5.3. РАЗМЫТОСТЬ СОВРЕМЕННОГО ПОНЯТИЯ ГЕН

Ну а как же сейчас (18)? В интернете я нашел несколько определений гена.

"Ген — это участок или несколько участков ДНК, в котором последовательность нуклеотидов определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи". Но есть гены, которые кодируют не информационные РНК, а рибосомальные РНК и транспортные РНК.

"Геном называется участок ДНК, кодирующий один белок. Он начинается с так называемого старт кодона, которые указывает молекуле белка, ответственной за образование молекулы информационной РНК в ядре, что именно здесь начинается информация, кодирующая данный белок. Похожий сигнал есть и в конце гена. Другими словами, промотор сигнал (или инициирующий сигнал) и стоп сигнал определяют, когда надо начинать транскрипцию и когда закончить".

"Ген (эукариотный) — это длинная и преимущественно случайная, не кодирующая последовательность нуклеотидов, в которой расположены участки (экзоны), способные после вырезания из транскрипта этого гена и их объединения в строго определенной очередности, кодировать определенную функцию".

"Ген — это полный сегмент хромосомы, ответственный за функциональный продукт."

Часто вместо термина ген нередко используется термин кодирующая последовательность ДНК — это отрезок двойной нити ДНК, с которого копируется РНК. Иногда генами считают отрезки ДНК, начиняемые особыми последовательностями нуклеотидов, так называемыми «старт-кодонами». Во втором издании учебника под названием "Молекулярная биология гена" под редакцией Нобелевского лауреата Уотсона ген определялся как участок ДНК, открытый для открытого прочтения от старт кодона до стоп кодона. (Для тех кто не в курсе поясню. Образование матричной РНК начинается с определенного триплета нуклеотидов ДНК, который носит название старт кодона). При этом белки-стимуляторы синтеза РНК, белки-операторы, то есть белки, непосредственно участвующие в синтезе и другие регуляторные элементы могут располагаться вне гена (см. 338, рисунок 14-6 на странице 445).

В 1994 году наиболее популярный учебник Б. Льюина «Гены» давал такое определение гена. "Ген (цистрон) это сегмент ДНК вовлеченный в продуцирование полипептидной цепи. Он включает области, предшествующие и следующие за областью ответственной за кодирование, а также интроны.

В наиболее широко распространенном на Западе учебнике "Молекулярная биология клетки" (157) утверждается, что обнаружение, что эукариотические (а проще небактериальные или клетки с обособленным ядром) клетки содержат интроны и что их кодирующая последовательность нуклеотидов может считываться более чем одним способом, подняло вопрос о том, что такое ген. Ведь вроде бы подразумевалось, что один ген это одна полипептидная цепь. Сейчас считается, что это отрезок ДНК, который кодирует одну молекулу РНК, которая в свою очередь кодирует одну полипептидную (или белковую) цепь или сама по себе имеет особую клеточную функцию. Явление альтернативного сплайсинга (или вырезания ненужных цепей нуклеотидов по-разному) подрывает и это определение.

В статье Джинжераса (219) ген определен как геномическая область или область генома, которая продуцирует полиаденозилированную мРНК. Герштейн с соавторами (217) определяют ген как набор перекрывающихся транскриптов, которые образуются из одной и той же последовательности нуклеотидов ДНК, начинающейся со старт-кодона и кончающейся стоп-кодоном, при использовании разных рамок считывания информации.

На одном из вебсайтов, где содержатся дата базы данных о нуклеотидных последовательностях ДНК, ген определяется "как набор первичных перекрывающихся транскриптов".

Организация по созданию номенклатуры человеческого генома так определила ген. "Сегмент ДНК, который оказывает влияние на функции фенотипа" (336).

Бросиус и Гоулд (183) считают, что в многоклеточных организмах архитектура большинства генов, включая те их части, интроны, которые не кодируют белки, имеет модульный характер.

