Генетик Тарас Олексик: Украинского генома нет. Есть геном человеческий
В январе этого года в Ужгородском национальном университете представили результаты исследований, аналогов которым еще не было. Международная группа ученых изучила особенности популяции украинцев и вписала таким образом страницу в генетический атлас мира.
Интерес к теме не утихает до сих пор. "КП" в Украине" встретилась с организатором и руководителем проекта – ученым из Ужгорода Тарасом Олексиком, который сейчас работает в США.
В человеке информации - как в Microsoft Office
- Тарас, сейчас модно употреблять слова "наш геном", "генотип", "наши гены". Но многие до конца не понимают, что за ними стоит.
- В наше время человечество больше разбирается в компьютерах, чем в самих людях. Попробую объяснить на этом примере. На экране монитора вы видите картинку. Она живая, движется, но это иллюзия, ведь определяет эту картинку код, состоящий из цифр и букв на языке программирования.
Геном - это тоже код: совокупность всех генов, в которых закодирована информация, "показывающая" человека таким, какой он есть.
- Нелегко представить, как в наших микрочастицах может храниться информация, полученная со времен, когда по Земле бегали мамонты.
- И гораздо раньше, ведь некоторые частицы генетического кода мы разделяем с бактериями, а с ними мы разошлись не менее 2 миллиардов лет назад. Причем, наша геномная информация очень эффективно заложена. По разным оценкам, величина генома человека - это порядка 3,5 гигабаз. В переводе на компьютерный жаргон - 3,5 гигабайта. То есть в человеке информации приблизительно столько, сколько в программе Microsoft Office. Но сравните, что может машинная программа редактирования и какие возможности получил человек!
Сыграла свою роль оседлость
- Когда было презентовано ваше исследование, по информлентам побежали заголовки: найден уникальный код украинцев, веха в мировой истории!
- Это называется разобрали по цитатам. Никакого "гена украинца" быть не может. И генома тоже. Поэтому наша работа названа "Геномное разнообразие в Украине". Мы специально выпустили ее не статьей, а как базу данных, чтобы сразу уйти от любых интерпретаций.
Но когда стало известно о нашем исследовании, люди между строк начали читать: расшифровали геном украинца! Украинец не попугай и не слон. У нас с вами, и у французов, и у китайцев геном человеческий, сформировавшийся в результате миллионов лет эволюции нашего единственного и неповторимого вида.
Важная веха – да. Потому что люди разные в разных странах и на разных континентах. Однако разница между популяциями людей есть, и она кроется в деталях. Население Украины, Чехии, Франции, России или Монголии имеет каждое свою уникальную историю. Она как раз и определила генетическое разнообразие, присущее народам этих стран.
Этот вопрос ученые изучают достаточно долгое время. Я занимался им лично в Карибском регионе, когда создавался международный проект "1000 геномов".
Разница между генетическим разнообразием популяций людей определяется географическим расстоянием и местоположением на карте мира. Так сложилось в основном потому, что до недавнего времени люди мало путешествовали. Сейчас они ездят по миру, женятся и любят друг друга в разных странах. Но исторически такая активность мала во времени. Большинство поколениями сидели на одном месте. Помню, моя бабушка никогда отходила от своего родного села дальше, чем было видно церковную башню.
Вот эта локальность определила генетическое разнообразие. Семьи жили на том же месте из поколения в поколение, набирались мутаций, которые либо оставались, отвечая на разные давления окружающей среды, либо исчезали. Этот процесс и приводит к накоплению разных мутаций в разных географических регионах.
|
Мы мутируем, как вирусы, но дольше по времени
- В понятие "мутации", спасибо фильмам ужасов, привычно вкладывается мистический смысл.
- Зато про мутации вирусов уже все знают и как эти мутации позволяют вирусам обходить наш иммунитет - тоже. Вот точно так же, как вирусы, эволюционируют и люди. Разница только в том, что происходит это на протяжении больших промежутков времени.
Мы, люди, друг от друга генетически отличаемся максимум на 1%, откуда бы мы ни были. Но эти отличия очень важны. Они определяют, насколько высоким вырастет ваш сын, какого цвета будут глаза у вашей дочери, и т.д. И куда более серьезные вещи – есть ли у вас тенденция к развитию рака, диабета, ожирения. Какой окажется реакция на пищу. Какие подойдут медикаменты.
Например, если изучать французскую популяцию и разрабатывать лекарства для нее, то для украинцев они могут оказаться не совсем эффективными.
- А мы покупаем импортные препараты и считаем, что они лучше, чем отечественные.
