«Мы изменим вашу ДНК с помощью вакцины». Что на самом деле влияет на мутации главной молекулы

Один из распространенных страхов вокруг вакцин против COVID-19, что некоторые вакцины могут изменить ДНК человека. В свое время по соцсетям начали распространять слова, якобы принадлежащие известному бизнесмену и филантропу Биллу Гейтсу: «Все просто, мы изменим вашу ДНК с помощью вакцины, имплантируем чип...»  Нет смысла продолжать, потому что подобные утверждения не выдерживают никакой критики.

Это одно из многочисленных проявлений теорий заговора. Ученые многократно опровергали мнение, что вакцины могут изменить ДНК человека. Но факт, что им вообще приходится это делать, и к тому же без большого успеха, наводит на мысль: многие не представляют, что такое ДНК, как она может изменяться и чем это грозит человеку.

hromadske вместе с генетиком Ксенией Гулак рассказывает самое главное, что нужно знать про ДНК, ее изменения и их последствия.

Самая главная молекула

ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота — это молекула, в которой записана вся информация о том, как построен и работает организм: человека, картофеля, коронавируса или любой другой. Условно говоря, это библиотека, состоящая из множества томов с инструкциями для работы организма.

Если есть библиотека, то должна быть и письменность. Она есть. В ее основе всего четыре буквы, которые ученые обозначают A, G, T, C.

Это, конечно, не буквы в прямом смысле слова, а относительно небольшие химические соединения (нуклеотидные основания). Они соединяются между собой в длинные цепочки — молекулы ДНК. В каждой клетке нашего тела 46 таких молекул, что является нормой. Если размотать их и сложить одну за другой, получится цепочка более двух метров в длину. Учитывая «невидимый» размер букв, наши библиотеки действительно гигантские.

Если бы мы прочли текст, записанный в нашей ДНК, то это было бы что-то вроде ATTCGGTAC и еще очень-очень много раз нечто подобное. Но что он значит?

Что там написано? 

Часть текста — это объяснение того, как должны быть построены различные белки. Это очень важные молекулы, без которых представить жизнь просто нереально. Они есть как в простых бактериях, так и в наших телах. Например, гемоглобин — это белок, отвечающий за перенос кислорода и углекислого газа, именно из-за него наша кровь красная. Коллаген — белок, входящий в состав костей и хрящей в человеческом теле. А инсулин регулирует обмен глюкозы в организме. В общем, кроме этих трех, в нашем организме есть тысячи других белков, каждый из которых описан в нашей библиотеке с помощью языка ДНК.

Кроме того, в библиотеке есть тексты, описывающие РНК — другие важные молекулы, регулирующие множество процессов в нашем организме. А также есть тексты, не имеющие смысла (то, что раньше называли Часть генома, которая не кодирует белок или РНК«мусорной ДНК»). Интересно, что большинство текста в наших библиотеках именно такое бессодержательное. Это не должно удивлять. Ведь книги, которые бессодержательны или кажутся таковыми, тоже можно использовать, но не по прямому назначению. Например, как элемент интерьера.

Происхождение нашей библиотеки 

Библиотечный фонд кто-то должен наполнить. А откуда же взялись наши тексты?

Первые тексты возникли несколько миллиардов лет назад, и как это произошло, мы до сих пор плохо понимаем. С тех пор они развивались в процессе, называемом эволюцией. Различные организмы имеют разные библиотеки, хотя некоторые разделы могут быть общими у даже у таких далеких организмов, как кишечная палочка и африканский слон. Это потому, что все организмы на Земле имеют общего предка, а значит, пусть и дальние, но родственники.

Каждый из нас получил свою библиотеку от двух человек — биологических родителей. Сперматозоид, в котором была половина мужской библиотеки, встретился с яйцеклеткой, где находилась половина женской библиотеки.

Копии, копии, копии 

Это означает, что тело каждого из нас когда-то состояло из одной клетки. Но в теле взрослого человека около 30 триллионов клеток (триллион — это тысяча миллиардов или миллион миллионов). Мы выросли до наших размеров благодаря тому, что первая клетка разделилась на две и каждая последующая также делилась многократно.

Но перед разделением клетка каждый раз переписывала свою библиотеку, чтобы по одной копии досталось каждой из ее дочерей. Итак, в теле взрослого человека содержится около 30 триллионов копий одной библиотеки. Каждая клетка имеет все инструкции по работе целого организма, но использует только ту часть, которая нужна ей именно для ее работы. Из этого правила есть исключения: красные кровяные тельца, например, вообще лишены библиотеки, но в их короткой жизни она больше мешала бы, чем была полезной.

Итак, если мы возьмем клетку из кожи пальца, клетку печени и клетку из какой-нибудь кости и «прочтем» их библиотеки, то они будут абсолютно одинаковыми. В теории — да, но на практике они отличаются.

