Почему мы все - мутанты? Александр Панчин на QWERTY

[музыка] Всем привет! Меня зовут Александр Панчин, и мы на канале QWERTY.

Представьте себе, что вы попали в автомобильную аварию. Врезались в грузовик, который перевозил радиоактивные отходы. Вот эта патогенная жидкость балла кивает вас. Вы чувствуете изменение в своем теле и думаете: вот-вот я стану супергероем или супермутантом. Но так ли это на самом деле, чтобы происходить в реальности?

Ну, под действием радиоактивности ДНК во многих ваших клетках будет ломаться. Не буду ехать мутации, ошибки и опечатки. И, почувствовав неладное, то, что иены некоторые нарушены, многие клетки в вашем теле покончат жизнь самоубийством. Это называется запрограммированной клеточной смерти или апоптоз. Тем из вас, кому повезет меньше, апоптоз может привести просто к гибели целого организма при слишком высокой доле радиации.

Ну а если доля будет чуть поменьше, то тогда лишь малая часть клеток покончит жизнь самоубийством, в то время как другие вполне успешно разовьются в раковые опухоли. Бывает чуть попозже.

Вы такой сценарий с супергероями, которые показывают, опустил в черепашках-ниндзя, не очень правдоподобен. Но, может быть, где-то к созданию супергероев науки и выльет его. Я все-таки чуть-чуть поближе.

Например, невероятный Халк. Он огромный, накачанный и зеленый. Но вот ученые с помощью генной инженерии уже сделали флюоресцентных зеленых кроликов. Правда, светятся они не только в том случае, если на них посветить ультрафиолетом. Потому что у них есть флуоресцентные гены, оставшиеся им с помощью генной инженерии от медуз.

А с другой стороны, ученые уже сделали супернакачанных мышек, у которых мутант ген, который ограничивает рост мышечной ткани. Поэтому они вырастают такими крупными, с большой мускулатурой. Вот и новость: проблема в том, что невнятный Халк сердится, и после этого остаются при накаченного. Такие вот вышли, они накачаны всегда.

Поэтому более такой величественный невероятный Халк, он лишь иногда зеленый и все время накачанный. Ну, за исключением этого, все очень даже близко к реальности.

А возьмем такого супергероя, как Сайклопс. Твой ли, как то же мутант из Людей Икс. Он стрелял лазерами из глаз. Эта тема кореей уже к физике. Можно ли такое сделать? Но циклопы в природе реально существуют. Вот посмотрите на эту водичку. Один глаз, несчастная. Играть в нее, вы думаете, наверное, она побывала в Чернобыле. Наверное, снизили, сделали генные инженеры.

В реальности она даже не мутант. Все, что происходило, это мама этой речки поела свое время вот этой совершенно натуральной, обычной без дымовой правки, и вот ее потомство казалось таким вот одноглазым. Почему это произошло?

Потому что а трав и, которую ела эта овечка, содержала вещество, которое называется циклопами. Это вещество не вызывает мутации, но оно нарушает работу одного важного гена, который называется Sonic Hedgehog, или по-русски Ежик Соня. Этот ген важен для нормального протекания процесса развития. И вот, когда ген выключается, возникает да глаз за такое несчастное существо.

Это интересно, что в принципе то же самое можно сделать и с помощью мутации. В богатом генном мире ломали ген Sonic Hedgehog у мышей и получали вышел, который в процессе развития, одна область для развития глаза формировалась.

Вот последний пример: это как раз классическая мутация, приводящая к нарушению работы важного гена. В реальности мутации бывают очень разными, и они, по большому счету, неизбежны. Просто в силу того, как происходит копирование молекулы ДНК, как она вообще существует внутри нашей клетки.

ДНК — это достаточно большая полимерная молекула, состоящая из двух цепей, в которой каждая цепочка состоит из четырех типов нуклеотидов. И как текст состоит из букв, так и ДНК состоит из нуклеотидов: А, Т, Г, Ц. Это дэнцейн и 101 гуанин. И так стройная спираль ДНК, что в ней всегда стоит направить ФТ Агент, да стоит направить в Ц. Это называется принципу комплементарности.

Он позволяет молекуле ДНК легко удваиваться. Каждые цепочки достаются ей комплементарные, то есть напротив А ставится Т, напротив ГЦ. Получается две двойные спирали. Дальше, как и такая молекула, достается дочерним клеткам, когда клетка будет делиться. Соответственно, у нас ДНК есть у всех клеток, кроме, допустим, эритроцитов и тромбоцитов, и она проводится в хромосомах.

Хромосомы находятся в ведре. Вот там оно все и расположено, а само это молекула ДНК, сами эти хромосомы, там есть много-много разных генов. В нашей аналогии с текстом, да, в тексте может быть много глав, но говорить можно много предложений, абзацев, налоги на какие вот абзац.

