Гены в постгеномную эру

Гриффитс П.Э., Штотц К.

Английский оригинал публикации
Опубликовано в Theoretical Medicine and Bioethics, 27(6).

Краткое содержание

Мы выделяем три существенно отличающихся понятия гена - "инструментальный", "номинальный", и "постгеномный". Инструментальный ген критически важен для проведения и интерпретации экспериментов, в которых отношения между генотипом и фенотипом исследуются посредством скрещивания организмов или непосредственно молекул нуклеиновой кислоты. Кроме того, он теоретически важен для построения таких дисциплин как количественная и популяционная генетика. Номинальный ген представляет собой критически значимый практический инструмент, способствующий поддержанию взаимопонимания в среде ученых-биологов в широком диапазоне областей, обусловленных добротно выделяемыми последовательностями нуклеотидов, но подобное представление не обеспечивает воплощения основных теоретических установлений в структуру или функцию генома. Постгеномный ген воплощает продолжающую свое развитие тенденцию понимания способности генной структуры поддерживать генную функцию, но только содержа уже редуцированную картину гена в качестве структурной единицы. Это последнее понятие гена и оказывается смелым вызовом обычным моделям отношений и между структурой и функцией генома, и между генотипом и фенотипом.

Ключевые слова: определение гена; концепция гена; постгеномика; история генетики; концептуальное изменение

Содержание

Огл. Введение

Современная биология наделяет "ген" несколькими отличающимися значениями. Кроме этого, последовательности ДНК представляют собой гены в одном общепризнанном смысле такого понятия, но не являются генами в другом общепризнанном смысле. В настоящей статье мы подчеркнем три важные обозначаемые понятием "ген" сущности:

Даже сегодня множество генов обозначают то, что представлялось в подобном качестве еще в первый период развития генетики, а именно факторы, свойственные модели передачи наследственного фенотипа или популяционной генетической модели изменения популяции. Роль "генов" в таких моделях родственна роли центров тяжести при вычислении эффектов приложения физических сил в массивных телах. Мы называем их "инструментальные" гены (Следуя Фальку 1986).

Множество формальных имен генов, такие как звуковой еж (sonic hedgehog, shh), относятся к определенным последовательностям ДНК, атрибутированным в качестве генов по причине их подобия последовательностям, представлявшим собой главный предмет внимания биологов, открывших функции ДНК в период с середины 1950-ых до 1970-ых годов. В силу этого мы определяем подобные последовательности ДНК как "номинальные" гены (следуя Бьюриану, 2004). Многие, но не все инструментальные гены соответствуют номинальным молекулярным генам (и заимствуют отсюда свои названия), и многие, но не все номинальные молекулярные гены соответствуют инструментальным генам.

Наконец, некоторые гены, представляющие собой коллекции элементов ДНК, действующие в качестве шаблонов для синтеза генетических продуктов и игравшие роль генов в представлениях начальной молекулярной биологии, не представляют собой "номинальные" гены, потому что способ, используемый ДНК в производстве соответствующих генных продуктов, не соответствует традиционному стереотипу. Во многих подобных сложных случаях транскрипции генома выделяемые последовательности ДНК могут атрибутироваться различными, равно легитимными способами, формируя разного рода ген или гены с различными границами. Поскольку "постгеномная эра", накопившая огромные сведения о последовательностях, биоинформатике и другом инструментарии исследований, существенно облегчила анализ таких сложных случаев, мы назовем их "постгеномными" молекулярными генами.

Трудности употребления понятия "ген" обусловлены особенностями его продолжительного становления. Недавние открытия ряда новых явлений потребовали обновить концепции гена, причем обязательно не устраняя предшествующие концепции, часто остающиеся лучшим способом интерпретации породивших их классов генетических явлений. В результате и появляется факт сосуществования многочисленных концепций гена. Мы вкратце обрисуем данную проблему в следующем разделе.

В третьем разделе нашей работы мы обсудим ряд проблем того, что же в конвенциональном представлении означают и за что же отвечают постгеномные молекулярные гены. Мы определим, что наиболее общее представление о молекулярном гене можно отнести к одному из представлений определяющих и гены, и содержащуюся в них "генетическую информацию", видящем их конституирующимися на протяжении развития, что и превращает ген в гибкую, контекстно-зависимую сущность. Так гены оказываются "возможностями, открытыми перед воздействием на ваш геном". Классические молекулярные гены остаются при этом всего лишь особым случаем подобной более общей концепции.

Наш окончательный ответ на вопрос, "что такое ген", содержится именно в таком общем, постгеномном видении молекулярного гена, дополненным напоминанием о невозможности обходиться без старшего, инструментального гена, и подтверждением практического значения номинального гена.

Огл. Эволюция концепции гена

"Классическая генетика"[1] наделяла ген двойной идентичностью (Фальк 1986, 2000). Ген понимался физической единицей наследственности. Но гены также обеспечивали передачу изменчивости, позволяющую предсказывать фенотип потомства в зависимости от фенотипа родителей. Последнее и составило более позднюю концепцию гена, применяемую генетиками в реальных научных исследованиях. Как писал в своей Нобелевской лекции T. H. Морган, «Генетики не пришли к общему мнению о том, чем же являются гены - реальны они или просто фиктивны - поскольку на уровне проведения генетических экспериментов отнесение гена как к гипотетической единице, так и к материальной частице не вносит никакого различия» (1933, приводится у Фалька 1986, 148). Как подчеркивается в работах последних лет, о классической генетике невозможно думать как о простой теории наследственности, воплощенной в Законах Менделя и их более поздних усовершенствованных модификациях (Уотерс 2004; Фальк, в печати). Напротив, теория наследственности смогла стать тем инструментом познания, с помощью чего генетики смогли изучить широкий круг биологических проблем. "Генетический анализ" конкретных фенотипов, идентификация связанных с этими фенотипами участков генетического кода, наборов аллелей на каждом участке, сцепок и эпистазов между участками, и отношений доминирования аллелей позволило собрать информацию, относящуюся к более общим проблемам механизмов наследственности, развития и физиологической функции. Цели генетического анализа не ограничились проверкой теории гена, но и дополнились получением ответов на другие биологические проблемы, вызванные принятием данной теории, и помогли в разработке правдивых прогнозов результатов тщательно проводимой гибридизации (детальная реконструкция у Уотерса, 2004). Стиль исследований классической генетики поэтому напоминал известную данную Томасом Куном оценку "нормальной науки" как деятельности, превращающей мир в соответствующий парадигме (Кун, 1962). Например, Рафаэл Фальк (1986, 141-145) анализировал случай иного истолкования ранних, подвергающих сомнению "чистоту гамет", результатов (теории, что аллель не модифицируется аллелью, находящейся с ней на одном участке кода), предпринятого ради совместимости с подобной общепринятой концепцией.

