Какие существуют подходы к определению минимального генома? Как реализуются экспериментальные методы поиска генов, которые являются обязательными? Об этом рассказывает доктор биологических наук Михаил Гельфанд.
Есть несколько подходов к определению того, что такое минимальный геном. Первый — это эволюционный. Он основан на том естественном соображении, что если какой-то ген имеется у всех организмов, то, наверное, без этого гена обойтись нельзя. Тут имеется на самом деле некоторое лукавство. Потому что, когда я говорю, что один и тот же ген присутствует в разных организмах, встает вопрос, а откуда я знаю, что это один и тот же ген и что такое вообще один и тот же ген, когда он есть в трех разных геномах. Эволюционное определение такое: мы считаем, что это один и тот же ген, если у них был общий предок и история этого гена в точности совпадает с историей вида, то есть там не было никаких дупликаций, а гены расходились только в результате видообразования.
Если вы растите бактерию на среде, единственным источником углерода в которой является, скажем, фруктоза, и вы убили транспортер фруктозы или убили фермент, который катализирует первую реакцию питания фруктозы, то все: у вас в среде, кроме фруктозы, ничего нет, а возможность вы ей сломали. А если вы в эту же среду нальете глюкозу, то она будет замечательно жить и процветать. Поэтому тут надо говорить, что давайте мы будем их растить на богатой среде, в которой есть вообще все, что ей может понадобиться, и смотреть минимальный геном на такой среде. Так люди делают, и это такое тоже разумное определение. Оно более мягкое, чем эволюционное. То есть генов, которые абсолютно универсальны, эволюционно меньше, чем генов, которые оказываются обязательными при таком индивидуальном выключении.
Экспериментально сейчас с минимальными геномами больше всего работает Крейг Вентер, который занимался геномом человека, а потом переключился на геномы бактерий. Прикладная идея, которую он при этом пытается продавать, мне, если честно, не очень нравится. Потому что у него такая идея, что вот мы сейчас сделаем минимальный геном, а потом будем по желанию добавлять в него какие-то куски и делать бактерии по заказу, «дизайнерские», какие нам нужны. Я не очень понимаю, почему это технологически оправданно, потому что мы на самом деле можем делать это и сейчас. Мы можем брать кишечную палочку — у нас есть такой набор технологических штаммов — и можем в них делать все то же самое. Но Вентер говорит, что там не будет ничего лишнего. С другой стороны, у него, конечно, не будет ничего лишнего, но они при этом будут довольно дохлыми.
