Сколько информации в человеке: от 1,5 ГБ генома до зеттабайт

Весь генетический код одного человека помещается примерно в 1,5 гигабайта — меньше, чем занимает один фильм в хорошем качестве. Но как только мы начинаем считать ДНК во всех клетках тела, цифры разрастаются до зеттабайт, сопоставимых со всем цифровым архивом человечества. Разберём, откуда берутся такие разные числа и какое из них правильное.

Сколько весит геном человека в гигабайтах

Главная цифра, вокруг которой строится вся путаница, считается на удивление просто. Геном человека — это около 3 миллиардов пар оснований ДНК в одной копии, а почти в каждой клетке копий две, то есть примерно 6 миллиардов «букв».

ДНК записана всего четырьмя буквами — A, C, G, T. Четыре варианта — это два бита информации на одну букву (как два выключателя, которые в сумме дают четыре комбинации). Перемножаем: одна копия генома весит около 750 МБ «чистого» текста ДНК, а полный двойной набор — примерно 1,5 гигабайта.

Именно эту цифру обычно и приводят, когда говорят про «вес человека в гигабайтах». Но это идеализированная строка букв, а не реальный файл, который получает лаборатория. И вот тут начинается самое интересное — путь от чтения генома к его написанию оказался куда более громоздким, чем красивые 1,5 ГБ.

Почему реальный файл с геномом весит сотни гигабайт, а не полтора

Если 1,5 гигабайта вас успокоили, приготовьтесь удивиться второй раз. Данные секвенирования одного человеческого генома занимают около 200 ГБ — больше, чем влезет на многие смартфоны.

Противоречия здесь нет. «Чистый код» — это идеальная строка из шести миллиардов букв. А прибор для секвенирования читает ДНК не целиком, а короткими перекрывающимися фрагментами, причём каждый участок прочитывают многократно, чтобы исключить ошибки. Плюс служебные метаданные о качестве каждого прочтения. В результате на практике хранят порядка 100 ГБ на образец.

Аналогия простая: текст книги можно пересказать в одном файле на пару мегабайт, но если сфотографировать каждую страницу по десять раз с разных ракурсов, архив раздуется в сотни раз. Разница между 1,5 ГБ и 200 ГБ — это разница между идеальной строкой букв и сырыми данными прибора.

Что изменилось весной 2022 года: геном дочитали до конца

Долгое время даже эту «идеальную строку» нельзя было прочитать полностью — около 8% генома оставались тёмным пятном, недоступным для тогдашних методов. Закрыл этот пробел консорциум Telomere-to-Telomere (T2T).

Весной 2022 года учёные опубликовали первую полную, бесшовную последовательность генома человека — сборку T2T-CHM13 длиной 3,055 миллиарда пар оснований. К прежней версии добавилось почти 200 миллионов пар оснований новой последовательности и 1956 предсказанных генов, из которых 99 кодируют белок.

Национальный институт исследования генома человека прямо объявил тогда, что последовательность генома человека наконец полна. Это и есть свежий ориентир: когда сегодня говорят про «полный геном», имеют в виду именно эту работу, а не черновики начала 2000-х.

Сколько информации хранится во всём теле человека

А теперь самое зрелищное. В теле человека десятки триллионов клеток, и почти в каждой лежит полная копия генома на те самые 1,5 ГБ. Если перемножить, получаются числа, от которых рябит в глазах.

Точная цифра зависит от того, сколько клеток вы заложите в расчёт, поэтому оценки сильно расходятся:

• при числе клеток около 37–40 триллионов получается порядка 28 зеттабайт ДНК-информации на одного человека;
• при оценке в 100 триллионов клеток цифра вырастает примерно до 150 зеттабайт.

Важно понимать честно: это прикидки из научно-популярных источников, а не строгий измеренный факт — слишком многое зависит от выбранного числа клеток. Но даже нижняя оценка впечатляет: один человек по объёму ДНК-данных сопоставим со всем цифровым архивом планеты начала 2020-х годов. Не зря инженеры всерьёз рассматривают молекулу как носитель — теоретически все знания человечества помещаются в ложке ДНК.

Что делает каждого из нас уникальным

Самый неожиданный поворот в конце. Все эти гигабайты и зеттабайты у людей почти одинаковые: примерно 99,9% генома мы делим со всеми остальными людьми на Земле. Различия — цвет глаз, черты лица, предрасположенности — спрятаны в крошечной доле кода, которая весит меньше одного мегабайта.

То есть текст, который умещается в одном коротком письме, и есть вся ваша генетическая неповторимость. Полтора гигабайта — это «человек вообще», а персональный «вы» — это меньше мегабайта поверх общего шаблона.

Из этого следует вполне практичный вывод для тех, кто задумывается о ДНК-тесте: коммерческие сервисы анализируют не весь геном, а как раз эту изменчивую долю — отдельные точки различий. Поэтому, выбирая тест, смотрите не на громкое слово «геном», а на то, сколько и каких именно участков читает лаборатория и кому уходят ваши данные на хранение. Цифры в гигабайтах звучат внушительно, но ценность для конкретного человека прячется в том самом последнем мегабайте.