Сильная степень индивидуальности количественных характеристик типа роста и веса являлась существенной проблемой ранней генетики, поскольку выделенные Менделем отношения наследования допускали появление только дискретных значений. Однако уже в 1918 году Р.А. Фишер показал, что статистические процедуры, исследующие корреляции между фенотипами, интерпретируются в Менделевском смысле. Количественные особенности понимаются результирующим эффектом большого числа генов, каждому из которых присуще одинаковое влияние на изменение свойств. То есть отношение генетиков к подобным постулируемым генам оказалось очевидно инструментальным.

Мишель Моранж указывал, что «Молекулярная биология родилась, когда генетики, более не удовлетворенные квазиабстрактным пониманием роли генов, сосредоточились на проблеме природы генов и механизма их действия» (Моранж 1998, 2). Герман Дж. Мюллер с достаточной ясностью раскрыл природу постулируемого физического гена. Возможность объяснения наследственности можно свести только к его способности автокатализа (самовоспроизводства). От него требуется способность и гетерокатализа - воспроизводства нечто отличного от него по структуре, что единственно объясняет проявление генетических различий у различных фенотипов. Наконец, он нуждается в мутируемости - способности изменения своей структуры - для создания наследственных изменений, благодаря которым возможен естественный отбор. Исследования физической природы гена, начало чему положило применение Мюллером и другими исследователями рентгеновского метода мутагенеза для оценки размеров генетического охвата (genetic target), означали важный эпистемологический прогресс генетики. Поскольку целью генетического анализа являлось исследование фенотипов в соизмерении рассматриваемых генов и их свойств, то сомнение в основных принципах теории гена могло лишь приводить к интеллектуальному параличу. Картина наследственности, нарушавшая, казалось бы, основные принципы теории Менделя, или требовала приспособления этих предположений к дальнейшему генетическому анализу, или адаптации посредством таких выдуманных факторов как "проницаемость" или "экспрессивность", или уже их отстранения как аномалии. Напротив, изучение генов как физических объектов предоставило возможность получения здравых, независимых свидетельств, отрицающих даже самые фундаментальные предположения Менделя. Ряд свойств гена, ранее понимаемых определяющими, превратились в требующие проверки и ожидающие потенциального исключения.

До 1950-х годов наиболее непосредственный доступ к гену как к физическому объекту обеспечивало изучение генетического сцепления. Представление о замкнутом совместном нахождении генов в хромосоме являлось очевидным следствием хромосомной теории наследственности, вряд ли допускающем отделение посредством перехода от хромосомы к хромосоме в мейозе, и, следовательно, говорило об их вероятном совместном наследовании. Коэффициенты генетического сцепления между участками генетического кода, вычисленные по результатам экспериментов по размножению, позволили создать карты генетического сцепления. Открытие гигантских, полигенных (в оригинале - polytenic, перев.) хромосом в слюнных гландах дрозофилы позволило подобным картам сцепления коррелировать с наблюдаемыми образцами объединения в таких хромосомах. Изменения в связях сцепления убедительно интерпретировались как результаты инверсий и перемещений долей хромосом. Эпистемологический результат этого состоял в возможности использования для идентификации гена двух различных критериев (а) вызываемых им фенотипических отличий и (б) как специфического участка хромосомы, выявленного анализом сцепления. Последнее обусловило открытие "позиционных эффектов", в которых изменение положения гена в хромосоме изменяло его влияние на фенотип. Для выдающегося генетика Ричарда Голдшмидта позиционные эффекты стали средствами противодействия непосредственно "теории гена".

Классические генетики различали мутации, в которых ген меняет его собственную природу, и позиционные эффекты, когда идентичный ген обуславливает различные проявления из-за его положения на хромосоме. Даже их весьма высокая операциональная отличимость - мутации не сопровождаются заметными изменениями в хромосоме или изменениями в отношениях сцепления - не вынудила Голдшмидта признать соответствие такого операционального отличия значимому биологическому отличию. Мутации, как он утверждал, на фоне зависимости позиционных эффектов от больших изменений структуры хромосомы, мало что меняют в структуре хромосомы. Опытные данные прямо не свидетельствуют в пользу идеи образования хромосомы из дискретных элементов по имени "гены", или в пользу существования принципиального отличия между изменением в одном из подобных элементов и большим изменением в сегменте хромосомы. Предложение Голдшмидта заменить дискретные гены непрерывной хромосомой с иерархической физической структурой не нашло поддержки у других генетиков (Дитрих 2000; Дитрих 2000). Но все это показывает направленность, для которой наличие несколько "эпистемологических подходов" к гену делает возможным применение результатов, полученных посредством одного метода исследования к результатам, полученным посредством другого метода.

Работа Сеймура Бензера, вызвавшая к жизни "неоклассическую" (Портайн, 1993) или "классически молекулярную" (Нейман-Хелд, 1998) концепцию гена, обеспечила успешное использование нового взгляда на ген для отклонения некоторых предположений классической теории. Цис-транс или "дополняющий" тест служил в классическом методе для различения мутации в единственном гене от мутаций в двух различных генах. Большинство мутаций рецессивны для гетерозигот. Следовательно, если потомство получает мутантную аллель одного из генов одного из родителей и мутантную аллель второго гена от второго родителя, это означает и возможность получения нормальной аллели второго гена от первого родителя и нормальной аллели первого гена от второго родителя. В результате потомство остается фенотипически нормальным. Если же происходит одновременная мутация в единственном гене, то потомство получает две мутантных копии гена от каждого родителя, где каждый будет содержать мутацию. Поэтому потомство окажется фенотипически мутантным. Цис-транс тест предполагает, что перекомбинация - соединение аллелей от двух соответствующих хромосом родителя в единственной хромосоме потомства в результате перекрещивания в период мейоза - представляет собой процесс, рекомбинирующий гены целиком. Однако если рекомбинация протекает в пределах гена, таким образом, чтобы часть гена из одной хромосомы соединяется с частью этого же самого гена из другой гомологичной хромосомы, то цис-транс тест может приводить к ошибке. Внутригенная рекомбинация допускает исправление до нормальной копии материала от двух мутантных копий. Очевидно, что такое происходит в весьма незначительной части случаев. На протяжении поздних 1950-х, когда использование бактериофага (бактериальных вирусов), представляло собой важную в ранней молекулярной биологии модель организма, Бензер сумел создать наделенный высокой разрешающей способностью аналог цис-транс теста (подробнее см., например, в Хольмс 2000), с помощью чего систематически выделять внутригенную рекомбинацию. Его работа продемонстрировала, что простой классический ген представляет собой линейный ряд участков, на которых могут происходить независимые события мутации и рекомбинации. Бензер предложил заменить традиционное понятие "гена" тремя более определенными понятиями, "мутон", "рекон" и "цистрон" ('muton', 'recon', и 'cistron') - обозначающими единицы мутации, рекомбинации, и генетической функции, определяемой посредством цис-транс теста.

