Учёные из Северо-Западного университета в США предложили захватывающую идею: возможно, наш геном говорит на двух языках — и один из них вовсе не состоит из букв ДНК.

Результаты их исследования опубликованы в журнале Advanced Science.

Помимо привычного генетического кода, где четыре нуклеотида — аденин, цитозин, гуанин и тимин — образуют инструкции для создания белков, существует, как выяснилось, второй, «геометрический» язык.

Этот код зашифрован не в последовательности, а в форме — в том, как ДНК складывается, изгибается и упаковывается внутри ядра клетки.

Открытие принадлежит команде профессора Вадима Бакмана, специалиста по биомедицинской инженерии. Исследователи обнаружили, что ДНК вместе с белками образует сложные трёхмерные структуры — так называемые «домены упаковки». Эти миниатюрные архитектурные образования существуют в каждой клетке и действуют как носители клеточной памяти. Иначе говоря, они помогают клетке «помнить», кем она является — кожной клеткой, нейроном, клеткой печени — несмотря на то, что у всех клеток организма один и тот же набор генов.

Учёные сравнивают этот процесс с работой компьютера: последовательность ДНК — это аппаратная часть, а упаковка — это программное обеспечение, которое управляет, какие гены будут активны, а какие — «спать». Именно форма, плотность и расположение этих доменов определяют, какие участки ДНК доступны для чтения. Малейшее изменение структуры — и клетка может «забыть», кем она была.

Поразительно, что этот геометрический язык не просто украшение эволюции, а, возможно, один из её решающих шагов. Когда древние формы жизни научились управлять не только генами, но и их пространственной организацией, стало возможным появление сложных организмов — вроде нас. Ведь с помощью «геометрического кода» природа получила новый способ хранить и обрабатывать информацию, не добавляя новых генов, а переосмысляя старые.

Учёные также заметили, что с возрастом или под действием болезней эта архитектура постепенно «размывается». Упаковка ДНК теряет свою стройность, а вместе с ней — и чёткие сигналы о том, какие гены включать. Возможно, именно в этом кроется один из ключей к старению и раку: когда клеточная память ломается, организм начинает путать собственные инструкции.

Исследователи называют открытие «вторым языком жизни» — невидимым, но ощутимым, языком форм и изгибов, который делает живое живым. Если в будущем человечество научится читать и изменять этот язык так же точно, как мы сегодня редактируем ДНК, перед нами откроется новая эра биомедицины — от лечения нейродегенеративных заболеваний до управления старением на уровне клеточной памяти.