98% человеческого генома приходится на так называемую мусорную ДНК. Зачем мы таскаем на себе столько избыточного кода? Правда ли, что в ней может храниться секрет старения? Давайте разбираться.
Лишние гены в ДНК
В генетике есть такой термин, как С-парадокс, который говорит про избыточность генома.
В чем суть парадокса? С точки зрения человеческой логики, разумно предположить, что чем сложнее организм, тем больше его ДНК. Ведь кодировать нужно больше информации!
Мы же понимаем, что на жесткий диск с 1 терабайтом мы запишем в 1024 раз больше информации, чем на жесткий диск с 1 гигабайтом. Но для ДНК эта арифметика не работает!
К примеру, растение Paris japonica (ниже на фото) имеет геном, который в 50 раз больше человеческого!
А геном амебы в 203 раза больше человеческого! Что там заложено? Может зря мы ругаем бездеятельных людей амебами - возможно, они познали жизнь уже гораздо глубже, чем обычные люди!
Если разложить в привычной метрической системе, то объем генома амебы - это 670 гигабайт, а геном человека - 3,3 гигабайта.
Что такое мусорная ДНК
Если совсем упростить, то ДНК кодирует информацию, как именно организм должен строить белки: какие именно, где и в каком количестве. Через это и работают два главных свойства всех живых организмов: наследственность и изменчивость.
Но оказалось, что лишь 2% генома человека кодируют белок, значит 98% - это и есть некодирующая мусорная ДНК.
Что же попадает в мусорную ДНК? В основном, повторяющиеся элементы - как-будто природа боится забыть что-то важное из основных функций и дублирует информацию. Есть неактивированные элементы, которые как бы пребывают в спящем состоянии. Вдруг человек захочет пободаться и нужно отрастить ему рога? Или китайцы закроют свои фабрики, одежды больше не будет и потребуется шерсть для защиты от холода.
Часть мусорной ДНК приходится не теломеры. Их роль очень важна - они расположены на концах хромосом и, как колпачки, защищают их от быстро разрушения во время деления.
Также в мусорной ДНК «дремлют» останки древних вирусов, которые когда то встраивались в наш геном. Как-будто файлы, отправленные антивирусом на каратнин.
Раньше генетики считали некодирующую ДНК бесполезной - накопившимся мусором в коде. Но это странно - природа вряд ли сделает нечто большее, чтобы таскать лишний груз. Лишний код = лишнее количество мутаций, которые могут повредить организму.
И правда, природа лишнего не делает. Сейчас все чаще находятся подтверждения о том, что мусорная некодирующая ДНК может выполнять ряд функций.
Возможно, то что, мы называем мусорной ДНК - это просто степень нашего незнания. На текущем этапе развития науки мы не понимаем, как она работает поэтому и считаем ее бесполезной.
Однако генетики переосмыслили роль этой ДНК. Сейчас международный исследовательский консорциум ENCODE (Энциклопедия элементов ДНК) опубликовал данные, что до 80% генома человека выполняет те или иные биохимические функции. Большинство этих функций обнаружены статистически и детально объяснить механику работы наука пока не может.
За что отвечает мусорная ДНК в организме человека
Давайте посмотрим, какие функции в мусорной ДНК известны уже в наше время.
Влияет на риски рака. В Британском журнале рака недавно вышла статья, которая нашла взаимосвязь между участками мусорной ДНК и вероятностью развития рака. Причем некоторые из них повышают вероятность рака, а другие, напротив, подавляют опухоль.
Генетический ФСБ. Это хорошая защита от «шпионов». Мусорная ДНК препятствует вирусам внедрять в наши клетки чужеродный код. Скорее всего, без мусорной ДНК наш иммунитет был бы в разы слабее и мы бы просто не выживали.
Вирусы склонны проникать в клетки, внедрять свой геном и заставлять клетку производить нужные им белки. И вот здесь очень нужны те самые повторы правильного кода, которых много в мусорной ДНК.
Мне это все напоминает мудрый механизм бэкапа из IT-сферы. Если вирус проник на сервер, стер все данные, то всегда можно восстановить сайт в первозданном виде, незамутненном вирусом.
Генетический МЧС. Если в кодирующей части ДНК произошли повреждения - на помощь приходит мусорная ДНК. Особенно это важно при развитии эмбриона, чтобы нужные ткани вырастали в нужном месте и нужное время.
Омоложение. Точнее - замедление биологического старения. Сейчас основной причиной старения считается уменьшение теломер, которые являются частью мусорной ДНК. Без них процесс старения был бы очень быстрым. Но и они со временем укорачиваются. Если научиться восстанавливать теломеры, процесс старения можно повернуть вспять!
Что ж, генетика - еще очень молодая наука. Думаю, в ближайшие 10-20 лет нас ждут прорывные открытия, которые позволят узнать о человека гораздо больше. И, возможно, именно генетика позволит нам победить рак и повернуть старение вспять! А кто, если не она?