Работа Бензера, возможно, могла пониматься доказательством Голдшмидт-подобного скептицизма в части разделения хромосомы на дискретные гены. Взамен этому, с геном был идентифицирован лишь цистрон, а другие предложенные генетические единицы не нашли признания. Одной из причин подобной реакции оказалась адекватность химической модели гена, благодаря Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону и др. (Олби 1974), обеспечившим естественную интерпретацию результатов Бензера. Единицей мутации и рекомбинации оказался единичный нуклеотид, одновременно с соотнесением цистрона с рядом нуклеотидов, вовлеченных в синтез единственного генного продукта посредством линейных соответствий между ДНК и РНК и между РНК и белком. В 1960-ых с разгадкой генетического кода и основных процессов транскрипции и трансляции инструментальные и физические представления о гене, казалось, пунктуально совместились в единственной, досконально определенной сущности - классическом молекулярном гене. Функциональная роль гена сузилась при этом до способствования фенотипу посредством гетерокаталитического синтеза биомолекулы. Автокаталитический синтез копий гена в большей степени является функцией молекулы ДНК (хромосомы) в целом, мутация и рекомбинация - в большей степени оказываются функцией отдельных нуклеотидов ДНК. Такая конкретная функциональная роль предназначалась особенной физической структуре - некоей "открытой читающей рамке" ("open reading frame", ORF) - последовательности ДНК, начинающейся с начального кодона и оканчивающейся стоповым кодоном. Сейчас прежде всего именно эти последовательности формально понимаются в качестве генов - последовательности, о которых либо уже известно, либо подозревается, что они играют функциональную роль молекулярного гена и который обладают характеристикой структуры ORF с прилегающими регулирующими элементами, наподобие "коробочек TATA" (TATA box) - фрагмента, обязательного для факторов транскрипции. Ричард Бериан описал их в качестве "номинальных генов", выражением, передающем следующие представления, принципы которых в существенной мере разделяются и нами: «Использование содержащих нуклеотидные последовательности источников данных можно назвать не подлежащим сомнению. Кодирование как часть подобного процесса представляет собой определенное использование генных конструкций, на основе чего можно идентифицировать различные гены и подсчитывать число генов в данном геноме. … я определяю выбираемые таким способом гены номинальными генами. Превосходная возможность анализа моей аргументации, указывающей на полезность номинальных генов в качестве рабочего инструмента, заключается в основанности нашего понимания на нуклеотидных последовательностях, притом, что номинальные гены не обеспечивают, и, вероятно, не обеспечат, выбора всех только или точно генов, предназначенных для поддержания множества иных форм генетической активности». (Бериан 2004, 64-5)

Первостепенное значение гена в молекулярной биологии выражено посредством "образа генетического продукта ДНК"[2] . Первоначально на центральное эпистемологическое значение линейного соответствия между молекулами в молекулярной биологии указал Кеннет К. Уотерс (1990; 1994; 2000). Линейное соответствие между молекулами первостепенно важно для получения в биологии возможности идентификации и манипуляции данными молекулами, посредством целого куста технологий, таких, если привести чисто случайную выборку, как цисДНК (cDNA) библиотеки, микромножества и РНК интерференция. Линейное соответствие можно назвать сердцевиной молекулярной концепции гена. Молекулярная концепция гена представляет собой род схемы, использующей линейное соответствие элементов в некоторой интересующей молекуле для выбора определенной последовательности нуклеотидов ДНК как гена для данной молекулы. Например, наложение генов представляет собой общее явление как для генома прокариотов, так и эукариотов. Тогда именно отношения линейного соответствия между двумя наборами и двумя различными генетическими продуктами отличают набор нуклеотидов, составивших один ген, от набора, составившего второй. Когда воспроизводится два существенно отличающихся продукта, биологи характеризуют последовательность как два налагающихся номинальных гена. Однако в случае подобия продуктов они обычно расцениваются как альтернативно соединенные продукты единственного номинального гена (Альбертс и др. 2002, 438; 1994, 457). В то же время последнее не лишает оснований важнейшее представление Уотерса, действительно допуская, что предмет более сложен, чем это допускает формальная модель генной концепции, о чем у нас и пойдет речь ниже.

Данная Уотерсом оценка эпистемологической структуры молекулярной биологии вскрывает и другие столь же приемлемые в качестве гена принципы. Традиционно "экзон" понимался транслируемым в белок фрагментом эукариотного гена. Однако все больше экзон определяется как сегмент эукариотного гена, выполняющим подобное действие посредством посттранскрипционной обработки, выстраивающей часть зрелой мРНК. Обратившись в начале 2005 года к поиску в портале Гугл определений "экзона" мы получили 26 вариантов, шестнадцать из которых сводили экзон к кодированию последовательностей[3] , пять допускали их принадлежность к нетранслируемым областям гена (UTRs)[4] , и пять не проясняли эту особенность. Подобное различие весьма многозначительно. Традиционное определение не видело смысла в различении экзонов в нетранслируемой области с обоих концов эукариотного гена, и в 2005 было всё еще находились биологи, расценивавшее такое различение как несоответствующее отождествление. Также вряд ли имело бы смысл различение экзонов в последовательностях, расшифровывающихся как РНК и никогда не дающих начало белку. Однако с открытием биологами новых классов функциональных РНК, и с возрастанием интереса к регулятивной роли альтернативной стыковки (splicing) нетранслируемых областей изменилось и значение "экзона". Если рассматривать принцип "экзона" в духе проведенного Уотерсом анализа молекулярной концепции гена, то такое изменение вполне ожидаемо. Подобно тому, как молекулярный ген представляет собой множество нуклеотидов ДНК, соотносящихся с генетическим продуктом, интересным при любом изменении предмета исследования, также и экзоны гена представляют собой множество взаимосвязанных нуклеотидов, создающих генный продукт, становящийся предметом исследования. В силу веса той части научного сообщества, чей интерес в большей степени обращен на посттранскрипционную обработку мРНК, чем на (если бы любой) способный образоваться посттрансляционный генетический продукт, и принцип экзона допускает только предсказываемую подобным анализом возможность трансформации.