Свое определение гена дает Номенклатурный комитет, который участвовал в расшифровке генома человека. "Ген — это сегмент ДНК который вносит вклад в реализацию фенотипа/функции и при отсутствии демонстрируемого фенотипа/функции ген может быть определен охарактеризован последовательностью нуклеотидов, транскрипцией и гомологией" (219, 336). Мне лично после этого определения вообще ничего не стало ясным.

"Ген — участок ДНК, кодирующий отдельный белок, уже не имеет ничего общего с геном в моргановском понимании. И в том, что наследственное вещество состоит из таких генов, не содержится ничего принципиально отличного от утверждения, что всякое вещество состоит из элементов. Идея о дискретности наследственного вещества опустилась от принципиального — “каждому признаку — свой ген” до тривиального — вещество наследственности состоит из элементов — отдельных отрезков ДНК" (17).

Но ведь строение и функция многих, если не большинства белков в решающей степени зависит от посттрансляционной модификации, то есть химических изменений, которые осуществляются с помощью других белков-ферментов и и изменений в трехмерной упаковке, которые осуществляются с помощью особых белков-помощников. Например, многие секретируемые из клетки белки подвергаются так называемому гликозилированию. То есть к ним с помощью других белков-ферментов химически пришиваются длинные цепи полисахаридов. Многие же гликозилирующие ферменты находятся в разных хромосомах. Поэтому без участия в его обработке этих белков новый белок не будет работать.

Итак, определений гена великое множество, что говорит, что определяющие не знают, что же это такое.

Были попытки заменить понятие ген на понятие “функциональный ген” или “фунциональная единица”. Прохазка и Штадлер утверждают, что ген — это функциональная единица, а не единица наследственности (295). Термин ген в течение развития генетики понимался то как структурная единица, то как функциональная единица. В первом случае он поддерживал свое существование из поколения в поколение с помощью молекулярных машин. Термин функциональная единица понимался в смысле динамического взаимодействия между ним и другими белками и нуклеиновыми кислотами и внутри всей системы. В этом смысле гены похожи на рецепт блюда, в котором доступность ингредиентов, температура приготовления, режим смены температуры определяется окружающей средой.

Согласно концепции функционального гена (248. С. 71), нет четко фиксированного гена, его существование часто временное и непредвиденное, критически зависимое от функциональной динамики всего организма. Функциональный ген понимается в терминах динамики, поскольку биологические функции присущи белкам, а не генам, а белки всегда зависят от активности сотен других белков, а, значит, кодирующих их генов (в старом смысле слова ген). Эта формула очень похожа на то, что утверждал Лысенко.

"Вот характерное высказывание на этот счет, сделанное Эмманюэлем Тевеноном — пишет некто Гаряев (25) — в журнале LABEL в статье «Науки о живых организмах: конец «всесильной» генетике?»: «Несмотря на значительные затраченные средства, терапевтические итоги развития генетики оставляют желать лучшего. До такой степени, что исследователи начинают пересматривать саму концепцию дисциплины, главенствующей в биологической науке вот уже на протяжении пятидесяти лет». Был постулирован «момент истины» — все заложено в генах. И это была парадигма на десятилетия. После открытия двойной спирали ДНК возникла теоретическая схема: структура ДНК имеет участки, гены, которые, кодируя белки, а также РНК, определяют внешность живого организма и управляют его поведением. Словно всемогущий демиург геном представлялся творцом организма, который объясняет в этом организме все. Такое представление о «всесильной» генетике усилилось с появлением международного проекта расшифровки генома человека, в котором приняли участие США, Великобритания, Франция, Германия, Япония и Китай. Считалось a priori, что все записано в триплетном коде белковых генов. И поэтому достаточно будет локализовать «неправильный» ген, чтобы затем нейтрализовать его нежелательную функцию. В 2001 году с огромной помпой была объявлена расшифровка генома мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster), и в то же время в Европе насчитывалось только два специалиста, способных сравнить и идентифицировать 3000 разных видов дрозофилы. Известный биолог Брюс Липтон еще более категоричен в своей статье «Программа Геном Человека — космическая шутка, заставившая ученых кататься по полу от смеха» http://www.money-health-relationships.com/human-genome-project.html. Так что же в итоге сей грандиозной программы? «Прочитали» геном у шести людей — по одному мужскому и женскому каждой из трех разных рас плюс геном Крэга Вентера, ведущего «программиста» программы «Геном человека». Нашлись между ними кое-какие отличия, консенсусную последовательность составить не удается. Основная масса генов практически идентична от кишечной палочки до человека. Словом, «гора родила мышь». Разочарование." (конец цитаты).