Сложности копирования 

Чтобы понять, почему это так, нужно представить или даже вспомнить, как копировали тексты раньше. Для этого их либо переписывали букву за буквой от руки, либо набирали на пишущей машинке.

Но каким бы опытным и внимательным ни был писец, рано или поздно он может ошибиться. А когда речь идет о переписывании целой библиотеки из многих томов, ошибок точно не избежать. Что-то подобное происходит и при копировании ДНК — наших библиотек. Даже, несмотря на то, что в клетках есть механизмы, которые следят за тем, чтобы ошибок не было, они тоже не совершенны.

Так возникает явление, которое ученые называют мозаицизм. Это когда в одном теле есть клетки с разными с генетической точки зрения клетками, то есть с разными библиотеками, — объясняет Ксения Гулак. — По той же причине даже однояйцевые, или настоящие близнецы, вопреки распространенному представлению, не имеют абсолютно одинаковых генов — пусть и в незначительной степени, но они отличаются между собой с генетической точки зрения».

Нестрашные ошибки 

Но если в теле каждого из нас есть клетки с ошибками, то возникает вопрос: почему это обычно никак не сказывается на нашей жизни, в частности, не приводит к заболеваниям?

Если вернуться к аналогии с текстом, то вопрос более чем закономерен. Ведь замена одной буквы легко превращает «кита» в «кота», «диво» в «пиво», а неправильно поставленная запятая может заменить смертный приговор на помилование.

Что-то подобное может случаться и в человеческом теле — замена одной буквы в библиотеке может привести к тяжелой и неизлечимой болезни. Например, если совсем немного изменить участок ДНК, содержащий ген под названием CFTR, то белок, который он описывает, будет неправильной формы. Это приведет к такому тяжелому заболеванию, как муковисцидоз, среди прочего поражающему пищеварительную систему и легкие.

Подобных примеров, когда ошибки в наших библиотеках приводят к болезням — много. Но чаще случается наоборот — ошибка есть, но мы от нее никак не страдаем. Тому есть несколько объяснений. Одно из них заключается в том, что ошибки часто возникают в той части текстов, которые бессодержательны. То есть, один текст, который не имел содержания, превращается в немного другой, который тоже не имеет содержания. Эта замена никак не влияет на нас.

Особенности алфавита 

Другое объяснение связано с особенностями письменности, на основе которой созданы наши библиотеки. Она предполагает, что знаки читаются не по отдельности, а группами по три. Всего четыре знака могут образовать 64 тройных комбинации. Это втрое больше, чем нужно для наших библиотек. Поэтому несколько троек могут иметь одно и то же значение.

В переводе на человеческое письмо это означает, что АБВ и АБГ хотя и отличаются по написанию, но не по значению. А в нашем теле это означает, что подобная ошибка при переписывании текста не искажает его смысл. Но терпимы лишь некоторые ошибки. Скажем, «АБФ» будет иметь иное значение, чем «АБВ» и «АБГ». Бывает и так, что ошибка действительно приводит к искажению текста, но даже в этом случае человек может не просто оставаться здоровым, а даже не подозревать о проблеме в своей библиотеке.

«Каждый ген в наших клетках представлен двумя копиями — одну мы получили от матери, а другую от отца. Если один из этих генов сломан, а другой остается исправным, то болезнь может не проявляться. Возможно, она возникнет у кого-нибудь из потомков, которые получат сломанный ген, но не у вас», — объясняет Ксения Гулак.

Радиация, мутагены, но не вакцины 

До сих пор мы обрисовали оптимистические сценарии, когда наши библиотеки, то есть ДНК, изменяются, и нам от этого нет никакого вреда. Но это бывает не всегда. Иногда ДНК меняется так, что это становится настоящей проблемой. К примеру, под влиянием радиации ДНК разрушается. Хотя в клетках есть механизмы, ремонтирующие сломанную ДНК, рано или поздно они также допускают ошибку. Если такая ошибка произойдет в одном из критически важных участков текста, клетка может начать неконтролируемо размножаться. Так возникает опухоль.

Роковые ошибки в наших библиотеках необязательно могут возникать из-за радиации или действия вредных веществ. Чем старше мы становимся, тем хуже работают системы копирования и ухода за нашими библиотеками. Это значит, что однажды может возникнуть критическая ошибка. Чем дольше живет человек, тем выше шансы, что это произойдет.

Но среди всех причин, которые могут вызвать ошибки в наших текстах, нет вакцин. По крайней мере, ученые, исследующие гены, не знают о них, в отличие от приверженцев теорий заговора. Новые РНК-вакцины вообще не попадают в ядро ​​клетки, где расположены наши библиотеки, поэтому никак не меняют их. А старые вакцины взаимодействуют с организмом так же, как и возбудители болезней. Если бы они изменяли ДНК, пришлось бы признать, что полиовирус, пневмококки, вирус кори и другие возбудители, от которых мы защищаемся вакцинами, тоже это делают. Но это не так — они быстро убивают нас или заставляют тяжело болеть. В отличие от вакцин.