Классическая молекулярная концепция гена явилась продуктом в высшей степени успешной попытки идентификации физической основы инструментального гена. Однако удаление инструментального гена просто невозможно, поскольку данное понятие встроено в биологическую и теорию и практику, причем посредством решений, которые были бы искусственно и бесполезно ограничены при замене инструментального на молекулярный принцип. Наиболее наглядным примером, рожденным благодаря "эволюционному принципу гена" служит знаменитая аргументация Джорджа К. Вильямса (1966) в поддержку обобщенного инструментального принципа гена. Служащая сердцевиной нео-дарвинистской эволюционной теории популяционная генетика предполагает, что фенотипические различия, благодаря чему действие отбора проявляется в индивидах, наделены и различными аллелями при разных Менделевских положениях, и что изменение с течением времени в построении популяции полностью отражается в изменениях соотношения различных аллелей по каждому такому положению (то есть не трудно обобщить подобную теорию, перекрыв и другие генетические системы, такие как материальное наследование митохондриальных генов или случайно-диплоидных (haplo-diploid) систем, отличающихся мужским и женским числом хромосом, что мы опускаем для простоты). Тогда, следовательно, в пределах популяционной генетики и теории эволюции ген представляет собой нечто, определяющее собой фенотипическое различие и проявляющееся подобно Менделевской аллели. Следовательно, как пишет Вильямс, "понятие гена используется мною для обозначения "нечто отделяющегося и рекомбинирующегося с отличающей его частотой"" (1966, 24). Критически важное свойство эволюционного гена заключено не в его способности кодировать белок, но представлять собой сегмент рекомбинации - сегмент хромосомы, регулярно рекомбинируемый с другими сегментами в мейозе, и который достаточно короток, чтобы пережить, не утрачивая качества действия целостного элемента, достаточное число эпизодов мейоза, (см. осторожный анализ в Докинс 1982, 86-91). Поскольку единственной действительно неделимая единицей рекомбинации остается простой нуклеотид, единство эволюционного гена - это предмет квалификации, но не никакое не препятствие для использования эволюционного принципа гена в популяционной биологии.

Множество участков хромосом, проявляющих себя как Менделевские аллели, и, следовательно, являющихся эволюционными генами, не представляют собой номинальных генов. Недешифрируемые регулирующие зоны, такие как зоны "энхансера" (сигнальная последовательность нуклеотидов ДНК, усиливающая транскрипцию гена с данного промотора) и "блокиратора" (silencer), связывающие действующие на гены факторы транскрипции, фиксируются одновременно тысячами базисных пар, проявляющихся как отдельные Менделевские аллели и открытых для действия естественного отбора. Даже изолирующие области, затрагивающие выраженность гена посредством физически обособленных друг от друга генов и регулирующих элементов, представляют собой потенциальные эволюционные гены. От любой адекватной эволюционной генетики требуется уделять внимание всем ДНК-зависимым наследственным признакам жизнеспособности. Ограничение элементов эволюционной генетики пределами кодирующих последовательностей или содержащих кодирующие последовательности неделимых модулей и дополняющих их регулирующих зон, лишают адекватности теорию, объясняющую эволюционные изменения. Ряд эволюционных генов, одновременно не являющихся номинальными молекулярными генами, наделены их собственной "эгоистической" (Докинс, 1976) эволюционной динамикой и основывающемся на ней распознаванием селекции. Данная позиция сформулирована Ричардом Докинсом благодаря обсуждению с молекулярным биологом Гантэром Стентом, возражавшим против данного Вильямсом определения гена (Стент 1977). Конечно, трудно возразить против позитивной роли молекулярной биологии для понимания генетики, поскольку как может определение гена не ссылаться на данные представления? Однако, как утверждает Докинс, подобное возможно, поскольку биологическая теория предназначила исходному Менделевскому гену играть несколько ролей (как это уже наблюдалось нами в Бензеровском разделении единиц мутации, рекомбинации и функции), и развитие биологического знания показало, что исполнителями этих ролей не всегда оказываются одни и те же модули (1982, 85-86). Модуль генетической функции не всегда оказывается модулем генетической эволюции[5] .

Вряд ли требуется обращение к популяционной генетике для выделения "генов", не представляющих собой номинальных генов. В генетике продолжает использоваться классическая генетическая методика идентификации участков хромосомы, в которой могут располагаться номинальные гены. Даже когда очевидная задача подобных исследований заключается в идентификации номинальных генов, то и здесь, для выполнения подобной работы, фактически используется классическое, инструментальное представление о гене. Отсюда можно думать, что факт аккуратности в подобного рода работе, освобожденной от возможных ошибок эксперимента или его оценки, обеспечит локализацию предполагаемого "гена", не соотносящегося с молекулярным геном, но связанного с некоторыми иными функциональными элементами ДНК, такими как, в частности, не транскрибируемые регулирующие сегменты. Марсель Вебер, тщательно сопоставив Менделевские и молекулярные локусы дрозофилы, утверждает, что "даже притом, что классическое понятие гена долго время выражалось только теоретически, оно продолжает использоваться в экспериментальной практике и в настоящее время" (Вебер 2004, 223). Рассмотрим, к примеру, генетическое картрирование в некоторой хромосомной зоне "гена, отвечающего" за психиатрическое расстройство. Очевидно, что одним способом интерпретации подобной карты является предсказание возможности обнаружения последовательности, прямо кодирующей белок или функциональную РНК - номинальный ген - именно в данном местоположении. Но равным образом правильно интерпретировать эту карту в качестве свидетельства о нечто из данного местоположения, формирующего наследуемые признаки заболевания. Однако факт нереализуемости возможной ассоциации номинального гена с данным местоположением не создает собой почвы для переоценки всей проведенной перед этим работы. Понятие инструментального гена вполне действенно и адекватно.

Огл. Эпигенезис генетической информации

Мы сказали в предыдущем разделе, что проведенный Уотерсом анализ классической концепции молекулярного гена основан на глубоком понимании эпистемологии молекулярной биологии. Но при этом мы совершенно не предполагаем, что последнее обеспечивает действительно адекватный анализ современного молекулярного гена. Согласно Уотерсу он представляет собой ясный и однозначный способ понимания генов на молекулярном уровне, а именно как "некий ген g для линейной последовательности l в продукте p, синтезированном в клеточном контексте c" (2000, 544). Он выделяет клеточные условия как участвующие в процессе оформления гена (gene expression), но обозначает последовательность ДНК как обладающую "специальным детерминирующим значением в силу того, что отличия в линейных структурах между различными синтезируемыми в клетке или клеточных структурах полипептидами, порождаются действительными отличиями в линейных структурах, выражаемых сегментами ДНК, но не отличиями во множестве прочих причинных реализаторов, значимых для воспроизводства полипептида" (2000, 543). В данном разделе мы высказываем аргументы, опровергающие тезис Уотерса о том, что линейная последовательность генетических продуктов эукариотов редко специфицируется либо определяется всего лишь присущей для нее последовательностью ДНК. Против представлений Уотерса[6] свидетельствует довольно значительное число выражающих человеческий геном и участвующих и в альтернативных соединениях форм, равно как и все иные новые особенные транскрипции, исключающие сводимость к каноническим формам транскрипции. Поскольку различные последовательности генетических продуктов являются производными простой последовательности ДНК, то механизм регулирования генетической выражаемости обязан предоставлять и дополнительные данные о характере последовательности. Важнейшие операторы этих механизмов, протеины и функциональные РНК, вносят в геном характеризующие окружение данные, вызывая последствия, значимые для выбора последовательности, выполнения операций, и, в исключительном случае, для воспроизводства последовательности. Поскольку подобные механизмы селекции и воспроизводства определяются только в случае, если конкретная последовательность ДНК способна воспроизводить генетический продукт, то присвоение исключительного статуса "гена" только последовательности ДНК оказывается связано с клеточным и более широким контекстом.

