Михаил Сергеевич Гельфанд

— Михаил Сергеевич, что такое биоинформатика?

— Биоинформатика — это такой способ заниматься биологией, который требует обработки очень большого количества данных.

С биологией вообще происходит то же самое, что когда-то произошло с физикой высоких энергий и с астрофизикой, когда стало очень много данных.

Оказывается, что используя всю эту информацию, можно сделать много интересного. К примеру, то чем мы занимаемся сейчас — предсказание функций белков, изучение того, как регулируется работа генов и пр.

Это делается при помощи анализа последовательностей, а результат формулируется в естественных для биологов терминах: скажем, этот белок делает то и то, а этот ген включается в таких-то условиях.

Помимо этого, благодаря био информатике, появилась возможность делать утверждения о клетке в целом. В определенном смысле молекулярная биология раньше была редукционистской наукой — клетку смотрели по частям, раскладывали ее на отдельные гены, отдельные белки.

Сейчас же стало возможным исследовать ее на молекулярном уровне целиком. До этого заниматься этим мы не могли — не хватало возможностей. Но все это — техническая сторона биоинформатики.

Фундаментальная сторона — это изучение молекулярной эволюции. Оказалось, что сравнивая те геномы, которые мы имеем сейчас, можно что-то говорить о том, как они менялись во времени.

Грубо говоря, как получилось то, что получилось. Это, вероятно, самое интересное в биоинформатике.

Михаил Сергеевич Гельфанд: наиболее важные достижения биоинформатики

— Можете назвать наиболее важные, на ваш взгляд, достижения в области биоинформатики за последние годы?

— Например, стало ясно, что многоклеточность возникала не один раз, а несколько раз независимо. Когда меня учили в школе, меня учили так: сначала были бактерии, потом появились более сложные существа, затем многоклеточные и т. д., грибы с водорослями считали низшими растениями.

Теперь оказалось, что у растений и животных многоклеточность возникла независимо с точки зрения их эволюционных путей. Грибы оказались даже ближе к нам, чем к растениям. Бурые водоросли вообще отъехали в другую сторону, у них тоже по-своему многоклеточность образовалась.

Еще обнаружили, что наши предки гибридизировались с неандертальцами. Выяснилось, что были еще и денисовцы — далекие родственники неандертальцев. В целом эта ситуация показала, что возникновение современного человека — вопрос куда более сложный, чем нам казалось ранее.

Ведь мы думали, что наша родословная — непрерывная ветвь, линия. Однако анализ геномов показал, что 50 тыс. лет назад по Евразии ходили три разных вида человека — кроманьонцы (мы и наши предки), неандертальцы и Денисовы, и все они скрещивались между собой в разных сочетаниях.

В геноме каждого современного европейца или азиата (но не африканца) в среднем около 2% вариантов генов — это гены неандертальцев, а у людей, которые в свое время заселили Индонезию и Австралию, дополнительно присутствует 5% Денисовских генов.

Эти открытия важны с мировоззренческой точки зрения — они меняют наши представления о том, как возник человек.

Вообще, с возникновением новых экспериментальных техник мы узнаем все больше нового, но оказывается, что очень многого мы все равно не знаем. Усиливается понимание того, сколько еще осталось открыть. В каком-то смысле это романтическое время.

По этому поводу я рассказываю всегда одну и ту же метафору. Представьте, люди жили на берегу, думали, что это небольшой остров. Из-за дымки его не было видно. Когда дымка рассеялась, оказалось, что там целый континент. Да еще и с горами, за которыми уже совсем не ясно, что можно обнаружить. Примерно такая же ситуация и в современной науке.

Прогресс в геномики рака

— Михаил Сергеевич, скажите какой прогресс за последние годы был достигнут в области геномики рака?

— Достижения были, опять же благодаря технологическому прогрессу. Научились определять геномную последовательности пар опухоль-здоровая ткань, и понимать, почему здоровая клетка стала опухолевой.

Оказалось, что единственной причины нет, и даже на первый взгляд, одинаковые раковые клетки обладают рядом различий. В частности, из-за мутаций, которых в этих клетках очень много.

Появилась нетривиальная задача — понять, какие мутации были причиной процесса, а какие просто случайно возникли. Сейчас начинаются опыты по секвенированию троек — здоровая клетка, рак и метастаз, чтобы определить, что приводит к метастазированию.

Научились сегодня и секвенировать геномы единичных клеток. По поводу рака есть основания думать, что клеточная популяция этого заболевания очень неоднородна, и развитие рака происходит из-за мутаций, которые приводят к вытеснению одних популяций другими.

Улучшению понимания поспособствует секвенирование отдельных раковых клеток, поэтому результатов этих опытов многие с интересом и ждут.

Но на самом деле, я не очень люблю говорить на тему онкологии — не хочется напрасно обнадеживать людей. Повторю только то, что уже упомянул: рак может быть неоднороден — этим можно объяснить успех или неуспех того или иного лечения.

