Последовательность ДНК в генах

Если ДНК – склад миллиардов лет эволюции, то эпигеном – это склад кратковременной активности генов, как недавней, так и продолжающейся у одного, двух или нескольких поколений. То, что память может наследоваться, для биологии не ново. Кости плавников древних рыб имеют ту же структуру, что и лапы млекопитающих, и наши собственные руки. Эта память несомненно носит «аппаратный» характер, поскольку каждому виду рыб, медведей, енотов и людей потребовались миллионы лет, чтобы обрести постоянство. Новое в эпигенетике то, что память личного опыта – вашего собственного, вашего отца или прапрабабушки – может незамедлительно передаваться.

Это диктует нам единственную и самую важную идею новой генетической революции. Эпигеном позволяет генам реагировать на опыт. Они не изолированы и открыты миру так же, как и вы сами. Это открывает возможность передавать свои физические и психологические реакции на проявления повседневной жизни через программируемые наследуемые признаки. Говоря проще, когда вы настраиваете свои гены на здоровый образ жизни, вы создаете «супергены». В прежние времена, когда считалось, что только ДНК передается от родителей к потомству, такая возможность представлялась чем-то из области фантастики. Однако в процессе эпохального исследования в 2003 г. ученые взяли две группы мышей с мутантным геном, благодаря которому они получили при рождении желтую шерсть и ненасытный аппетит. Таким образом они были генетически запрограммированы на переедание вплоть до ожирения.

Исследователи кормили одну группу обычной для мышей едой, а в рационе второй группы присутствовали пищевые добавки (фолиевая кислота, витамин B 12, холин и продукт сахарной свеклы бетаин). Оказалось, что потомство мышей, в рационе которых присутствовали пищевые добавки, выросло с бурой шерстью и нормальным весом, несмотря на мутантный ген. Удивительно, что питание их матери преодолело действие гена. В поддержку этого открытия в результате еще одного исследования обнаружилось, что потомство мышей от самок, в рационе которых не хватало витаминов, было больше склонно к ожирению и другим заболеваниям. Таким образом, питание матери может повлиять на развитие ребенка даже сильнее, чем считалось прежде.

Выводы из этих исследований были революционными в нескольких направлениях. Первое: эпигеном всегда реагирует на повседневную жизнь. То, что происходит с вами сейчас, записывается на эпигенетическом уровне и, если люди делают то же, что и мыши, возможно, передается последующим поколениям. И тогда ваши генетические предрасположенности будут принадлежать не только вам. Это своего рода конвейер, на который каждое поколение добавляет свой вклад.

Результаты исследования 2005 г. показали, что дети женщин, которые стали свидетелями террористической атаки на Всемирный торговый центр, когда были беременны, унаследовали от матерей повышенный уровень кортизола – гормона стресса. Травматический опыт, который пережила в детстве ваша мать или бабушка, может изменить вашу личность и передаться вам в виде предрасположенности к тревожности или депрессии. Если геном – это только архитектурный чертеж жизни, то эпигеном – это и инженер, и бригада строителей, и руководитель проекта вместе взятые.

Голландская загадка

Мы уже говорили о том, что привело к этой революции: эпигенетика. Эпигенетика изучает изменения в активности генов, которые вызваны изменением повседневной жизни и которые не требуют изменений в последовательности ДНК, т. е. мутаций. В этих изменениях задействован некий механизм переключения, который, впрочем, не ограничивается простыми операциями «включить-выключить». Переключение ДНК оказывается таким же сложным, как и поведение людей. Давайте поразмышляем о такой простой поведенческой реакции, как потеря самообладания. Гнев может вспыхнуть и погаснуть, как включенный и выключенный свет, или же кипеть некоторое время. Гнев можно не показывать, создавая видимость контроля над эмоциями. Когда гнев вспыхивает, он может быть как сильным, так и слабым. Каждый представляет эти различия, поскольку все мы хоть раз встречали как вспыльчивых, так и хладнокровных людей. Сами мы тоже знаем, как подавить гнев, но в то же время сопротивляемся этому.

А теперь давайте интерпретируем эту ситуацию с точки зрения генной активности с применением все тех же переменных. Любую активность, на которую способен ген, можно скрыть или приглушить. Она может выражаться частично, иногда проявляться, иногда затихать, как если бы ее включало пусковое устройство, которое запускает стабилизатор температуры. И, подобно тому, как гнев переплетается с остальными нашими эмоциями, наши гены тоже взаимосвязаны. Кажется все более правдоподобным, что сложность любого личного опыта имеет эквивалент на микроуровне.

В какой момент мы начинаем понимать, как много нам еще не известно? Если эмоции управляют генами, а гены управляют эмоциями, этот цикл может быть бесконечным. Эпигенетика привела нас к пульту управления, откуда и происходит любое переключение, но она так и не дала нам в руки ни одного рычага. Управление этими рычагами – индивидуальная ответственность каждого человека. В случае, если генетические изменения никто не контролирует, они могут быть весьма стремительными. Рассмотрим широко известный и очень запутанный пример.

Ниже приведена таблица с данными о росте мужчин в США и странах Европы с 1820 по 2013 г., которую составил специалист по компьютерным исследованиям Рэнди Олсон. (Существуют другие расчеты, результаты которых отличаются от приведенных здесь, но общий принцип у них тот же.) Обратите особое внимание на срез Нидерландов в правом верхнем углу.

Средний рост мужчин в разных странах с 1820 по 2013 г.

Удивительно, но голландцы – самые высокие в мире мужчины, и их средний рост составляет приблизительно 185 см. Говорят, что в Амстердаме существует даже клуб для мужчин, чей рост превышает 210 см, что не считается необычным. А прогулявшись по улицам Амстердама, можно встретить как мужчин, так и женщин ростом выше среднего.

Этот рост – результат недавней тенденции, которая также отражена в таблице. Стабильное увеличение роста отмечалось во многих странах с 1820 г., но голландцы опережают всех, поскольку до этого они были самыми низкорослыми из европейцев. Исследование скелетов в могилах с 1850 г. показало, что рост голландских мужчин в среднем составлял приблизительно 165 см, а женщин – около 155 см. (Вторые по росту на 2013 г. датские мужчины, которые на 1829 г. были приблизительно на 6 см выше голландцев, но сейчас слегка отстали.) В чем же причина такого резкого повышения роста за столь короткий промежуток времени?