Мы хотели бы предложить, что гены, согласно современной молекулярной биологии, не представляют собой прямо структурно определяемые сущности, или даже смешанные функционально-структурные сущности, определяемые в смысле представленного выше представления Уотерса. Взамен, гены представляют собой "вещи воспроизводства генома организмом": они представляют собой способы, посредством которых клетки используют доступные стандартные ресурсы для создания биомолекул, нужных им в специфических обстоятельствах и в специфическое время (Штотц, Бостанци и Гриффитс, 2006). Одна и та же последовательность ДНК потенциально способна формировать большое количество различных генетических продуктов и потребность в редком продукте требует сборки новых последовательностей мРНК. Следовательно, информация для продукта не просто кодируется в последовательности ДНК, но требует прочтения в ту последовательность механизмами, находящимися за пределами непосредственно этой последовательности. Определенные кодирующие последовательности, плюс регулирующие и интронные (незначащий участок гена, транскрипт которого удаляется из мРНК-предшественника при образовании зрелой мРНК - перев.) последовательности обслуживаются транскрипционными, стыкующими и редактирующими факторами (протеинов и функциональных РНК), в свою очередь вызванными специфическими сигналами, исходящими из среды. Регулирующие механизмы определяют не только условие транскрибированности последовательности, но и моменты начала и конца транскрипции, число уже проведенных над данной последовательностью транскрипций, конкретных конфигураций соединения кодовых и некодовых участков, как и в каком порядке следует выполнить реассемблирование оставшихся кодовых последовательностей, какие нуклеотиды будут заменены, удалены или вставлены, и если это предстоит, то как будет транскрибироваться остающаяся последовательность. Многие из подобных механизмов просто не производят альтернативные протеин-кодирующие транскрипты. Последовательность может транскрибироваться в несколько параллельных, кодирующих и некодирующих транскриптов. Интерактивно регулирующие генетическое выражение факторы довольно далеки от простых исходных условий или поддерживающего окружения; скорее их следует видеть партнером генетической информации, поскольку они ко-специфичны линейным последовательностям генетического продукта совместно с предназначенностью последовательности ДНК. Сети геномной регуляции, включающие несколько разных сортов генетических продуктов и инструктивных ресурсов среды окружения, формируют диапазон продуктов гена посредством селективного использования содержащейся в нуклеотидной последовательности информации, и, более радикально, создания информации нуклеотидной последовательности.

Кратко это общее положение можно экземплифицировать описанием некоторых из подобных механизмов посредством приведения примеров[7] . Для эукариотов последовательность ДНК транскрибируется в РНК пред-посредник (pre-messenger) из которого, посредством вырезания больших, называемых интронами, некодирующих последовательностей, производится, путем стыковки сохраненных, главным образом, но не всегда, кодирующих последовательностей, называемых экзонами, окончательный транскрипт РНК. Биологи говорят здесь об альтернативной цис-стыковке в том случае, когда в завершение процесса вырезки и стыковки альтернативных экзонов воспроизводится более чем один зрелый транскрипт РНК[8] . Рядом с подобными каноническими вариантами стыковки геном воспроизводит значительное разнообразие транскриптов, не допускающих столь легкую атрибутацию в качестве одиночного номинального гена. Некоторые транскрипты образованы из экзонов смежных номинальных генов, которые "со-транскрибированы" для воспроизводства единственного пре-мРНК (Коммьюни и др., 2001). Cо-транскрипция также может происходить между геном и смежным "псевдогеном", наделяя последний способностью к обеспечению части кодирующей последовательности (Файнта 2000 и Зафиропулос 2002). Альтернативные генные продукты способны воспроизводиться и из так называемых "налагающихся генов" (Блюменталь и др. 2002). Еще не так давно полагали, что транскрибируется только одна цепочка ДНК, но фактически клеточные машины одновременно читают ДНК вперед и назад, производя при этом как различные, так и согласованные (комплиментарные) продукты (Коэлхо и др. 2002). Последний случай прочтения в точности той же самой последовательности в обратном порядке может воплощаться в некотором антисмысловом транскрипте, наделенном регулирующей функцией, реализующейся посредством стыковки с комплиментарным ему транскриптом. Если два протеина воспроизводятся налагающимися генами, то уровень отличающего их несходства определяется степенью наложения кодирующих последовательностей, и кроме того, тем, считывала ли эти раздельные последовательности та же самая считывающая рамка. Он представляет собой именно тот нуклеотид, чтение которого начинается с определения содержащихся в последовательности ДНК кодонов. Называемое "сдвигом рамки" (frameshift - сдвиг рамки генетического кода) начало обособленного нуклеотида можно обозначить феноменом, сходным с тем, что можно сделать с примером следующего английского предложения: когда "A gene is a flexible entity" можно превратить в "Age nei saf lex ibl een tit y". Но в отличие от буквенных последовательностей последовательность ДНК всегда образована значимыми "словами" (кодонами), какие бы обстоятельства не сопровождали начало чтения. Это означает, что из одной и той же последовательности могут быть считаны весьма различные продукты просто в силу вызванного неким нуклеотидом сдвига рамки. Так же, как и альтернативные транскрипции последовательности ДНК, так и многократные одновременные транскрипции обуславливаются либо параллельной обработкой функциональных некодирующих РНК (таких как микроРНК) из интронных зон начальных транскриптов. Эти РНК могут участвовать в регулировании кодового транскрипта этого же самого гена. Относительно всех упомянутых выше случаев справедливо полагать, что избирательное использование нуклеотидных последовательностей посредством целого набора транскрипционных и посттранскрипционных механизмов определяет или, по крайней мере, со-определяет линейную последовательность окончательного продукта.

