Здесь каждый ген, рассчитанный, как гений

[egovoru]

Классическая генетика была, наверное, самой интеллектоемкой областью биологии, потому что практиковавшие ее люди пытались понять что-то о невидимых сущностях на основании видимых результатов экспериментов. Разве что атомно-молекулярная теория времен Дальтона и Авогадро может с ней сравниться, но расшифровка механизмов наследственности – достижение более позднее, и потому легче реконструируемое по сохранившимся документам и свидетельствам очевидцев. Рассказ Натаниэля Комфорта о Барбаре МакКлинток – блестящий образец такой реконструкции.

Барбара была удостоена Нобелевской премии в 1983, когда я училась в университете. По горячим следам журналистка Эвелин Фокс Келлер, обеспокоенная гендерным неравенством в науке, выпустила книжку о ней, где представила МакКлинток как объект дискриминации и носителя какого-то особого, «холистического» подхода к биологии, якобы недоступного мужчинам. Одна моя подруга тогда же прочла книжку Келлер и глубоко прониклась. Но Комфорт отзывается об этом портрете Барбары крайне скептически – и я склонна ему верить, принимая во внимание тщательность его анализа.

О личности МакКлинток красноречиво свидетельствует тот факт, что ее родители, окрестившие новорожденную Элеонорой, стали звать ее Барбарой, как только выявился ее характер (в английском языке, с его «barbed wire», имя «Барбара» вызывает еще более отчетливые ассоциации, чем в русском).

Яростно независимая, она всю жизнь тяготилась административным подчинением. Ее исследования долгие годы финансировались стипендиями Института Карнеги, благотворительной организации, основанной стальным магнатом в начале 20-го века. Большинство ее результатов не опубликовано в научных журналах, а только представлено в отчетах для этого Института – в наше время такое невозможно себе даже вообразить! Не говоря уже о том, что она до старости самолично ставила все свои эксперименты. Сегодняшние биологи, получая в 30 лет независимую позицию, превращаются в чиновников, озабоченных только добычей денег для своих лабораторий.

Поразительно, что даже в 1951, то есть, за два года до «двойной спирали», МакКлинток полагала, что открытые ею «прыгающие элементы» (транспозоны) имеют другую химическую природу, нежели гены. Комфорт пишет, что она вообще не любила химию и не желала вдаваться в химические вопросы. Задним числом это кажется странным, потому что выяснение того, что ген – это участок ДНК, навсегда лишило это понятие мистической ауры, столь затуманивавшей ранние генетические исследования. Но еще удивительнее, что МакКлинток, если верить Комфорту, не хотела заниматься никакими общими, фундаментальными проблемами, а предпочитала решать частные, конкретные задачи – большинство ученых стремится к обратному.

Она была убеждена, что перемещение транспозонов в пределах генома представляет собой механизм регуляции экспрессии генов в ходе индивидуального развития кукурузы, но не могла представить никаких экспериментальных свидетельств в пользу этого утверждения. Именно это, а вовсе не транспозиция как таковая, и вызвало (совершенно справедливую) критику у ее коллег. Что же касается транспозиции, то мне вообще непонятно, почему это открытие так поразило современников? Ведь перемещение видимых в микроскоп больших участков хромосом из одной хромосомы в другую было известно задолго до МакКлинток; она же установила, чисто генетическими методами, что и некоторые микроскопические участки способны к такому поведению.

Главный ее вклад в биологию состоит, как мне кажется, в том, что она одной из первых начала думать о геноме как о динамической системе. Не случайно она с таким воодушевлением восприняла открытие Жакоба и Моно (Нобелевская премия 1965 года). Но, в отличие от них и от подавляющего большинства других генетиков, переметнувшихся на исследования бактерий и вирусов, как только выяснилось, что и на них можно изучать механизмы наследственности, она ни за что не хотела расставаться со своим экспериментальным объектом, сложность которого ее воодушевляла.

Барбара МакКлинток со своей кукурузой, приблизительно 1960
(фото библиотеки Американского философского общества)

Comments

[lj-frank-bot.livejournal.com]

Hello!
LiveJournal categorization system detected that your entry belongs to the category: Наука (https://www.livejournal.com/category/nauka?utm_source=frank_comment).
If you think that this choice was wrong please reply this comment. Your feedback will help us improve system.
Frank,
LJ Team

[marigranula.livejournal.com]

Ой, а у меня позавчера был пост о транспозонах :))

https://marigranula.livejournal.com/879353.html

[jackclubs2.livejournal.com]

>выяснение того, что ген – это участок ДНК, навсегда лишило это понятие мистической ауры, столь затуманивавшей ранние генетические исследования

Вообще не так. Вся эта лабуда с энхансерами и цис-транс наследственностью. Я бы сказал, сейчас вообще не понятно, есть ли гены в природе, за исключением кусков ДНК, ассоциированных с менделирующими признаками.

