Михаил Гельфанд - «В каждом из нас примерно сотня битых генов»

а интегральная составная часть. Уже никакой четкой линии не проведешь, где собственно биология, а где биоинформатика.

Теперь вернемся к началу. Я сказал, что биоинформатика — набор приемов, и вы увидели каких. Но есть еще и тру‑научная, настоящая биоинформатика, которая называется молекулярной эволюцией.

Мы все время опираемся на очень глубокие эволюционные соображения, когда что‑то предсказываем. Например, есть два похожих белка. Самое простое — предположить, что они делают одно и то же, но часто у похожих белков немного разные функции. И чтобы такие случаи замечать и описывать, надо хорошо понимать, как устроена эволюция.

Интересно сравнивать геномы человека и мыши — белки у нас примерно одни и те же. А внешне мы все-таки разные существа. Так получается потому, что похожие белки работают немного по‑разному и, главное, в разные моменты эмбрионального развития. Поэтому системная биология особенно интересна, когда становится эволюционной. Про это много говорили, но по‑настоящему этот процесс только начинается, потому что данных для эволюционных сравнений все-таки не настолько много.

— То есть биоинформатика и эволюция очень плотно связаны между собой?

Невозможно понимать биологию, не думая про эволюцию.

Чтобы заниматься сравнительной эволюционной биологией, нужно изучать десятки видов. Ученые уже неплохо сравнивают бактерии, но с крупными существами все сложнее. Есть отдельные модельные Модельные организмы используются в качестве моделей для изучения тех или иных свойств, процессов или явлений живой природы. организмы, и их слишком мало, чтобы судить, как все развивалось.

Чтобы понимать, почему человек отличается от мышки, поздно смотреть на взрослых индивидов. Нужно изучать, как их клетки дифференцировались после оплодотворения, как возникали ткани.

Тут есть существенное различие. Развитие происходит у нас на глазах, можно хоть каждые два часа мучить мышат и смотреть, что с ними происходит. Там все запрограммировано: оплодотворенная клетка мыши уже знает, что из нее вырастет мышь. Вы никакими силами не сможете из оплодотворенной яйцеклетки мыши вырастить крысу, не говоря уже о человеке.

А в эволюции такой фиксированной программы нет. Мы можем только отъезжать назад и смотреть, что происходило и какие закономерности этим управляют. На основе этих закономерностей можно прогнозировать, но не конкретно.

У меня любят спрашивать, каким будет человек через 3 000 лет. А вы мне скажите, как он будет жить через столько лет, тогда я объясню, как эволюционно он к этому приспособится.

Все это страшно интересно. Это уже настоящая, тру‑научная биоинформатика. Все, что связано с эволюцией: и с чисто описательной точки зрения, когда мы просто реконструируем прошлое, и с функциональной, когда мы пытаемся понять внутреннюю логику и механизмы.

Сейчас мы по большому счету занимаемся эволюцией последовательности: как меняются белки и ДНК. А будем заниматься эволюцией функций и эволюцией целых функциональных систем. Тогда будет счастье.

Об эволюции и прошлом человечества

— А есть что‑то, что за последние годы сильно изменилось в нашем понимании теории эволюции? Какие‑то сдвиги произошли?

В глубинных основах — нет. По большому счету Чарльз Дарвин уже все понимал. Разве что вырос уровень детализации знаний и относительная важность разных процессов оказалась не совсем такой, как он думал.

Сильно поменялись представления, кто кому родственник. Есть картинка из старых учебников биологии: изначально были бактерии, потом они усложнились, получились одноклеточные, амебы и инфузории, потом появились многоклеточные, а эти уже разделились на животных и растения. Так вот, это полная ерунда.

Действительно, прокариоты (которые без ядра) были раньше эукариот, но они разделялись на две большие независимые группы: бактерии и археи. В результате симбиоза бактерий и архей появились клетки с ядрами. То есть мы результат этого симбиоза, потомки химеры бактерии и археи. Это довольно долго было гипотезой, но сейчас даже известно, кто является нашим ближайшим архейным родственником.

А многоклеточность на самом деле появилась несколько раз. Многоклеточность растений и многоклеточность животных — это две абсолютно независимые истории. Картина их происхождения — вещь безумно фундаментальная, и удивительно, что это событие не уникально. Это то, чего --">