- Может быть, и так, а может, и не так. Поэтому в разных странах начаты национальные проекты по изучению своих популяций: есть ли генетическая основа в реакции на лекарства. Например, из большого проекта "10 000 геномов" в Британии вышло очень много рекомендаций по медикаментам. Кому их можно принимать, кому нельзя. У кого есть вариант гена, который регулирует размер селезенки, как, например, у глубоководных ныряльщиков, а у кого нет. Изучая сходства и отличия между людьми из близких народов с разными физиологическими качествами и признаками, можно экстраполировать разные подходы к пониманию генетического основания функций разных вариантов, а также индивидуальных подходов к лечению.
Мне всегда было обидно, почему в Пуэрто-Рико можно изучать геном, в Мексике можно, в Китае, в Италии. А в Украине нельзя…
- Потому что денег нет. Это у нас универсальный ответ, вопрос даже можно не задавать.
- Согласен. Потому сказал себе: если не я, то кто еще может это сделать сейчас? И связался с людьми, с которыми я сотрудничал в рамках "1000 геномов" по всему миру и которые пообещали помочь.
Так в науке бывает. Иногда тем, кто выходит вперед, просто везет. Румынам не повезло, у них нет пока команды, как у нас, словакам тоже пока не повезло, белорусам. А нам вот повезло, есть украинская команда, есть связи, друзья по всему миру. Так мы и собрали с миру по нитке – получилась сорочка.
Книга на языке, которого никто не понимал
- Расскажите об истоках исследования.
- Я работаю в этой сфере фактически с зачатия. В 2003 году, когда был завершен международный "Проект генома человека", стало ясно, что мы нашли книгу, написанную буквами языка, который никто не понимает. Помните, как никто не мог понять египетские иероглифы, пока не был найден Розетский камень, позволяющий сопоставить три одинаковых текста?
Точно так же, когда мы отсеквенировали первый геном человека, мы получили книгу из 3,5 миллиарда букв, которые были разделены на 23 раздела – по количеству хромосом. Букв всего 4 (нуклеотиды A (аденин), G (гуанин), C (цитозин) и T (тимин)), и они все время повторяются. Сначала нашли гены кодирующие белки (инсулин, гемоглобин). Это не так сложно, просто надо перевести слова из языка белка на язык ДНК. Но таких оказалось немного.
Для других генов найти смысл можно было путем сравнивания. Так появились новые инициативы. Во-первых, секвенировать геномы как можно большего количества биологических видов, чтобы понять, какие гены отличают их друг от друга. Во-вторых, секвенировать геномы как можно большего количества людей, чтобы посмотреть, что отличает их друг от друга.
Именно с этой целью в 2008 году начали проект "1000 геномов", чтобы создать каталог всех возможных генетических вариаций у человека. Крупица за крупицей: этим сначала занимались только в четырех странах мира – США, Британии, Японии и Китае, потом в рамках "1000 геномов" было изучено 25 популяций по всему миру - в Азии, Африке, Центральной и Южной Америке, в Карибском регионе, где этим занимался я. Но что касается Восточной Европы, в том числе Украины, Румынии, Беларуси, России, выборка разошлась. Посчитали, что если сделать геном западных европейцев, то этого хватит.
Поддержали Америка и Китай
- Итак, вы решили восстанавливать справедливость?
- Ну да. Позже, в 2010 году, мой бывший руководитель, американец, поехал в Санкт-Петербург, чтобы по мегагранту создать там геномный центр, и пригласил меня погостить и прочитать лекцию. Во время визита стали обсуждать, какие в России можно и нужно делать геномные проекты. Я предложил написать грант, чтобы представить геномное разнообразие России. С задачей управился за ночь, и мы грант выиграли. Это поддержали на уровне государства. Тогда и появились мои статьи в Science и GigaScience о необходимость изучать Восточную Европу, в частности Россию и Украину. Начал договариваться со всеми, где были ресурсы.
Но судьба распорядилась иначе. В 2014 году, когда началась война на востоке Украины, я из проекта вышел и начал работу над геномами Украины.
В Ужгородском национальном университете, на биофаке, где я практически вырос, мы открыли лабораторию, научили людей работать с ДНК, собрали образцы. В последнем очень помогла моя сестра Ольга Олексик. Она врач-эндокринолог и привлекла своих коллег из разных регионов Украины. Помог с организацией и ректор Владимир Смоланка, известный нейрохирург. С ним мы за свои деньги слетали в Гонконг, где нашли поддержку у руководителей компании BGI – ведущего производителя технологии геномного секвенирования в мире. С другой стороны, договорились с коллегами по аспирантуре в Американском национальном институте здоровья. А львиную часть работы делала моя команда. Это украинские аспиранты - биоинформатик Валтер Волсбергер, доктор Христина Щубелка и пуэрториканка Стефани Кастро.