[evgeniirudnyi.livejournal.com]

Атомно-молекулярная теорию времен Дальтона и Лавуазье следует отнести к натурфилософии, поскольку связь этих представлений с химическим исследованием была достаточно слабая. Более важно было введение понятия химического элемента, стехиометрического состава вещества, введение относительной массы и т.д. То есть, рассуждения о атомах и молекулах практически никак не сказывалось на проведении исследования.

Например, можно сказать, что есть атомы, или что их нет, но это никак не влияет на кислородную теорию Лавуазье. По этой причине химики достаточно прохладно относились к атомно-молекулярным представлениям в 19-ом веке. Разве что в конце века, после открытия изомеров, оптической поляризации, важности пространственного строения в органических соединениях химики стали более открыты к этим идеям.

Другое дело молекулярно-кинетическая теория Клаузиуса, Максвелла и Больцмана. Это была уже теория физики, поскольку появился необходимый математический аппарат. В нем связь с невидимыми сущностями была закреплена на уровне уравнений, хотя и на этом пути были свои проблемы. Далеко не все физики поддерживали это развитие.

Эксперименты МакКлинток может быть и можно сопоставить в развитием химии в начале 19-ого века, не знаю. По крайней мере есть некоторое сходство.

[olaff67.livejournal.com]

Т.е. ген это понятие для обозначения единицы биологической информации? Информации ведь тоже не существует в природе. Т.е. интеллектоемкое по отношению к генетике здесь может означать определенную степень метафизики, присутствующую в языке науки.

[jackclubs2.livejournal.com]

Ну типа, если у бактерий ещё как-то можно говорить, что тут начинается один ген, а там заканчивается другой (да и то, далеко не всегда), то у высших многоклеточных так много уровней, переработки информации между генами и признаками, что проще считать, что большинство признаков кодируется всем геномом сразу. Например, предсказания на уровне геномных ассоциаций очевидно прилично наследуемых признаков (шизофрения например) объясняет процентов 10 дисперсии, не больше. И для того, чтобы объяснить эти 10 процентов надо смотреть на сотни разных мест в геноме.

Потому что кодируется у многоклеточных не признак организма, а норма реакции — как организм реагирует на условия. Иногда это можно отследить, но обычно нельзя

[egovoru.livejournal.com]

Правильно, Фрэнк!

[egovoru.livejournal.com]

Да, я видела, спасибо. Конечно, транспозонами и сейчас активно занимаются, особенно когда выяснилось сходство некоторых из них с вирусами.

[egovoru.livejournal.com]

Может, я не поняла Вашу мысль, но никакая "лабуда с энхансерами" не отменяет того факта, что ген - это участок ДНК. Вы, вероятно, имеете в виду, что не совсем понятно, какой именно участок ДНК считать геном - т.е., какие именно регуляторные элементы в него включать, а какие - нет? Но это, мне кажется, надуманная проблема. А в те времена некоторые люди подозревали, что транспозоны могут быть вообще не ДНК, а молекулы какой-то иной химической природы.

[egovoru.livejournal.com]

"Например, можно сказать, что есть атомы, или что их нет, но это никак не влияет на кислородную теорию Лавуазье"

Да, кажется, Лавуазье я зря приплела - спасибо за поправку! Уберу его из поста и заменю на Авогадро :)

Но Дальтон-то уже определенно мыслил в атомно-молекулярных терминах - вот его картинка внизу (из Вики, которая ссылается на дальтоновскую "New System of Chemical Philosophy"):



С тем, что это, дескать, философия, трудно согласиться: никакая философия не позволит нарисовать такие картинки (пусть они и оказались потом не совсем верными).

[egovoru.livejournal.com]

"большинство признаков кодируется всем геномом сразу"

Это, конечно, так. Но если говорить не о признаках (которые есть наша абстракция: один исследователь выделяет одни признаки, другой другие), а о белках, из которых организм состоит, то все просто: на каждый белок найдется ген, который его кодирует.

[egovoru.livejournal.com]

"Информации ведь тоже не существует в природе"

Зато вот белки в природе существуют, и у каждого белка есть ген, который его кодирует. Химический подход сильно упрощает картину.

[olaff67.livejournal.com]

Кодировка — термин информационный, нет?

[egovoru.livejournal.com]

Да, конечно.

[a-konst.livejournal.com]

Что-то в этом есть отдаленно напоминающее разницу между квантовой механикой ( с ее волновыми функциями) и классической (в которой у каждой частицы есть точное положение и скорость)

[jackclubs2.livejournal.com]

Это правда, но предмет генетики по определению это не то, как кодируются белки, а то, как наследуются фенотипы. Предмет "расширили", введя понятие "молекулярный фенотип", и тут не поспоришь, белок кодируется конкретным куском ДНК, но это смещение фокуса от основной задачи и почти обман публики.

[jackclubs2.livejournal.com]

Ну Моргана никто не отменял, генетический анализ позволяет найти участки ДНК, изменение которых влияет на признак сильнее других. И понять, что там за белок и, если повезет, даже чего-нибудь про механизм, как фенотип формируется. Сюрпризом стало то, что знание индивидуального генома очень мало дает для знания индивидуальных особенностей. А еще недавно, лет 30 назад в это верили. Просто всех загипнотизировали мухи, у короторых много ярких признаков, хорошо привязанных к конкретным генам.

