Петер Шпорк - Читая между строк ДНК. Второй код нашей жизни, или Книга, которую нужно прочитать всем
Один пример из жизни водяной блохи (дафнии) показывает, как хорошо работает такая модель: как только в воде скапливается слишком много личинок определенного вида мух, основных биологических врагов дафний, у крошечных рачков формируется защитный двустворчатый панцирь (карапакс). Он помогает спастись от личинок. Однако рост панциря поглощает много энергии, и на другие функции ее не хватает.
Живут ли рачки в панцире или без него, зависит в конечном счете от того, какая из двух стратегий создает преимущества в тот или иной момент. А это клетки водяной блохи «понимают» по конкретному сигналу из окружающей среды: если в воде содержится большое количество определенного химического вещества, выделяемого их врагами, они переключаются на формирование панциря; если содержание этого вещества уменьшается, они переключаются обратно, и опять появляется больше водяных блох без карапакса. При небольшом количестве врагов формирование панциря — напрасная трата энергии, при большом — спасительная стратегия.
Людьми окружающая среда тоже управляет, и в гораздо большей мере, чем предполагается. «Через эпигенетику на наши гены влияет практически все: еда, поведение, яды, стресс, возможно, даже климатические изменения», — считает Йорн Вальтер. Через гормональную и нервную системы внешние факторы воздействуют на нашу физиологию, влияя даже на обмен веществ в отдельной клетке. Каждый из этих факторов способен управлять эпигеномом, а следовательно, может со временем изменять нас.
Эпигенетикам уже давно известно, что людей формируют многие процессы, аналогичные тем, что происходят у пчел, муравьев, рептилий или водяных блох. Нам, правда, не нужен панцирь для защиты от личинок мух, и у нас нет чересчур строгой биоморфологической кастовой системы. Но наш мозг, например, может по-разному реагировать на индивидуальный опыт, так или иначе активируя некоторые гены, что в конечном счете меняет наши характер и социальное поведение. Само собой разумеется, что обмен веществ, рост или вес также испытывают влияние эпигенома.
Поэтому бостонский специалист по стволовым клеткам Рудольф Йениш утрирует слова Вальтера. «Сегодняшний обед неизбежно повлиял на ваш геном, мы только не знаем пока, как именно», — говорит он. Обнаружить это самое «как» — иными словами, узнать главные эпигенетические операторы — одна из центральных задач ученых в ближайшем будущем. Попутно они обнаружат много новых способов, как именно мы можем воздействовать на генную активность определенных клеток в интересах собственного здоровья.
До эпигенетической революции господствовало представление, будто такие внешние факторы, как недостаток любви, культура или питание, могут лишь одномоментно влиять на наше поведение, психику или гормональную систему. Прекращаются сигналы — прекращается и их воздействие. Теперь взгляды изменились: клетки обладают памятью, которая благодаря продолжительным изменениям эпигенома хранит различные ответы на импульсы из окружающей среды.
Поначалу многим генетикам трудно было признать это. С 2002 по 2008 год Йорн Вальтер совместно с Бернхардом Хорстхемке руководили специальной программой по эпигенетике в Немецком научно-исследовательском обществе. «Оглядываясь назад, я вижу один из важнейших результатов — благодаря престижу Немецкого научно-исследовательского общества эпигенетика как исследовательская область приобрела большую значимость», — резюмирует Вальтер. За этим последовал одновременный запуск нескольких новых исследовательских программ, аналогичные проекты начали и другие страны.
Эпигенетикам пришлось нелегко. Еще десять лет назад большинство ученых посмеивались над ними. «В воздухе постоянно витал упрек, что мы занимаемся не совсем серьезной наукой, — вспоминает Вальтер. — Нас принимали за чокнутых с эзотерическим налетом». Господство генов в клеточном ядре было догмой — ложной, как стало ясно теперь.
У профессора психосоматики Иоахима Бауэра был аналогичный опыт. «Мою книгу „Память тела“ долго обвиняли в несерьезности из-за утверждения, что образ жизни оставляет отпечаток на геноме», — признается ученый.
Однако это не помешало успеху книги, впервые вышедшей в 2002 году, а ее увлекательное содержание уже тогда было абсолютно верным.