В следующих случаях линейная последовательность не отражена в последовательности ДНК вообще, но должна создаваться с помощью разнообразия посттранскрипционных процессов. Биологи говорят о транс-стыковке в случае образования окончательного мРНК транскрипта из двух или более независимо транскрибируемых пре-мРНК. В то время как префикс транс допускает, что данные пре-мРНК производятся из далеких друг от друга последовательностей ДНК, это не всегда так. Фактически, таким способом могут быть состыкованы вместе две копии той же самой последовательности, включающие множественные копии тех же самых экзонов или обратный порядок некоторых экзонов в окончательном транскрипте. В некоторых случаях каждый альтернативный экзон напоминает его собственный активатор, что обуславливает его индивидуальное выделение в окончательном транскрипте. Редактирование РНК представляет собой другой механизм модификации, позволяющий существенно диверсифицировать "транскрибируемость" или "протеинируемость" (тотальное поощрение окончательных транскриптов или белков клетками организма). Принимая во внимание, что большинство других форм посттранскрипционной модификации мРНК (закупоривание, полиадениляция и цис-стыковка) подпадают под определение не утрачивающих соответствия кодирующей последовательности и генетического продукта (даже при выключении определенных кодирующих и некодирующих областей), то редактирование РНК в значительной степени нарушает это соответствие, изменяя первичную последовательность мРНК на протяжении или по окончании транскрипции. Последнее, через редактирование РНК, формирует "криптогенез", потенциально порождая, в зависимости от степени изменения смысла кодона, в котором происходит редактирование, радикальный эффект в окончательном продукте. При вероятности, как это позволяется организмами, множества механизмов редактирования РНК, тем не менее, они распределяются по трем принципиальным видам: сегментно-специфическая вставка либо удаление одного либо нескольких нуклеотидов, или нуклеотидная замена (цитидин-на-иридин и аденозин-на-инозин деаминация, иридин-на-цитидин трансаминация). (Грей, 2003). Другой довольно распространенный механизм разрушения колинеарности между последовательностью ДНК и конечным продуктом - нестандартная трансляция мРНК. Можно назвать три различающихся способа рекодирования трансляционными механизмами генетических сообщений - это сдвиг рамки, программное проскальзывание или пропуск, и переопределение кодона (Баранов и др. 2003). Хотя мы здесь опустим их описание, возможны и иные происходящие перед, в течении или по завершении окончательной транскрипции мРНК процессы, транслирующиеся в протеиновую последовательность или обрабатываемые в функциональной РНК. Отношения между ДНК и генетическим продуктом оказываются косвенными и опосредованными в той степени, никак не ожидаемой в момент формирования представлений об основных механизмах транскрипции и 1960-х годах. Рисунок 1 изображает один такой "постгеномный ген".

Рисунок 1. Пример "постгеномного" гена (линии обозначают интроны, квадратики обозначают экзоны).

Субъединица 1 респираторной цепочки NADH дегидразы кодируется геном nad1, который в митохондриальных геномах цветущих растений фрагментирован в пять сегментов кодирования, рассеянных по крайней мере на 40 Кб последовательности ДНК, перемежаясь с другими несвязанными кодирующими последовательностями. В пшенице (на рисунке) пять экзонов, совместно кодирующих полипептид из 325 аминокислот, требует одного цис-стыкующего случая (между экзонами b/c) и трех транс-стыкующих случаев (между экзонами a/b, c/d и d/e) для сборки открытой считывающей рамки. Вдобавок, необходимое редактирование РНК, включающее замену C на U, создает для считывающей рамки (ORF) инициирующий кодон. У некоторых мхов и млекопитающих считывающая рамка для NAD1 представляет собой непрерывную протяженность ядерной геномной ДНК. Наконец, в частности в пшенице, отдельная считывающая рамка для фермента матуразы кодируется в интронном начале экзона e (Чапделайн и Бонен 1991).

Предмет внимания последних поисков современной геномики порождает крайнюю редукцию представление о гене. Классическая молекулярная концепция гена покоилась на работах с ограниченным кругом организмов: прокариотов и бактериофагов. Последующие исследования, охватившие более широкий генетический диапазон, породили более широкий диапазон генетических продуктов, показывающий, что функциональная роль генов наполняется многообразными, крайне гибкими механизмами непосредственно уровня ДНК. Наше усовершенствованное понимание структуры и организации генетического материала способно «оставить нас со скорее абстрактным, открытым и обобщенным понятием гена» (Портайн 1993, 173), или как уже 20 назад предполагал Фальк, «Сегодня ген является […] некоей единицей, некоей долей, соответствующей некоей функции единицы, как определено потребностью индивидуального экспериментатора. Она ни дискретна […], ни непрерывна […], и при этом это не имеет постоянного местоположения […], ни четкой функции […], не даже постоянных последовательностей […], ни определенных границ». (Фальк 1986, 169) В свете присущего нам понимания структуры и функции генома можно услышать даже подтверждение доказанности Голдшмидтовской критики дискретности гена: «Дискретный ген все прошлое столетие определял мышление биологов. Но попытки обращения такого сложного понятия в дискретную физическую структуру с ясно определенными границами, всегда казались проблематичными, и ныне видятся обреченными на провал. Вместо этого ген превратился в гибкую сущность с границами, определенными комбинацией пространственной организации и местоположения, способностью определенно ответить на специфический набор клеточных сигналов, и отношениями между формой выражения и окончательным фенотипическим эффектом» (Дайллон 2003, 457). Ряд молекулярных биологов, понимающих, что концепции генной транскрипции или генетического выражения, вероятно не достаточны, чтобы захватить сложную архитектуру транскрибируемости многих эукариотов, предложили более общий понятие "геномной транскрипции", учитывающее интеграцию транскриптов РНК, содержащих выходящие за пределы канонических генов последовательности. Это представление не столь просто совместить с классической молекулярной концепцией гена, который в силу подобной перспективы становится похожим «на статистические пики в пределах более широкой картины выражения генома» (Файнта и Зафиропулос 2001, 160).

Прагматическую и технологическую причину склонности современных биологов рассматривать столь радикальные варианты скорее следует искать в том, что посыл автоматической идентификации гена и вынужденно и практически возвращает к очевидной семантической проблеме определения "гена", поскольку оказались очевидны ограничения чисто структурного, последовательностно-базируемого определения. В соответствии с одной из позиций, некоторый "возможный анализ, отталкивающийся от основного списка транскрибируемых зон генома, допускает, что прилагаемые усилия по оценке общего числа генов генома способны лишь дезориентировать и порождать неверную оценку. Эти усилия дезориентируются и материалом дискуссии, исходящей из посылки о большей полезности в смысле предмета оценки именно числа транскрипций. Также они численно неверны и потому, что такие оценки сильно смещены в сторону протеин-кодирующих транскриптов." (Кэмпа и др. 2004, 341). Недавний анализ сложности человеческой транскрибируемости свидетельствует в пользу данного представления. В одном из исследований показывается большое число событий транскрипции, 60% из которых вовлекают в рассматриваемые генетические зоны новые внешние транскрипционные единицы, и большинство вновь вовлекаемого открывают экзоны или экзонные изоформы известных генов. Данное исследование, обнаружило налагающуюся транскрипцию с позитивным или негативным совмещением в 60 % исследованных областей, плюс множество интронных транскрипционных фрагментов и интергенетических транскрипций. Если данные результаты корректны, то нельзя не признавать их влияния как на определение гена, так и на отношения между генотипом и фенотипом. (Капранов и др. 2005).