Может быть и другая ситуация — опухоли в разных частях тела, но с одинаковой молекулярной структурой. И в этом случае одним лекарством можно лечить несколько разных типов опухолей, а определение структуры раковых клеток может помочь с подбором более эффективных противоопухолевых препаратов.

Михаил Сергеевич о клонировании

— В последнее время ходит много разговоров о клонировании мамонтов. Что вы думаете по этому поводу осуществимо ли это и зачем вообще нужно?

— Это полный бред и надувательство. Сейчас никакой технической возможности сделать это нет — ни у нас, ни на Западе.

В контексте клонирования обычно упоминают южнокорейского ученого (его имя -Хван у Сук — NS), который известен тем, что сфальсифицировал свои результаты. Он действительно клонировал собаку, потом заявил, что клонировал человека и выпустил пару сфальсифицированных статей, за которые его и выгнали из университета…

Никто еще не умеет клонировать млекопитающего при помощи инъекции генетического материала в другое млекопитающее. На бактериях это делали, на млекопитающих — нет.

Теоретически, это если и возможно, то очень сложно. Если, к примеру, развернуть ДНК человека, то получится линия длиной три метра. Даже если вы как-то умудритесь синтезировать ДНК такой длины, как хромосома у мамонта, вы не сможете воспроизвести ее правильное физиологическое состояние.

Если ввести чудом воспроизведенную в пробирке ДНК другому млекопитающему, она там просто не приживется и деградирует. В целом возникают такие трудности, решить которые на данный момент не представляется возможным.

Расшифровка ДНК

— А что вы думаете? Михаил Сергеевич, о ДНК динозавров, есть ли все-таки возможность расшифровать их геном? ДНК ведь столько, сколько прошло с эпохи динозавров, не живет.

— ДНК и правда столько не живет. Рекорд — примерно сотни тысяч лет. С ДНК, которой десятки тысяч лет, эксперименты проводят — с теми же неандертальцами, например. ДНК, найденная в костях Гейдельбергского человека в испанской пещере Сима-де-лос-Уэсос и впоследствии расшифрованная учеными, имела возраст приблизительно 400 тыс. лет. Но это была митохондриальная, а не ядерная ДНК.

С течением времени ДНК разрушается. В живом организме есть механизмы, которые ее восстанавливают. Однако когда она лежит в земле, то ее разрушению уже ничего не мешает, особенно во влажном и теплом климате.

Медленнее разрушаются белки. Были статьи, где люди утверждали, что им удалось определить последовательность белков-коллагенов у динозавра. В научном сообществе тогда были большие разногласия — многие считали, что это ошибка эксперимента.

Можно пойти по другому пути: взять современные последовательности птиц, крокодилов, современных млекопитающих и рыб, Построить из этих белков филогенетическое древо — восстановить по последовательностям, как эти белки развивались в ходе эволюции.

А затем реконструировать, как эти белки выглядели в определенном внутреннем узле — например, в узле динозавров, после чего синтезировать этот белок. Такого типа работы уже делали, в том числе с динозаврами. С помощью этого метода даже удалось синтезировать белки, которые присутствовали у общего предка всех бактерий.

Михаил Сергеевич

А еще те, кто плачет по динозаврам, могут пойти на улицу и поцеловаться с любым голубем — это прямой предок динозавра, та же самая эволюционная линия, которая сохранилась в современных птицах и в крокодилах.

— Михаил Сергеевич, а что вы думаете о растиражированном мифе о вреде ГМО-продуктов? Приносят ли они на самом деле вред?

— Вред ГМО — это миф, потому что нет ни одного добросовестного эксперимента, который доказал бы этот вред. Эксперименты, про которые писали в газетах — это опыты очень низкого качества, которые ничего не доказывают.

Там даже качество статистической обработки полученных данных низкое. Например, из результатов печально известного эксперимента французского исследователя Жиля-Эрика Сералини (Gilles-Eric Seralini) следует, что самцам крыс, наоборот, ГМО очень полезны — они дольше живут.

Проверяли на самом деле довольно много. Все животноводство США — это один большой эксперимент по использованию генномодифицированных продуктов. Если бы ГМО действительно наносили вред, это стало бы заметно очень быстро.

Отношение к ГМО в нашей стране — это печальная комбинация трех вещей. Первая -это, прошу прощения, невежество населения. Если вы сейчас остановите человека на улице и спросите о ГМО-помидорах, то он ответит, что в ГМО-помидоре гены есть, а в обычном помидоре их нет, или другую подобную глупость.

Второе — это недобросовестность людей, которые на теме вреда ГМО делают политическую карьеру. Некоторые из них, может быть, действительно настоящие психи, но существенная доля таких людей, я уверен, являются расчетливыми циниками, которые просто улучшают свое благосостояние.

Третье — это невежество журналистов. С одной стороны, они не в состоянии понять, правду ли им говорят или нет, с другой -гонятся за сенсацией. Ведь то, что ГМО не вредит здоровью — это не очень сенсационно. А вот показать фотографию страдающей от рака крысы из эксперимента Сералини, дать яркий заголовок — это сенсация.