Признак

[jackclubs2.livejournal.com]

Ну как абстракция. За абстракцию фарма и агра деньги плотят. Урожайность на гектар, грудь отрезать, все вот это.

[evgeniirudnyi.livejournal.com]

Это и есть пример натурфилософии, когда найденный закон пропорций при образовании химических соединений немедленно экстраполируется на устройство мира. Интересно отметить, что Дальтон ругался с Авогадро, поскольку согласно Дальтону вода образуется из одного атома кислорода и одного атома водорода.

Что, кстати, хорошо можно увидеть на вашем рисунке. Что это, если не пример безудержного философствования?

[egovoru.livejournal.com]

"Что-то в этом есть отдаленно напоминающее разницу между квантовой механикой и классической"

Oй. Мне кажется, дело тут совсем в другом. Пока мы говорим о "наследовании признаков", мы остаемся на зыбкой почве произвольно выбранных параметров. Потому что, в самом деле, что такое "признак"? Это любое свойство, которое мы умеем различать, и, соответственно, наличие признаков обусловлено этим нашим умением.

Но если мы переходим от классической генетики к молекулярной биологии (то есть, применяем сугубо химический подход), всякая условность исчезает, ибо у каждого белка, входящего в состав организма, есть кодирующий его ген. Да, не вся ДНК является генами, но это уже другой разговор.

[egovoru.livejournal.com]

Почему "обман"? Мне кажется, это, наоборот, наведение фокуса. Пока мы говорим о каких-то мистических признаках, мы ловим рыбу в мутной воде, а вот когда переходим к конкретным химическим реакциям, туман рассеивается.

Другое дело, что, помимо объяснения того, как ДНК кодирует белки, нам еще надо объяснить, как из этих белков складывается организм, и вот тут нам приходится изучать дифференциальную экспрессию генов во всех ее аспектах и вообще организацию и динамику генома, но это уже совсем другая задача, к собственно генетике отношения не имеющая.

[a-konst.livejournal.com]

Белки кодируются участками ДНК, спору нет.
Но, насколько я понимаю, количество участков ДНК, кодирующих хоть какие-то белки - единицы процентов. Остальные считались долго "мусором", сейчас постепенно понимают регуляторные функции некоторых участков.
И вот влияние конкретных нуклеотидных замен (которые сами по себе конечно совершенно дискретны и четко измеримы - ну, условно) на фенотип и физиологию сложного организма почти всегда очень нетривиально.

То есть ситуация когда одна замена по цепочке каскадов влияет на несколько десятков макро-проявлений, но влияет не всегда, а в каком-то проценте случаев, а еще влияет не дискретно (вкл-выкл) а как-то размазанно, в зависимости от других генов, хоть и теоретически (нам хочется в это верить, скажем так) детерминирована и дискретна, если посмотреть в микроскоп, но практически это уже очень похоже на какие-то размазанные спектры с вероятностями, влиянием многих на многих, и пр.

Понятно, что в буквальном смысле никакого аналога уравнения Шредингера и принципа неопределенности там нет.

[egovoru.livejournal.com]

"Сюрпризом стало то, что знание индивидуального генома очень мало дает для знания индивидуальных особенностей"

Задним числом удивляет, что для кого-то это оказалось сюрпризом, ведь сложность организации генома многоклеточных организмов уже давно была ясна. Полагаю, известную роль тут сыграло некое самовнушение: секвенирование человеческого генома было в те времена довольно сложным делом, и люди, этим занимавшиеся, подбадривали и себя, и тех, кто давал им деньги, радужными перспективами. Если бы они написали в заявках на гранты, что собственно секвенирование - это 0.000000000 (не знаю, сколько тут еще надо нулей) 1% всей нужной работы, денег бы им никто не дал.

Лично я вообще сомневаюсь, что нам даже в отдаленном будущем удастся научиться предсказывать, например, характер будущего человека по геному эмбриона - ну, или редактировать этот геном в желательном направлении. Да, простые вещи вроде дальтонизма мы, конечно, можем научиться исправлять, но, например, генно-инженерным путем увеличивать творческий потенциал потомков, как об этом мечтал Николай Кольцов - очень вряд ли. А Вы что думаете о подобных перспективах?

Re: Признак

[egovoru.livejournal.com]

Верно. Но, мне кажется, проблема того, как белки производят признаки, уже несколько выходит за рамки генетики, разве нет?

[egovoru.livejournal.com]

Да, у Дальтона и вода, и аммиак имели только по одному атому водорода, а серная кислота - только три атома кислорода, но, я полагаю, это было связано с недостаточной точностью измерений, а не с какими-то философскими измышлениями. Что же касается заключения, что, если вода и серная кислота состоят из атомов, то и все другие химические соединения состоят из атомов, разве оно было неверным? (Правда, Дальтон, кажется, еще не различал атомы и молекулы, а говорил о простых и сложных молекулах? Но это вопрос только терминологии, а не существа дела).