Огл. Заключение

Свое существование ген начал в качестве навязанной переменной, функционально определенной в Менделевской картине наследственности, и быстро получившей вторичную идентичность в качестве гипотетической материальной единицы. "Классическая молекулярная" концепция гена выражает результативную диалектику функциональной и структурной концепций гена, совмещающую, посредством простого определения, структуру и функцию. Дальнейшее изучение широкого диапазона и геномов, и генетических продуктов предполагает, что структурное основание, на котором зиждутся гено-подобные функции, может оказаться весьма широко. С подобной точки зрения необходимо, как минимум, выделять три смысла "гена":

1. Традиционный, инструментальный ген продолжает играть критически важную роль для построения и интерпретации широкого круга экспериментов, исследующих отношения между генотипом и фенотипом посредством получения биологических гибридов или прямо посредством гибридизации молекул нуклеиновых кислот. Он продолжает играть важную роль и в качестве основного положения таких научных дисциплин как количественная или популяционная генетика. Но при непрерывном и плодотворном сотрудничестве данных направлений биологии с исследованиями, опирающимися на молекулярную концепцию гена, сами попытки свести инструментальный ген к молекулярному гену оказываются неправильно понятым эпистемологическим значением инструментального гена [9] .

2. Номинальный молекулярный ген остается критически важным практическим инструментом, обеспечивающим, на основе четких нуклеотидных последовательностей, устойчивое взаимодействие ученых, работающих в разных областях биологии. Но это подразумевает ясное понимание научным сообществом условий, делающих последовательность требующим явности выражения геном. Против этого настойчиво возражал Томас Фогл (Фогл, 2001). Ссылающаяся на принцип цепочки концепция гена представляет собой нечто подобное стереотипу либо прототипу: цепочка отождествлена с геном в случае наличия достаточного числа генов с подобной структурой, т.е. если она содержит открытую считывающую рамку, наделена одним или большим числом промоторов, наделена одним или большим числом транскриптов, функционально ненамного отличающихся один от другого и т.д. Все это представляет собой более или менее описанные методы автоматического "генетического исследования", и по предположению Фогла, рабочая гипотеза гена не принципиальнее или определительнообразнее данного понимания. Всевозможные трудно сопоставимые друг с другом принципиально и теоретически "геноподобные" черты, остаются, скорее, различно и в различных случаях сопоставимыми в смысле сегментирования последовательности ДНК в довольно традиционно выглядящие "гены", иногда не связываемые, в целях сохранения функциональных, со структурными признаками (как в случаях транс-стыковок), в других случаях не сохраняющие функциональные признаки в угоду структурным (как в случае со-транскрипции гена и "псевдо-гена"). Следовательно, номинальный ген, оставаясь практически важным представлением, основывается на принципах, не конституирующих важнейшее теоретическое понимание структуры или функции генома.

3. Постгеномный молекулярный ген, воплощающий продолжающееся развитие понимания возможности геномных структур поддерживать геномные функции, однако вызывающий постоянную редукцию картины гена как структурной единицы. Методы, посредством которых мы идентифицируем и манипулируем биомолекулами, продолжают основываться на соотносимостях между данными молекулами и последовательностями ДНК, из которых транскрибированы их предшественники. В данном смысле геном определенно мыслится содержащим "образ" его продукта, даже если подобный "образ" искажен и фрактален, и даже если он оказывается всего лишь только одним фактором определения последовательности элементов в продукте (см. рисунок 1). Однако новое представление являет собой значимый вызов традиционным взглядам на отношение между генетической структурой и функцией, и, следовательно между генотипом и фенотипом. Мы позволим себе предположить, что адекватная всеобщая концепция молекулярного гена требует признания возможности определения генов посредством последовательности ДНК, что может использоваться в отдельных клеточном либо всеобщем контекстах, шире, чем в смысле просто структуры. Возможность определения генов всего лишь с помощью их структуры представляет собой пример частного случая подобной общей концепции. И действительно, как показывает рисунок 1, тот же самый ген (согласно существенному критерию приведения от общего наследственного гена и сохраняемой функции) может распознаваться посредством традиционного структурного критерия в одном организме и не узнаваться в другом. Следовательно, и о транскрибируемом более невозможно думать как о "предварительно реализованном" (preformed) в геноме. Вместо того, чтобы выводить транскрипты из их представленных в ДНК образов, сами подобные образы различаются в ДНК только при помощи транскриптов, используемых для воспроизводства широким спектром клеточных систем (напр., подобная концепция, см. Шнайдер и Герштейн 2003).

Мы также надеемся, что природа постгеномного гена свидетельствует в пользу представления о несводимости фенотипа к простому выражению генетической информации, но скорее вытекает из "осуществляющей развитие системы" (Ояма, Гриффитс и Грей 2001), охватывающей множество аспектов, традиционно определявшихся в качестве условий окружения, но мы не предполагаем именно здесь защищать это широчайшее понимание, и наши представления о концепции гена на этом не основываются.

Благодарности

Данная публикация основывается на работе, выполнявшейся для Национального Научного Фонда по гранту 0217567. Любые выраженные в данной публикации мнения, полученные данные, заключения или рекомендации, высказываемые ее авторами, не обязательно отражают взгляд Национального Научного Фонда. Работа Гриффитса над данной публикацией поддерживалась австралийским Федеральным исследовательским советом.

Огл. Литература

Alberts, B, D Bray, J Lewis, M Raff, K Roberts, and J.D Watson. The Molecular Biology of the Cell. 3 ed. New York and London: Garland, 1994.

———. Molecular Biology of the Cell. 4 ed. New York: Garland, 2002. Burian, Richard M. "Molecular Epigenesis, Molecular Pleiotropy, and Molecular Gene Definitions." History and Philosophy of the Life Sciences 26, no. 1 (2004): 59-80.

Chapdelaine, Y., and L. Bonen. "The Wheat Mitochondrial Gene for Subunit I of the Nadh Dehydrogenase Complex: A Trans-Splicing Model for This Gene-in-Pieces." Cell 65, no. 3 (1991): 465-72.

Dawkins, Richard. The Selfish Gene. Oxford: Oxford University Press, 1976.

Dawkins, Richard. The Extended Phenotype: The Long Reach of the Gene. San Francisco: Freeman, 1982.

Dietrich, Michael R. "From Hopeful Monsters to Homeotic Effects: Richard Goldschmidt's Integration of Development, Evolution and Genetics." American Zoologist 40 (2000): 738-47.

———. "The Problem of the Gene." Comptes Rendus de l'Acadйmie des Sciences - Series III - Sciences de la Vie 323, no. 12 (2000): 1139-46.

Dillon, Niall. "Positions, Please…" Nature 425 (2003): 457.

