46 хромосом, 20 000 генов - и все же каждый человек уникален.

10. November 2026 ca. 12 Minuten

В 2022 году геном человека впервые удалось расшифровать почти без пробелов. С тех пор внимание привлекает не только то, что объединяет всех людей, но и то, чем они отличаются друг от друга. Вплоть до содержимого тарелки.

От редакции mybody x (MYBODY Lab GmbH) · Формат «Число» · Рубрика «ДНК»

Два числа у каждого человека одинаковы. Первое - 46: столько хромосом обычно содержит человеческая клетка, объединенных в 23 пары (MedlinePlus Genetics, 2021).¹ Хромосомы - это плотно скрученные нити, на которых расположена наследственная информация. Второе число - почти 20 000. По современным оценкам, у человека столько генов, содержащих инструкции по созданию белка, а точнее, меньше 20 000 (Amaral и др., Nature, 2023).² Ген - это участок ДНК, который клетка считывает, чтобы что-то произвести.

Из этих двух цифр можно сделать удобный вывод. Если план строения у всех одинакового размера и устроен одинаково, один и тот же совет должен подходить всем. Те же калории, тот же прием пищи, тот же результат. В английском у этой идеи есть меткое название: One size fits all - один размер подходит всем.

В этой статье мы разберем эту мысль. Если вам нужны только цифры, все подробности вы найдете в наших статьях Сколько хромосом у человека и Сколько генов у человека. Здесь речь пойдет об истории вопроса и о том, что, возможно, знакомо вам по собственному опыту: почему диета, которая помогла подруге, мне не подходит?

Что завершили в 2022 году в расшифровке генома человека?

В 2022 году исследовательский консорциум представил первую почти полную последовательность человеческого генома: 3,055 миллиарда пар оснований, без пробелов на всех хромосомах, кроме Y-хромосомы (Nurk и др., Science, 2022).³ Но это всего один геном.

Пара оснований - это наименьший элемент ДНК, ступенька двойной спирали, похожей на веревочную лестницу. Геном человека прочитали и раньше. Версия, о завершении которой объявили в 2004 году, включала 2,85 миллиарда элементов и содержала 341 пробел (International Human Genome Sequencing Consortium, Nature, 2004).⁴ Важные участки, так называемый гетерохроматин, оставались нерасшифрованными (Nurk и др., 2022).³

Оставшиеся 8 процентов удалось прочитать только в 2022 году благодаря консорциуму Telomere-to-Telomere. Это добавило почти 200 миллионов пар оснований и 1 956 предсказанных генов, из которых 99, предположительно, содержат инструкцию по сборке белка (Nurk и др., 2022).³ При этом общее число генов с годами не увеличилось. Ещё в 2004 году международный консорциум писал, что человеческий геном, по-видимому, содержит лишь от 20 000 до 25 000 таких генов.⁴ Сегодня оценка составляет менее 20 000 (Amaral и др., 2023).²

Но остаётся один нюанс, и для этой статьи он важнее всего. Референсный геном, с которым лаборатории сравнивают геном человека, — это своего рода эталон. Но эталон — не человек. Поэтому в 2023 году Консорциум по созданию референсного пангенома человека представил первый проект, объединивший геномы 47 генетически разных людей, — так называемый пангеном (Liao и др., Nature, 2023).⁵

Есть и ещё один нюанс: прежний референсный геном не принадлежит одному человеку, он составлен из наследственного материала нескольких людей (NHGRI, 2023).⁶ Поэтому он не описывает никого в точности. Сравнивая собственный геном с этим образцом, вы всегда найдёте отличия. Это не повод для тревоги, а обычное дело.

По сравнению с прежним референсным геномом добавилось 119 миллионов пар оснований, которые различаются у разных людей, а также 1 115 дупликаций генов. Около 90 миллионов этих пар оснований связаны со структурными вариантами (Liao и др., 2023).⁵ Так называют различия, затрагивающие целые участки длиной от 50 элементов (NHGRI, 2023).⁶ Число 46 осталось прежним. Но то, что записано на этих 46 нитях, у каждого своё.

Насколько генетически различаются два человека?

В среднем геномы двух людей совпадают примерно на 99,6 процента и различаются примерно на 0,4 процента (NHGRI, 2023).⁶ Часто цитируемые 99,9 процента — это упрощение.

Показатель 99,9 процента основан на том, что в среднем геномы двух людей различаются одной буквой примерно в каждой 1 300-й позиции. Национальный институт исследования генома человека США, или NHGRI, сам называет эту цифру упрощением, поскольку она не учитывает более крупные различия (NHGRI, 2023).⁶

В абсолютных числах даже небольшая доля выглядит внушительно. По оценке NHGRI, в среднем у человека по сравнению с референсным геномом около 5 миллионов вариантов отдельных нуклеотидов, около 600 000 коротких вставок или пробелов и около 25 000 структурных вариантов (NHGRI, 2023).⁶ Если вариант отдельного нуклеотида встречается как минимум у одного процента людей, его называют SNP, произносится «снип».⁶

Если рассматривать всё человечество, разнообразие становится ещё больше. Проект «1000 геномов» реконструировал геномы 2 504 человек из 26 популяций и обнаружил в общей сложности более 88 миллионов вариантов (1000 Genomes Project Consortium, Nature, 2015).⁷ О том, какие бывают различия, рассказывается в нашей статье Генетические различия между людьми.

Важно учитывать: согласно современным данным, большинство таких вариантов никак не влияет на работу генома, и лишь небольшая их часть оказывает влияние (NHGRI, 2023).⁶ Иными словами, разнообразие генома не означает, что каждый вариант что-то значит.

Почему одно и то же блюдо по-разному действует на двух людей?