В области биологии уже нет четкого ответа на вопрос, а что такое ген. Как пишут Шеррер и Йост (310), в настоящее время в мире биологии ответ на вопрос, а что же такое ген не может быть получено прямого и однозначного ответа. Сейчас ставится вопрос о том, чтобы вообще убрать из молекулярной биологии термин ген (248. С. 148). Поскольку использование термина ген в настоящее время может вести к непониманию.

Внесу и я вклад в эту сумятицу. По-моему, ген — это информация заложенная в геноме в виде последовательности нуклеотидов вместе с эпигенетической информацией и достаточная для синтеза одного функционального белка. Ген — инструкция, записанная в нуклеиновых кислотах, она очень сыра и часто плохо понимаема, однако она адаптируется, в зависимости от внешних обстоятельств [как и говорила сторонница Лысенко Самохвалова (130)].

Итак, понятие гена больше не является научным, наследование определяется не каким-то особым наследственным веществом, не только последовательностями нуклеотидов, но и надгенетическими факторами. Отдельного генетического вещества нет. ДНК не изолирована от клеточного метаболизма. Сама ДНК и ее компоненты метаболизируются клетками, имеются даже болезни (подагра), связанные с нарушениями метаболизма ДНК.

Каждый ген включает в себя историю своего возникновения, Следовательно ген это не только кусок ДНК, но и программа его возникновения и реализации наследственной информации. Поэтому сейчас предложено использовать термин генон. Ген можно сравнить со словом. Слово при звучании составляется из обертонов, которые не всегда одинаковы, но если использовать мозг для расшифровки, то информация может быть передана без искажений. Слова наследуются веками без изменения смысла и состоят из разных хотя и очень похожих разных звуков, которые все-таки образуются в отличающихся физических объектах — в голосовых связках разных людей есть отличия).

Можно также сказать, что проблема гена — это проблема курицы и яйца. Это историческая проблема миллиардов взаимодействий, которые просто невозможно отследить. Обычным путем она не решаема. Только компьютерная симуляция и резкое ускорение процесса в компьютере поможет решить проблему полностью.

Имеющаяся на сегодняшний день ситуация с понятием гена позволяет мне предложить аналогию. Ген очень похож на запись на твердом диске компьютера. Там компьютер записывает информацию на имеющемся свободном пространстве, а, если по ходу данной дорожки уже имеется запись, то компьютер просто перескакивает на следующее свободное пространство, делая об этом запись. Если же сбивается управляющая дорожка, то информация на диске становится шумом.

С другой стороны, ген ведет себя как луч света в стекловолокне. Если отражается хорошо, то информация доводится до потребителя, если есть утечка, то ничего не доходит. Отражающие стенки это окружающая среда.

Таков путь, которым молекулярные биологи подходили к пониманию того, что отдельных генов нет, а есть генетическая программа или программа развития. Сейчас одно стало совершенно ясно — Морган оказался не прав в определении генов, никаких таких микроскопических генов — шариков, на которых настаивал Морган, нет.

И все-таки, несмотря на все эти противоречия нынешние генетики убеждены — гены наследуются. Ген — элементарная единица (295).