in 2006. I co-founded a company called WFU Online Form Builder. Um, ran that company for about 5 years and it was acquired by SurveyMonkey back…