Люди по-разному реагируют на одинаковые блюда, и это можно измерить. Это показали два крупных исследования: в 2015 году с участием 800 человек и в 2020 году с участием 1 002 человек (Zeevi и др., Cell, 2015; Berry и др., Nature Medicine, 2020).^{8, 9}

В первом исследовании у 800 человек в течение недели непрерывно измеряли уровень глюкозы в крови и оценили реакцию на 46 898 приёмов пищи (Zeevi и др., 2015).⁸ Результаты не подтвердили идею универсальной рекомендации. Участники очень по-разному реагировали на одинаковые блюда, и авторы сделали однозначный вывод.

«Мы обнаружили высокую вариабельность реакций на одинаковые блюда, что позволяет предположить: общие рекомендации по питанию могут быть лишь ограниченно полезны».

Zeevi и др., Cell, 2015 · перевод с английского, сокращённый⁸

Отчасти удалось предсказать, от чего зависели эти различия. Исследователи ввели в вычислительную модель показатели крови, пищевые привычки, параметры тела, физическую активность и данные о микрофлоре кишечника. Модель предсказала реакцию уровня сахара в крови на обычные приёмы пищи, и результат подтвердился на ещё 100 участниках (Zeevi и др., 2015).⁸ Кстати, генов в списке входных параметров не было.

Второе исследование, PREDICT 1, в 2020 году пошло дальше. В нём приняли участие 1 002 здоровых взрослых в Великобритании — близнецы и не состоящие в родстве люди. После одинаковых приёмов пищи у них измеряли уровень липидов в крови, сахара и инсулина — в клинике и дома (Berry и др., Nature Medicine, 2020).⁹ Различия между людьми были велики. Для липидов крови — триглицеридов — типичное отклонение от среднего значения составляло 103 процента от среднего. Для уровня сахара в крови этот показатель равнялся 68 процентам, для инсулина — 59 процентам.⁹ Результаты подтвердились и в другой группе из 100 человек в США.

Упрощённый пример из повседневной жизни: двое людей в обед едят один и тот же хлеб с одной и той же начинкой. У одного после этого уровень сахара в крови заметно повышается, у другого — меньше. Никто из них не делает ничего неправильно. Просто одна и та же еда встречается с двумя разными обменами веществ, а совет, который учитывает только еду, знает лишь половину истории.

Какую роль играют гены в различиях?

Меньше, чем можно было бы предположить по этому мифу. В PREDICT 1 генетические варианты внесли 9,5 процента в прогнозирование реакции уровня сахара в крови и 0,8 процента — уровня липидов в крови (Berry и др., 2020).⁹

Само исследование называет влияние генетических вариантов скромным. При некоторых измерениях другие факторы имели больший вес. При прогнозировании уровня липидов в крови вклад микрофлоры кишечника составил 7,1 процента, а состава еды — лишь 3,6 процента. Для уровня сахара в крови картина была обратной: здесь еда с показателем 15,4 процента опережала микрофлору кишечника с 6,0 процента (Berry и др., 2020).⁹

Что означают 9,5 процента в PREDICT 1 (Berry и др., 2020)?⁹ Согласно данным исследования, доля генетических вариантов в прогнозировании реакции уровня сахара в крови составила чуть меньше одной десятой. Значит, гены вносят свой вклад. Но, судя по этим данным, они не задают ритм в одиночку.

Здесь миф рушится сразу в двух местах. Принцип «один размер для всех» не работает, потому что люди по-разному реагируют на одну и ту же еду. Но и противоположное представление не выдерживает проверки: гены — не единственный фактор, определяющий, что кому подходит. Они лишь часть ответа наряду с самой едой и микрофлорой кишечника. О том, почему одна и та же предрасположенность может по-разному проявляться у двух людей, рассказывает наша статья «Генотип и фенотип».

Однако бывают случаи, когда многое объясняет один вариант. Самый известный пример из области питания связан с молочным сахаром. У взрослых активность фермента лактазы в клетках кишечника после отлучения от груди часто естественным образом снижается (Enattah и др., 2002).¹⁰ В 2002 году исследовательская группа обнаружила вариант ДНК под названием C/T-13910 примерно за 14 килобаз (то есть за 14 000 элементов) до гена лактазы. У 236 человек из четырёх популяций он полностью соответствовал снижению активности фермента (Enattah и др., Nature Genetics, 2002).¹⁰

Поскольку этот вариант встречается у генетически далёких друг от друга популяций, его считают очень древним.¹⁰ И здесь вариант указывает на предрасположенность. Переносимость молока в повседневной жизни — вопрос, который стоит обсудить со своим организмом, а при появлении симптомов — с врачом.

Исследования наследуемости дают более общую картину. По данным Национальной медицинской библиотеки США, большинство сложных характеристик человека занимают промежуточное положение: их различия обусловлены и генами, и окружающей средой (MedlinePlus Genetics, 2021).¹¹ А степень наследуемости признака ничего не говорит о том, насколько легко или трудно его изменить.¹¹

Что это значит для рекомендаций по питанию, основанных на генах? Здесь важно открыто рассказать о результатах исследований и позиции Немецкого общества питания. В документе с изложением позиции DGE за 2022 год отмечалось, что убедительных доказательств эффективности рекомендаций по питанию на основе генов пока в основном нет (по смыслу Holzapfel и др., 2022).¹² Поэтому анализ собственных генов — это один из источников данных, который помогает лучше понять свой организм. Но это не готовый план, отвечающий на все вопросы.

Три вопроса читателей

Две цифры объединяют всех людей: 46 и почти 20 000. То, что нас отличает, скрыто между буквами. За обеденным столом это проявляется каждый день.