И вот, таких текста ДНК. И вот некоторые гены могут кодировать белки, которые отвечают, допустим, за цвет глаз. Вот если есть определенный белок зрительного пигмента, то будут карие глаза, как у меня, а если измененный белок, кто будет любого цвета глаз. А бывают такие гены, которые регулируют работу огромного количества разных других генов.

То есть ген содержит некоторый белок, а этот белок связывается с самыми разными участками ДНК и заставляет другие гены работать. И вот часто таким свойством обладают такие гены, играющие важную роль в развитии.

Вот пример с геном Sonic Hedgehog как раз проекта. То есть один белок полагался, из-за него нарушилась работа большого количества генов в определенном наборе ткани развивающегося организма. Это привело к серьезным дефектам развития.

Вот еще несколько примеров. Ген называется «ан笙тина». Я, собственно, могу догадаться, к чему приводят его мутации: антенны, антенна пегий. А это ножки, вот муха дрозофила, у неё на голове вместо антенн выросли ножки. Потому что гены не крали.

На работе другой пример. Ген, который называется Pax6, по сути задает разных клеток информацию о том, что здесь где-то развивается глаз. Если ген не работает, то организм не может сформировать глаз. Мы видим, что мутантов по этому гену организму, у которых ген не работает, будь это мух-дрозофил, мышка или человек, у них нет ни формируется нормальный глаз.

Так вот, почему же мутации все-таки неизбежны? Потому что, когда молекула ДНК удваивается, то есть чаще всего действительно остается охватив. Ты, где остается, чтобы плей сердце. Но иногда присоединяются неправильные нуклеотиды. Кроме этого, бывают такие спонтанные химические реакции, за которых одни нуклеотиды превращаются в другие.

Можно сказать, что мутации неизбежны и случайны. Что это значит? Значит, что в принципе мутация может произойти в любом месте в молекуле ДНК. Любой элемент может мутировать на любой нуклеотид, и при этом мы заранее не можем сказать, какой именно кит мутирует, когда клетка поделится или какой-то организм размножится.

Но это не значит, что всему так. Все равно вероятно, некоторые мутации происходят чаще, чем другие. А на практике так. В следующий мех было проведено исследование, где пытались понять, сколько вообще мутаций ног возникает у людей в каждом следующем поколении.

Для того чтобы это померить, сделали следующее: взяли и прочитали полностью геном мама и папа ребенка. И вот эти вот троек они набрали большое количество и посмотрели, где же есть такие вот мутации, которые у ребенка есть, а у родителей отсутствуют.

И оказалось, что в среднем в каждом поколении у людей возникает от 40 до 80 новых мутаций. Сразу скажу, что это не повод для беспокойства, потому что в принципе большинство из этих мутаций вовсе ни к чему не приводят. Кроме того, это очень небольшой вклад на фоне всего того размера генома, который у нас есть.

Если мы сможем, в общем, человек, это вы получите миллиарда букв. Это размер генного человека. Ответственно, 40, 50, 60, 80 на фоне - это очень небольшой вклад. Об этом установили, что чем старше отец, тем больше мутаций в среднем будет у твоего ребенка, но это не справедливо для матери. И почему?

Потому что у отца предшественники половых клеток, они делятся, и которые делятся, на несколько уже выяснил, возникают мутации на неправильного креатина и встают на то место. И в итоге, ну да, становится больше.

А у женщин, у них как бы изначально формируется все яйцеклетки, ну и дальше они просто хранятся на протяжении всей жизни. И клетки уже не делятся, поэтому там особо мутации не появляются.

Вы неизбежно, не только мутации, которые таким образом могут передаваться из поколения в поколение, но и мутации, которые возникают в отдельных наших клетках. Как и в прошлом примере, большинство мутаций, которые возникают в обычных наших клетках, они ни к чему не приводят, ни совершенно безобидны.

Но из-за того, что клеток у нас триллионы, иногда так получается, что какие-то отдельные клетки ломаются, какой-нибудь важный ген, принцип, как я уже говорил, клетки умеют заканчивать жизнь самоубийством в случае, если у них поломается ген.

Если не накоплю, это введение ДНК не входит в апоптоз. Но за эту забронировать легочную смерть тоже отвечает ген. И эти гены могут поломаться сами. Из общества многих случаев онкологических заболеваний мы наблюдаем, им некоторые наблюдаем.

Сначала ломается какой-то ген, который нужен для того, чтобы клетка могла себя убить, а после этого клетка продолжает делиться, накапливать новые мутации, ломаются новые гены, и запускается внутри нас, по сути, такой эволюционный процесс. То есть те клетки, которые в силу своих мутаций, изменений своих дедов, более активно делятся, составляют больше потомства.

Они становятся более распространенными в нашем теле. Из нас все больше и больше, появляется опухоль и метастазы. И в случае некоторых примеров отдельных организмов такие браки могут даже выйти за пределы организма. Например, у моей скво дьявола из лицевой опухоль от рака передается через укусы.