Основная примета украинца: две руки, две ноги и голова
- Как собирали образцы ДНК?
- У добровольцев, которых искали по всей Украине. Люди были оповещены о проекте и давали согласие на участие. Кто они, мы не знаем. Доктора нам присылали генетический материал под кодовым номером, то есть у меня доступа к индивидуальным данным нет. Участвовали взрослые от 18 до 50 лет. Было одно условие: мы хотели иметь привязку к географии, то есть чтобы бабушка и дедушка по обоим линиям происходили из этой же области. Правда, таких не хватило, пришлось добавить 17 "смешанных" геномов, где происхождение было из разных мест.
Насобирать 97 образцов не так и сложно. Секвенировать тоже, хоть и дорого (по $1000 за геном). Основная работа - прочитать и определить разницу, чем же мы все-таки отличаемся между собой и от других популяций, - проводилась именно в Ужгородском национальном университете нашими силами.
- Ну вот добрались до интриги: так чем же отличаемся от других?
- Когда меня спрашивают, какая основная примета украинца, я отвечаю: две руки, две ноги и голова. Если я начну говорить о различиях, опять могут раздергать на цитаты.
Наша цель состояла в том, чтобы получить данные, которыми смогут пользоваться все ученые в Украине, занимающиеся геномной биологией и раньше не имеющие возможности работать с отечественной базой. Наша популяция – это пазл, вложенный в общий узор человечества. Фрагмент, которого раньше не было на генетической карте Европы.
|
Про молоко и сало
- И все же приведите какой-нибудь нейтральный пример.
- Любимый генетиками пример – это лактозная недостаточность. Есть ген, который выделяет белок, позволяющий переваривать молоко не только в детском, но и взрослом возрасте. Он характерен для северных европейцев, которые издавна молоком спасались от голода. На огороде может ничего не вырасти из-за морозов, а молоко есть. Кто мог его переваривать – тот дольше жил и рожал больше детей. Еще Юлий Цезарь удивлялся, как германцы могут пить молоко прямо из-под коровы.
В Германии почти 97% людей переваривают молоко во взрослом возрасте, пьют его без проблем. А вот южнее Парижа или Варшавы у многих людей после 30 лет нет возможности переваривать молочный сахар: ген фермента лактазы не работает. Там молоко в сыром виде практически не пьют – перерабатывают на кефир, йогурт и сыр. Если сравнивать украинцев с немцами или шведами, то у них абсолютное большинство населения имеют действующие лактазные гены во взрослом возрасте, а у нас всего 50%.
- А наш украинский культ сала? Мало где едят его в таком количестве. А многие украинцы и двух дней прожить без доброго шматка не могут.
- Вот вы сформулировали научную гипотезу (смеется). Может быть, украинцы давным-давно тоже выжили за счет сала. У другого народа такое потребление жира приводит к инфарктам, а нас есть особый ген, который их предотвращает.
Но это только гипотеза, ученые должны набрать группы для сравнения, изучить, правда ли есть генетический вариант, кодирующий склонность к питанию салом, и насколько часто встречается этот вариант гена.
- Вы хотели бы проверить такую гипотезу?
- Возможно. Интересно также было бы проверить варианты гена дегидрогеназы, расщепляющего алкоголь. Есть народы, где его употребляют много, а есть, где не употребляют совсем. Например, в мусульманских странах. В Восточной Азии этого варианта гена нет, и люди очень быстро и сильно пьянеют и при этом резко краснеют. Даже термин такой ест: "азиатский флаш", от английского слова "флаш", близкого нашему "румянец". Есть и другие интересные гены: форма зубов, цвет глаз, волос, и т.д.
Но есть более насущные вопросы. Например, почему у одной популяции больше заболеваемости раком груди, а у другой нет. Вы знаете гены BRCA1 и 2. Женщины, у которых в них мутации, очень рискуют заболеть раком груди после 40 лет. Знаменитая Анджелина Джоли поэтому и сделала две операции, что прошла тест на мутации. Кстати, мутации эти восточно-европейского происхождения.
Нация – это политическое образование
- Что геном – это физиология, понятно. А как быть с характером, предрасположенностями, темпераментом. Говорят же: он весь в папу или в маму. Лентяй или трудоголик, умник или тупица.
