Сегодня удалось воспользоваться современными приемами молекулярной биологии, чтобы вернуться к некоторым классическим примерам из ранней истории генетики и переосмыслить их. Тот механизм, из-за которого одни горошины получались гладкими, а другие – морщинистыми, для Менделя оставался тайной; он считал, что есть лишь определенные признаки, подчиняющиеся законам наследования, которые он же и вывел. Однако теперь мы понимаем эту разницу в деталях на молекулярном уровне.

В 1990 году английские ученые обнаружили, что у гороха с морщинистыми зернами отсутствует один фермент, участвующий в переработке крахмала – углевода, запасаемого в семенах. Оказывается, что у гороха с морщинистыми семенами ген этого фермента не работает из-за мутации (в данном случае из-за интрузии ненужного фрагмента ДНК в середине гена). Поскольку в результате этой мутации морщинистые горошины содержат меньше крахмала и больше сахара, они быстрее теряют воду при созревании. Однако внешняя оболочка семени не сжимается при такой потере воды (и сокращении объема самого семени). Поэтому семя покрывается характерными морщинами – оно становится слишком маленьким для своей оболочки.

В 1966 году в Колд-Спринг-Харборе состоялся симпозиум, посвященный генетическому коду. Возникло ощущение, что мы практически у цели: код взломан, мы в общих чертах понимаем, как ДНК управляет биологическими процессами через кодируемые ею белки. Некоторые представители старой гвардии думали, что пора уже не ограничиваться изучением гена как такового. Френсис Крик решил перейти к работе в сфере нейробиологии; он никогда не пасовал перед масштабными проблемами и очень хотел выяснить, как именно работает человеческий мозг. Сидней Бреннер заинтересовался биологией развития и сконцентрировался на изучении примитивного червя-нематоды, считая, что именно столь простой организм лучше всего подходит для опытов, которые позволят ученым прояснить взаимосвязи между генами и механизмами развития. Сегодня «червь» – именно под таким названием он известен в профессиональной среде – действительно помог понять многие вещи, связанные со «сборкой» организмов. Вклад «червя» в науку был оценен Нобелевским комитетом в 2002 году, когда Сидней Бреннер и двое давнишних исследователей «червя» – Джон Салстон из Кембриджа и Боб Хорвиц из Массачусетского технологического института – были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Однако большинство ученых, стоявших в свое время у истоков исследований ДНК, по-прежнему пытались выявить базовые механизмы работы генов. Почему количество одних белков во много раз больше, чем других? Многие гены включаются лишь в конкретных клетках или в определенный период жизни клетки; как обеспечивается такое срабатывание? Например, мышечная клетка кардинально отличается от печеночной как функционально, так и внешне (под микроскопом). Такое клеточное многообразие и дифференцировка связаны с изменениями в экспрессии генов; в сущности, в мышечных и печеночных клетках синтезируются разные наборы белков. Простейший способ синтезировать разные белки – регулировать, какие именно белки будут транскрибироваться в каждой клетке. Следовательно, некоторые белки, именуемые «белками общеклеточных функций» (они необходимы для работы клетки как таковой – например, обеспечивают репликацию ДНК), продуцируются во всех клетках. Кроме того, некоторые гены включаются в конкретные моменты в строго определенных клетках, продуцируя при этом нужные белки. Здесь можно поговорить о развитии – процессе, при котором из единственной оплодотворенной яйцеклетки вырастает сложно устроенный взрослый человек.