А у собак есть венерическая саркома, которая передается половым путем. Но, сразу пытаюсь успокоить людей, раков, передающихся половым путем или через укусы, никто пока не встречал.

Из того, что я сказал, может сложиться впечатление, что все мутации они какие-то вредные, твой каким-то проблемам с развитием или к онкологическим заболеваниям. Из они подошли в клетках тела. На самом деле, мутации бывают, если поместите, полезные, замечательные. Например, среди нас присутствуют мутанты, такие вот Люди Икс, у которых есть определенный генетический вариант в Вене, который называется FOXA2.

Исследования показывают, что носители одного из вариантов этого гена имеют много более высокий шанс стать сверхдолгожителями. Этот ген FOXA2 тоже регулирует работу большого количества генов. Прежде всего, он повышает активность многих генов, отвечающих за защиту клетки от самых разных стрессовых факторов, от повреждений ДНК и так далее. Так ли возможно, поэтому носители никого варианта этого гена более долгоживущие?

Другой пример: вот смотрим такую инфекцию, как ВИЧ. Это вирус, который проникает в клетки иммунной системы при взаимодействии с определенной молекулой на поверхности этих клеток иммунной системы. Так он собственных из познает.

Есть такая молекула, называется рецептор хемокинов CCR5. И вот ВИЧ взаимодействует с ним, и дальше он проникает в клетку. Никто и люди являются мутантами, и у них ген CCR5 в некой степени испорчен. И когда ВИЧ пытается, снимках заводить, у него это не получается.

И такие люди намного более устойчивы к ВИЧ. А некоторые, в общем-то, у которых обе копии этого гена поломаны, они фактически к ВИЧ и не, ну это эти примеры.

Наши далекие предки в взрослом возрасте очень плохо усваивали оков. Где-то нормально, с возрастом способность давать молоко ухудшается, называется не интолерантности к лактозе. Есть мутация, которая позволяет усваивать молоко в более позднем возрасте. И с развитием животноводства эта мутация активно распространилась в популяции людей.

И сегодня достаточно много людей могут усваивать молоко совершенно без каких-либо проблем для своего пищеварения. Рассмотрим очень интересный и особенный класс мутации, который называется дупликация гена. Я в том, что иногда гены могут удваиваться, остается две копии одного и того же гена. То есть теперь у вас два раза больше какого-то белка, который этот ген мог кодировать. И это может сразу привести к некоторым очень интересным последствиям.

Помните, я говорил, что когда клетки делятся, то тогда могут возникать мутации. Это может приводить к онкологическим заболеваниям. Возникает вопрос: вот слон, он большой, немного клеток, его клетки много делились, почему слон не является ходячей раковой опухолью?

Оказывается, в процессе эволюции у слонов возникла дупликация того самого гена, мутация в котором приводит к тому, что клетки не могут больше закончить жизнь самоубийством. Поэтому клетки слонов, с одной стороны, намного более устойчивы к тому, чтобы превратиться в раковые.

Поэтому слоны не так часто болеют раком, в поместье доживают до очень солидного возраста. А с другой стороны, клетки более чувствительны к различным повреждениям ДНК. То есть в условиях, когда клетки обычного человека выживут просто немножко, увидится, у них ДНК, в этих случаях клетки слонов уже решают: что, нет, мы не будем рисковать, мы себя били.

То есть, мне более таки я решил увести, что получается, клетки смогла. Так вот, это один из многих примеров такого крутого последствия дупликации генов. Обычно как бы, как вас, есть одна копия гена, и если этот ген ломается, салоны, чего это очень нужно, то вы утратили эту функцию, получается, ну нежизнеспособный организм, положено сыску этот фермент, который важен для того, чтобы какие-то химические реакции проводить, его больше этого делать не можете.

Эта проблема. Но если вас две русские воды придется, и у вас это теперь можно найти. Следующее: у вас одна копия, допустим, остается неизменной, сохраняя ту функцию, которую она всегда выполняла, а другая копия окажется свободной для того, чтобы мутировать. И новые мутации могут со временем привести к тому, что эта другая копия гена будет, понятно, всем другую функцию.

Вот мы с коллегами, в частности, занимаемся исследованием роли дупликации гена в эволюции генома человека. И оказалось, что в эволюции наших предков, достаточно далеких предков, бывало много примеров.

Во-первых, дупликации гена, и второй визит, достаточно сейчас мы находим такой конец, что одна копия практически не меняется в процессе эволюции, другая меняется заметным образом, по-видимому, приобретая новую функцию. В целом можно сказать, что мутации бывают совершенно разными, и некоторые из них играют очень важную роль в нашей эволюции.

И в целом все мы являемся мутантами. Может быть, нужно перестать ходить мутантами, и значит, что мы являемся мутантами и возгордиться этим.

Большое спасибо за внимание! С вами был Александр Панчин, канал «Проявить», и подписывайтесь на канал. [музыка] [аплодисменты] [музыка] [аплодисменты] [музыка]