- Поведение – это тоже физиологический признак и имеет базовый генный уровень. Но очень важно понимать, что генетика и внешняя среда не существуют сами по себе.
Возьмем для примера корову Гольштейнской породы. Генетика позволяет ей давать до 40 литров молока в день. А опробуйте ее не кормить?
- Зачахнет…
- Или вообще не вырастет, если не кормить теленком. Точно также и с человеческими генами. У ребенка могут быть любые потенциалы, но, если его не водить в школу, он не сможет их реализовать. Задача родителей как раз и заключается в том, чтобы полностью раскрыть генетический потенциал детей.
Но жизнь может распорядиться иначе. У человека может случиться детская травма, которая изменит его навсегда. Или другое потрясение, которое заставит генетическую комбинацию развиваться в другую сторону.
Это и есть подтверждение того, что генетических наций нет. Нация – это политическое образование. Человек, который родился и вырос в Украине, окончил школу, будет украинцем. Какие бы гены в нем ни были заложены. А вот если того же ребенка воспитать в турецкой семье, в турецком обществе, как мусульманина, - будет турком.
Идеальный человек невозможен
- Вы говорили, что информационный код народов формировала оседлость. Украинцы действительно недалеко отходили от своего "села" - повоевали и вернулись. Но ведь через нашу территорию кто только не проходил! Народы со всех сторон света. Это могло повлиять на геном?
- Да, это тоже очень важный фактор формирования генетического разнообразия народа. Вот над этим мы сейчас работаем. Изучаем геномы, собранные из могил скифов, готов, варягов и других групп, которые прошли через Украину, и смотрим, какие части их геномов остались в геномах современных жителей.
- Развивается генетическая инженерия, и к ней двоякое отношение. Одни боятся экспериментов с генами, другие радуются – можно будет вывести "идеального человека".
- У меня как раз есть статья в Scientific American, которая называется "Почему идеальный человек невозможен". Конечно, люди переживают за будущее и всегда будут делиться на тех, кто за, и тех, кто против прогресса. Правда всегда посередине. Технологии должны развиваться, потому что они приносят пользу. Но также необходим контроль, чтобы не были использованы во вред. Безусловно, кто-то хотел бы их использовать генетические технологии в корыстных целях. Например, создать идеальных воинов. Но на каждое действие есть противодействие. Вы помните, что было с атомной бомбой? Все говорили, что пришел конец света. Но мир продолжает жить.
Человечество запросто может уничтожить само себя, но в каждом из нас заложен природный инстинкт: я должен выжить, мои дети, мои внуки. Я верю, что у нас достаточно генетического потенциала, который не позволит привести мир к катастрофе.
- Какие-то предохранители готовятся?
- В области геномов все только начинается. Но я уже работаю с группами в Украине, которые начинают прорабатывать законодательные инициативы против генетической дискриминации. Это важно для будущего геномной науки в Украине. Чтобы люди не боялись участвовать в исследованиях, чтобы социальной, политической дискриминации не было на основе "у вас не украинские гены".
Также это очень важно для развития персонализированной медицины, чтобы была правовая база, которая защитит от дискриминации нас по врожденным признакам. Например, если будет медицина страховая, то людей с генетическими дефектами могут не страховать. Это необходимо пресечь заранее. В других странах такие законы уже есть. Это важно для защиты прав человека. Человек может выбирать опасную или неопасную профессию, но не может выбирать, где, от кого и каким рождаться.
СПРАВКА
Тарас Олексик - доцент кафедры зоологии Ужгородского национального университета, доцент биологического факультета Оклендского университета (США, Мичиган), профессор биофака факультета Университета Пуэрто-Рико.
Родился в Ужгороде в 1970 году, там же окончил университет по двум специальностям: ботаника (дневной) и зоология (вечерний).
В 1992 году начал стажироваться в США. В 2001-м защитил диссертацию по генетической токсикологии в Университете штата Джорджия, где работал по теме дикой природы после аварии на ЧАЭС. После окончания исследований принят в штат американского Национального института рака.
В 2008-м переехал на о. Пуэрто-Рико, где принял участие в международном проекте "1000 геномов".
В настоящее время проживает в США, преподает геномную биологию и теорию эволюции в Оклендском университете. Остается бессменным преподавателем родного ужгородского университета. Руководит совместным украино-румынским проектом геномного разнообразия приграничных территорий.
Автор и соавтор 45 научных работ. Вице-президент Международной школы по геномной биологии и охране исчезающих видов ConGen GLOBAL. Учитель географии в субботней школе украиноведения "Родная школа".
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