Биология судьбы
Почему от рака умирают люди, которые регулярно занимались спортом, никогда не курили и всю жизнь придерживались здорового питания? Почему одни уже в семьдесят лет страдают болезнью Альцгеймера, а другие встречают свой столетний юбилей в здравом уме и трезвой памяти? Что заставляет некоторых неуклонно толстеть и даже заболевать диабетом, хотя они едят не намного больше прочих — стройных и гибких?
Наша конституция, здоровье, обмен веществ или состояние нервной системы не могут произвольно приобретать иные свойства. Многое закреплено наследственностью. Существуют, например, так называемые раковые гены — если они патологически изменены, повышается вероятность развития злокачественной опухоли. Самый известный из них — ген рака молочной железы BRCA1. Если закодированный им белок функционирует неправильно, переродившиеся клетки сами по себе не отмирают. Это повышает риск рака груди, а также рака яичников, кишечника или простаты.
Есть также разновидности генов, из-за которых люди становятся настоящими обжорами. Кажется, они поправляются при одном взгляде на еду, в то время как их спутницы, например, остаются худыми, употребляя в пищу то же самое. Вероятно, эти люди унаследовали разные версии гена INSIG2. Он содержит «монтажную схему» белка, регулирующего жировой обмен и, таким образом, определяющего, насколько эффективно организм превращает пищу в энергию.
Некоторые люди часто перекусывают и едят много сладостей или не наедаются в нужный момент, что потом заставляет их употреблять слишком много пищи. Причиной, как выяснили в 2008 году американские исследователи из команды невролога Эрика Стайса, тоже могут быть гены. Тот, кому достался определенный вариант гена, отвечающего за специальный медиаторный рецептор мозга, съев шоколадный батончик, чувствует удовлетворение не так быстро, как другие, и берет второй. У таких людей хуже работает медиатор дофамин. С помощью именно этого вещества мозг вознаграждает человека, транслируя приятные ощущения.
Череду подобных примеров можно продолжать бесконечно. Правда, болезней или расстройств, за которые отвечает исключительно измененный ген, немного. Все это редкие заболевания. Напротив, массовые болезни — инфекционные пока исключим — возникают вследствие множества причин. Должно сойтись много факторов, чтобы человек заболел раком, болезнью Альцгеймера, ожирением, диабетом или инфарктом миокарда. Роль генов в этом сильно преувеличивается. Например, далеко не у каждой женщины с раком молочной железы обнаруживается мутация гена BRCA1; по оценке разных исследований подобные изменения встречаются у одной из двадцати или двенадцати пациенток. И даже человек, унаследовавший измененный ген, заболевает не всегда. Носителям такого гена врачи рекомендуют всего лишь более интенсивную программу ранней диагностики.
В предрасположенности к полноте гены виноваты тоже лишь отчасти. Вот что говорит венский генетик Маркус Хенгстшлэгер об упомянутом выше INSIG2: «Носители этой разновидности гена страдают от избыточного веса максимум на тридцать процентов чаще, чем другие». Остальные семьдесят процентов приходятся на другие гены и внешние факторы — качество сна, питание, употребление алкоголя, физическую активность, продолжительный прием лекарств, предшествующие болезни и так далее.
Благодаря эпигенетике внешним воздействиям снова стали придавать значение. «Известно, что такие типичные старческие недуги, как болезни Альцгеймера и Паркинсона или рак, развиваются не только благодаря генетической составляющей, но и, скорее всего, из-за влияния окружающей среды», — считает Рудольф Йениш из Бостона. Большую роль играет, например, питание. «То, что мы едим в течение жизни, может изменить эпигенетические системы, — добавляет ученый, — в этом мы убедились, в частности, на примере рака». Так, влияние питания на риск развития рака кишечника уже доказано «абсолютно достоверными данными».
Вопреки тому, что провозглашали научные авторитеты в 1990-е годы, биология судьбы — явно нечто большее, чем чистая генетика. Она прежде всего связана с влиянием образа жизни и окружающей среды на тело и психику. А благодаря второму коду мы знаем, что берет на себя работу посредника — эпигеномы наших клеток.
Бесчисленные исследования доказывают, как полезно есть меньше животных жиров, много рыбы и вдоволь свежих фруктов и овощей, а также несколько раз в неделю продолжительное время двигаться и высыпаться. Никаких сомнений — здоровый образ жизни поможет нам изменить свою биологическую судьбу.
