Клетка — мельчайшая единица жизни. Из них построены все организмы, от бактерий до человека. Внутри почти каждой клетки находится геном — полная наследственная инструкция по сборке и работе организма. Эта информация записана в молекуле DNA. DNA содержит гены — рецепты, по которым клетки собирают белки. Каждый тип клеток производит свой набор белков, чтобы выполнять свои задачи.
Авторы объясняют это через аналогию с пекарней. Клетка — пекарня, геном — книга с 20 000 рецептов тортов (гены). Сами торты — это белки. Рецептов всего два экземпляра (у человека в норме две копии каждого гена), а тортов можно испечь тысячи. В разных клетках ассортимент тортов и их количество отличаются.
Если вытянуть DNA в одну линию, получится строка длиной примерно 3 миллиарда символов — только буквы A, C, T, G. Это нуклеотиды (или основания). DNA состоит из двух комплементарных цепей: A всегда спаривается с T, а G — с C. Вблизи структура похожа на спиральную лестницу. При делении клетки спираль раскручивается, пары разделяются, и каждая цепь служит шаблоном для восстановления исходной молекулы. Здоровые клетки копируют DNA очень точно, редко допуская ошибки.
У растений и животных DNA разбита на крупные куски — хромосомы, которые упакованы в ядре. Хромосомы обычно парные (одна от отца, одна от матери). Они намотаны на белки-гистоны, чтобы DNA компактно умещалась, а ещё гистоны регулируют, какие гены в данной клетке работают. У человека 22 пары аутосом (общие для обоих полов) и одна пара половых хромосом (XX у женщин, XY у мужчин) — всего 23 пары. Аутосомы нумеруют от 1 до 22 по размеру, от самой большой к самой маленькой. Полный набор хромосом и есть геном.
Геном — это огромное пространство для биологических поисков. По сути, это биохимическая база данных: если правильно к ней обратиться, можно понять, как работает организм. Геном объясняет различия между людьми, семейные черты и то, чем отличаются клетки разных тканей. Когда в геноме возникают вредные мутации, развивается рак и другие генетические болезни. Изучая связь между физическими признаками (например, давлением или опухолью) и геномом — так называемые генотип-фенотипические отношения — врачи могут подбирать персонализированное лечение под генетику конкретного человека.