Весьма любопытный, даже курьезный факт, касающийся человека, заключается в том, что наши клетки содержат два совершенно различных типа генетического материала. Первый – хромосомы, находящиеся в ядре клетки. Именно их мы чаще всего имеем в виду, когда говорим о наших генах. В принципе, все, что вы знаете о геноме, касается содержимого ядра клетки.
О втором типе генетического материала подчас забывают, хотя он не менее важен. Внутри клетки, но вне ее ядра есть всевозможные химические и биологические системы, заставляющие наше тело работать. Они производят белки, гормоны и ферменты. Именно здесь регулируются такие функции, как суточный ритм, отложения жира и появление чувства голода. В ядре клетки содержатся инструкции, но собственно производство осуществляется вне ядра, в так называемой цитоплазме. Это «цеха» тела. В них находятся небольшие пузырьки, которые называются «митохондрии». Они действуют как энергетические станции клеток: в сложном химическом процессе отвечают за то, чтобы у клеток всегда было необходимое им топливо. Без них наши клетки не выжили бы ни минуты. Но вот что удивительно: в отличие от остальных структур в наших клетках у митохондрий есть собственный геном. У них есть собственная ДНК, которая никогда не смешивается с ДНК ядра клетки
[42].
Никто точно не знает историю происхождения митохондрий, но наиболее вероятной считается следующая теория: примерно полтора миллиарда лет тому назад некий одноклеточный организм случайно съел бактерию. На тот момент существовали только одноклеточные организмы (которые впоследствии разовьются в организмы людей и животных), бактерии, которые продолжат свое успешное существование. Если честно, то различие между нашими предками и бактериями было весьма невелико. У наших одноклеточных предков имелось клеточное ядро, и они могли питаться бактериями. И в том, что один из них пообедал, не было ничего особенного. Но именно тогда бактерия и выжила в одноклеточном организме
[43].
Бактерия питалась клеточной жидкостью и выделяла продукты, которые использовала клетка. А еще теперь она была защищена от перспективы быть съеденной кем-то другим. Бактерия начала делиться, в клетке стало больше бактерий, и когда одноклеточный организм начал расти и делиться, то обе его части получили по копии бактерии. Подробности дальнейшего процесса не вполне ясны, но благодаря неким обстоятельствам наши одноклеточные предки, у которых были именно эти бактерии, оказались удачливее других и быстро стали наиболее распространенными организмами. Возможно, бактерии помогали им перерабатывать некую пищу, с которой они сами бы не справились.
Бактерия начинала как паразит и пассажир-безбилетник, но со временем стала жизненно необходимой. Да и самой бактерии было настолько хорошо внутри клетки, что прошло совсем немного времени, и она утратила способность жить самостоятельно. Через тысячи поколений клетка и бактерия стали настолько зависимы друг от друга, что их уже было невозможно разделить. Бактерия превратилась в наши митохондрии, а одноклеточный организм оказался настолько удачлив, что в паре со своей компаньонкой завоевал весь мир. Сегодня митохондрии есть у всех животных, растений и грибов. Они часть нас, мы от них полностью зависим, но они по-прежнему сохраняют малую долю своего первоначального бактериального содержимого и могут самостоятельно делиться внутри наших клеток. Поскольку митохондрии расположены вне клеточного ядра, мы наследуем их только от матери, получая в процессе образования яйцеклетки.
* * *
Все это можно было бы считать научными заметками на полях, если бы не одна вещь. Митохондриальный геном способен мутировать точно так же, как и наш собственный. И эти мутации могут вызывать серьезные заболевания, а иногда приводить к смерти. Примерно один из 5000 новорожденных страдает митохондриальными заболеваниями, и лекарства для многих подобных болезней не существует. Формы заболеваний варьируются от легкой до опасной для жизни
[44].
Если женщине трудно забеременеть, одной из причин могут быть те или иные повреждения митохондрий яйцеклетки. Об этом узнали сравнительно давно, и американские врачи начали экспериментировать с новым типом вспомогательных методик еще в 1990-х. Они переносили некоторое внутреннее содержимое из донорской яйцеклетки в яйцеклетку женщины, которая не может забеременеть, – так белок переливается из одного куриного яйца в другое. Вместе с этим переносились митохондрии, а также прочее содержимое яйцеклетки. Назвать этот метод строго научным нельзя, но он тем не менее работал.
На практике это была своего рода генетическая модификация, поскольку именно действия врачей определяли, какой геном получит новорожденный ребенок. А если ребенок получает митохондрии донорской яйцеклетки, это значит, что его геном содержит малое количество материала, не принадлежащего родителям. Если рассматривать вопрос под таким углом, то первый генетически модифицированный человек уже должен достичь совершеннолетия. Но вскоре эксперимент был прекращен. Когда выяснилось, что некоторые дети действительно получают ДНК трех человек, государственные органы здравоохранения США крайне ужесточили правила выдачи разрешений и ведения документации для подобной деятельности. «С нас довольно», – отреагировали врачи. Но прежде чем программа была прервана, на свет появилось около 10 детей
[45].
Новость распространилась по свету, и доктора в Индии и Израиле начали тестировать метод, в результате чего родились еще около 50 детей. Но вслед за Штатами технологию начали упорно запрещать и здесь. Заговорили даже о «клонировании человека», что никак не соотносилось с научной реальностью.
Однако часть врачей продолжила эксперименты, и в 2016 г. родился первый ребенок, зачатый методом, при котором геном вместе с ядром яйцеклетки будущей матери переносится в донорскую яйцеклетку со здоровыми митохондриями, из которой изымается ядро с геномом. То есть это более сложный процесс, чем просто переливание некоторого количества содержимого из яйцеклетки. Далее яйцеклетку оплодотворили спермой будущего отца и подсадили в матку будущей матери. Это еще более явный пример генетической модификации, чем предыдущие случаи, поскольку все митохондрии здесь взяты из донорской яйцеклетки.