Михаил Сергеевич

И мало кому известно, что на самом деле это специальная линия крыс, выведенная для исследования рака — у них у всех опухоли вырастают.

Скажу больше — от ГМО есть реальная польза. Недавно читал статью, в которой ученые посчитали, насколько уменьшается нагрузка гербицидами и инсектицидами на поля, где выращивают ГМО-культуры. То есть реально вредные вещи — токсины — благодаря ГМО уже не так нужны, нагрузка на поле уменьшается в десятки процентов.

ГМО полезны для экономики, особенно для развивающихся стран, к которым в плане сельского хозяйства относится и Россия. Так, производство ГМО-сои значительно менее затратное по сравнению с обычной соей. Сокращение закупок инсектицидов тоже уменьшает затраты.

Еще один плюс ГМО — устранение авитаминоза. В некоторых продуктах не хватает витаминов, например, в рисе мало витамина А. Поэтому в Азии, где рис является основным продуктом рациона людей (опять же небогатых), распространен авитаминоз, в результате которого дети рождаются слепыми.

Поэтому ученые сделали ГМО-рис, в который подсадили гены подсолнечника. Эти новые гены позволили рису вырабатывать каротин — то, что нужно для устранения авитаминоза и слепоты. Так что каждый человек, который бездумно орет про страшный вред ГМО, персонально ответственен за слепых детей.

Также в ситуации с ГМО меня удивляют экологи. Можно же ведь, к примеру, обсуждать влияние ГМО-полей на экологию: данных про вред нет, но, чисто теоретически, это возможно. Вместо этого экологи, к сожалению, очень любят втиснуться в толпу антиГМОшников и использовать их недобросовестные приемы для борьбы за вроде бы благие экологические цели.

Михаил Сергеевич о перспективах современных антибиотиков

— Каковы, на ваш взгляд, дальнейшие перспективы у антибиотиков, ведь весной ВОЗ объявила всемирную тревогу — болезни становятся все более устойчивыми к антибиотикам?

— Вообще история антибиотиков — красивая иллюстрация эволюционной теории, описываемая четко в рамках естественного отбора.

Антибиотики были всегда. Почвенные бактерии травили ими друг друга испокон веков. Соответственно они и защищаться учились, вырабатывая устойчивость. Эта устойчивость распространялась, когда бактерии поглощали ДНК устойчивых видов.

Но затем в дело вмешался человек и начал лечиться антибиотиками от своих патогенов. Патогены изначально чувствительны к антибиотикам, потому что они не встречались с почвенными бактериями. Когда вы начинаете принимать антибиотики и пропиваете полный их курс, то убиваете всех патогенных организмов.

Если же вы начали принимать, вам стало лучше, и вы перестали их принимать, то получается, что вы чувствительных бактерий убили, а немного устойчивых остались; они всегда есть просто в силу генетической неоднородности популяции.

Потом опять популяция развивается, становится неоднородной, в ней появляются еще более устойчивые варианты — и опять то же самое: преждевременно прекращенный курс, менее устойчивые убиты, более устойчивые остались без конкурентов и размножились.

В свое время был запущен российско-американский проект, в рамках которого в нескольких тюрьмах было усовершенствовано лечение туберкулеза с помощью современных средств (источником устойчивых штаммов являются тюрьмы и лагеря, причем в тюрьмах России довольно тяжелая ситуация с устойчивостью туберкулеза к антибиотикам), но, к сожалению, по политическим причинам он был свернут.

Михаил Сергеевич

При этом, как и говорится в докладе ВОЗ, одна из причин увеличения устойчивости болезней к антибиотикам — тотальная и систематическая практика не долечивания заболеваний среди населения всей планеты.

Другой фактор увеличения устойчивости бактерий к антибиотикам — это западная мода подкармливать скот маленькими дозами антибиотиков. Сейчас в Евросоюзе такую практику запретили, но вред, который она уже успела принести, по-видимому, колоссален.

Ведь патогены и у нас и у млекопитающих, которых разводят как скот, в общем, одинаковые. Но на фермах животные как раз таки контактируют с почвой, и патогены в них могут контактировать с теми самыми почвенными бактериями,которые выработали к ним устойчивость, что повышает и устойчивость вредных для нас патогенов.

Дальше оказывается, что производить антибиотики невыгодно большим фармацевтическим компаниям (маленькие вообще не потянут). Антибиотики пьют коротким курсом, к ним очень быстро появляется устойчивость — все это означает, что на рынке препарат будет недолго. Получается, что делать антибиотики попросту неприбыльно.

Что же касается, например, туберкулеза в нашей стране, который устойчив уже к большинству известных антибиотиков, то альтернатива антибиотикам может быть только одна.

Как в начале прошлого века -кумыс, горные курорты… И все. Конечно, биологи и медики пытаются что-то с этим делать, но оптимизма пока немного.

Главная страница