Falk, Raphael. "The Gene: A Concept in Tension." In The Concept of the Gene in Development and Evolution, edited by Peter Beurton, Raphael Falk and Hans-Jurg Rheinberger, 317-48. Cambridge: Cambridge University Press, 2000.

———. "Genetic Analysis." In International Handbook of the Philosophy of Biology, edited by Mohan Matthen and Chris Stephens, xxx-xxx: Elsevier, In Press.

———. "What Is a Gene?" Studies in the History and Philosophy of Science 17 (1986): 133-73.

Finta, C., and P. G. Zaphiropoulos. "A Statistical View of Genome Transcription." Journal of Molecular Evolution 53 (2001): 160-62.

Fogle, Thomas. "The Dissolution of Protein Coding Genes in Molecular Biology." In The Concept of the Gene in Development and Evolution, edited by Peter Beurton, Raphael Falk and Hans-Jцrg Rheinberger, 3-25. Cambridge: Cambridge University Press, 2001.

Holmes, Frederic L. "Seymour Benzer and the Definition of the Gene." In The Concept of the Gene in Development and Evolution, edited by Peter Beurton, Raphael Falk and Hans-Jцrg Rheinberger, 115-55. Cambridge: Cambridge University Press, 2000.

Kampa, D., J Cheng, P Kapranov, M Yamanaka, S. Brubaker, S Cawley, J Drenkow, A Piccolboni, S Bekiranov, G Helt, H Tammana, and T. R Gingeras. "Novel RNAs Identified from an in-Depth Analysis of the Transcriotome of Human Chromosomes 21 and 22." Genome Research 14, no. 331-342 (2004).

Kapranov, P , J Drenkow, J Cheng, J Long, H Gregg, S Dike, and T. R Gingeras. "Examples of the Complex Architecture of the Human Transcriptome Revealed by Race and High-Density Tiling Arrays." Genome Research 15 (2005): 987-97.

Kuhn, Thomas. The Structure of Scientific Revolutions. 1 ed. Chicago: University of Chicago Press, 1962.

Morange, Michel. A History of Molecular Biology. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1998.

Morgan, Thomas Hunt. "The Theory of the Gene." American Naturalist 51 (1917): 513-44.

Moss, Lenny. What Genes Can't Do. Cambridge, MA: MIT Press, 2003.

Neumann-Held, E.M. "The Gene Is Dead - Long Live the Gene: Conceptualising the Gene the Constructionist Way." In Sociobiology and Bioeconomics. The Theory of Evolution in Biological and Economic Theory, edited by P Koslowski, 105-37. Berlin: Springer-Verlag, 1998.

Olby, Robert C. The Path to the Double Helix. Seattle: University of Washington Press, 1974.

Oyama, Susan, Paul E Griffiths, and Russell D Gray, eds. Cycles of Contingency: Developmental Systems and Evolution. Cambridge, M.A: MIT Press, 2001.

Portin, Petter. "The Concept of the Gene: Short History and Present Status." The Quarterly Review of Biology 68 (2) (1993): 173-223.

Snyder, Michael, and Mark Gerstein (2003), "Defining Genes in the Genomics Era", Science 300:258-260

Stent, G. "You Can Take the Ethics out of Altruism but You Can't Take the Altruism out of Ethics." Hastings Center Report 7, no. 6 (1977): 33-36.

Sterelny, Kim, and Paul E Griffiths. Sex and Death: An Introduction to the Philosophy of Biology. Chicago: University of Chicago Press, 1999.

Stotz, Karola, Adam Bostanci, and Paul E Griffiths. "Tracking the Shift to 'Postgenomics'." Community Genetics (In Press).

Stotz, Karola, and Paul E Griffiths. "Genes: Philosophical Analyses Put to the Test." History and Philosophy of the Life Sciences 26, no. 1 (2004): 5-28.

Waters, C. Kenneth. "Genes Made Molecular." Philosophy of Science 61 (1994): 163-85.

———. "Molecules Made Biological." Rev. Int. de Philosophie 4, no. 214 (2000): 539-64.

———. "What Was Classical Genetics?" Studies in History and Philosophy of Science 35, no. 4 (2004): 783-809.

———. "Why the Antireductionist Consensus Won't Survive the Case of Classical Mendelian Genetics." In Proceedings of the Biennial Meeting of the Philosophy of Science Association, edited by Arthur Fine, Micky Forbes and Linda Wessells, 125-39: Philosophy of Science Association, 1990.

Weber, Marcel. Philosophy of Experimental Biology. Cambridge, New York: Cambridge University Press, 2004.

Williams, George C. Adaptation & Natural Selection. Princeton: Princeton University Press, 1966.

1 Период, грубо очерчиваемый работой Томаса Ханта Моргана "Теория гена" (1917) и работой Сеймура Бензера над картографированием тонкой структуры в конце 1950-ых.

2 Фразой мы обязаны Робу Д. Кнайту (особая благодарность).

3 Т.е. "кодирующие протеины части ДНК последовательности. Сравнимые с интроном". Медицинский колледж Бейлора.

4 Т.е. "Одна из частей гена, чья последовательность присутствует в зрелой мРНК" Лондонский Университетский Колледж.

5 Однако Докинс идет слишком далеко, когда он определяет эволюционный ген как любой сегмент хромосомы: "Когда я говорю "произвольно выбранный кусок хромосомы", я действительно подразумеваю произвольно. Данные выбранные мною двадцать шесть кодонов могут служить неплохим наполнителем барьера между двумя цистронами" (1982, 87). Возражения против подобной крайней позиции приводились Стрельны и Гриффитсом (1999, 79-82).

6 «Основываясь на данных хромосом 21 и 22, существует очевидная возможность того, что почти кодирующие гены генома показывают альтернативно состыкованные формы.» (Кампа и другие. 2004, 340).

7 (См. также Штотц и Гриффитс 2004; Штотц, Бостанци и Гриффитс в печати и на нашем вебсайте .

8 В современном понимании, цис-элементы представляют собой такие совместно транскрибированные части одиночного пре-мРНК, принимая во внимание, что транс-элементы транскрибируются отдельно и объединяются на некоторой стадии пост-транскрипционной обработки (транс-стыковка). В современном смысле подобные транс-элементы (транс в отношении мРНК) могут цис-фиксироваться в прежнем смысле, упомянутом в втором разделе настоящей статьи (цис в отношении ДНК).

9 В смысле примечательной недавней попытки различения и анализа комплиментарных эпистемологических ролей инструментальных и физических генов, см. (Мосс 2003).

перевод - А.Шухов, 12.2006 г.

 

«18+» © 2001-2019 «Философия концептуального плюрализма». Все права защищены.
Администрация не ответственна за оценки и мнения сторонних авторов.

Рейтинг@Mail.ru