Шарон Моалем - Властелин ДНК. Как гены меняют нашу жизнь, а наша жизнь – гены
Как Мендель писал в своих дневниках, Шаффготч терпел происходившее в аббатстве лишь потому, что многое ему было просто непонятно.
Вначале опыты Менделя с мышами – он наблюдал их брачное поведение – были весьма просты. Но вот для Шаффготча это было уже слишком{16}. Во-первых, клетки с грызунами в келье Менделя сильно пахли, что казалось епископу несовместимым с духовной чистотой, которая должна присутствовать в жизни истинного августинца. Во-вторых, эта работа была связана с сексом!
Мендель, как и все монахи монастыря Святого Фомы, давал обет безбрачия. На этом фоне интерес к половому поведению животных казался неуместным. По крайней мере, в глазах Шаффготча.
В итоге консервативный епископ приказал прикрыть «мышиный бордель». Если интерес Менделя и вправду лежал в области передачи признаков в череде поколений, сказал Шаффготч, работу можно продолжить на менее вызывающих объектах.
На горохе, например.
Для Менделя все это было просто злой шуткой. Ведь, хотя старый епископ этого и не понимал, растения тоже размножаются половым путем.
В результате следующие 8 лет Мендель выращивал горох. За это время он изучил более 30 000 растений гороха и по итогам тщательных наблюдений и скрупулезных записей выявил закономерности, по которым наследуются некоторые признаки. Размер стебля, цвет стручка и многие другие признаки передаются потомкам по определенным законам. Именно так родилось современное понимание парного взаимодействия генов. Того, как доминантные подавляют проявление рецессивных. И того, как сочетание двух рецессивных может давать особое строение.
Невозможно сказать, чем бы все закончилось, если бы Мендель продолжил работать на мышах. Изучая этих, куда более сложно, чем горох, устроенных животных, он мог бы упустить те закономерности, что так очевидны при выведении гороха со стабильно длинным стеблем, длинными стручками и гладкими зелеными горошинами. С другой стороны, мы не знаем, что бы понял одаренный монах, если бы продолжал опыты с мышами. Ведь он мог открыть нечто еще более выдающееся. Что-то из того, что его последователи начали понимать только век спустя. Позже мы обязательно к этому вернемся.
Как бы то ни было, работа Менделя, опубликованная в никому не интересном журнале «Труды Общества естественной истории города Брно», была не замечена научным сообществом. А в начале XX века, когда ученые вновь заинтересовались законами наследственности, Мендель уже давно покоился на центральном городском кладбище.
Работы многих провидцев, опередивших свое время, обретают новую жизнь после их смерти. Так и откровения Менделя ожили после открытия хромосом и генов, а затем и секвенирования ДНК. И на каждом этапе этого пути сохранялась неизменной главная мысль: всегда можно предсказать, кем мы станем, зная, какие гены мы унаследовали от наших предков.
Законы, которые он открыл, Мендель назвал законами наследственности{17}. И со временем люди привыкли именно так и думать о генетике – как о закодированной двоичным кодом инструкции, передающейся из поколения в поколение. Так, будто это какая-то древняя семейная реликвия. Может быть, она и не нужна, но и просто так выбросить ее нельзя. Ведь никто не хочет такого наследства, как то, что получили несчастные дети Ральфа. Но почему у самого Ральфа не проявились жуткие признаки, которые были у стольких его потомков?
Наследственное заболевание, поразившее потомков Ральфа, наследуется по аутосомно-доминантному типу. Это значит, что достаточно, чтобы только одна из копий гена была повреждена. И если у вас такая сломанная копия есть, вы с шансом около 50 % передадите ее каждому из своих детей. В рамках привычных всем законов Менделя должно получаться так, что если уж не повезло и такая копия у вас есть, то проявления болезни тоже непременно должны быть.
Ведь именно так про это рассказывают в школе. Все просто и логично. И легко поверить, что ты понимаешь, как происходит это волшебство – волшебство молекул, которые делают нас теми, кто мы есть. Со временем представления о генетике усложнились, но строятся они все равно на том же фундаменте. И догма, гласящая, что гены всегда идут в парах, никуда не делась. А если один из пары доминантен по отношению к другому, проявляются признаки, характерные для доминантного. Все признаки мы привыкли видеть именно в таком ключе. Карие глаза, способность сворачивать язык в трубочку, форма ушной мочки и наличие волос на тыльной стороне пальцев – все получается так потому, что доминантные гены подавляют рецессивные. А если встречаются два рецессивных, мы видим более редкие варианты, к примеру голубые глаза или умение отгибать фалангу большого пальца в другую сторону.
Но если все и вправду так, почему про Ральфа никто ничего не знал? Ведь его тщательно обследовали во всех клиниках, где он сдавал сперму. На самом деле Мендель, несмотря на огромный вклад в современную науку, упустил важнейшую деталь.
Изменчивость экспрессивности[7].
Нейрофиброматоз первого типа, как и многие другие наследственные болезни, может проявляться очень по-разному. В том числе и столь слабо, что его невозможно распознать. И именно поэтому никто и не подозревал, что популярный донор спермы болен. Не подозревал об этом и сам Ральф.
Болезнь Ральфа оставалась невидимой по причине изменчивости экспрессивности. По этой же причине одни и те же гены могут оказывать совершенно разное влияние на нашу жизнь. Одинаковые гены совершенно не обязательно проявляются одинаково. Даже если у двух людей совершенно одинаковая ДНК.
Вот, например, Адам и Нил Пирсоны. Они – однояйцевые близнецы и должны, по идее, иметь абсолютно одинаковый геном. В том числе и ген, определяющий нейрофиброматоз первого типа, у них одинаковый. Но у Адама лицо распухшее и деформированное. Причем настолько, что его иногда принимали за маску. А вот Нил внешностью немного похож на Тома Круза, но при этом страдает от потери памяти и приступов судорог{18}. Совершенно одинаковые гены экспрессируются по-разному. Тогда зачем мы вообще говорили про все те признаки в первой главе?! Там шла речь о типичных проявлениях определенных наследственных отклонений. Однако описанные проявления вовсе не покрывают весь спектр проявлений, вызванных такими отклонениями.
Неизбежно возникает вопрос, почему гены экспрессируются по-разному? Ответ прост. Это происходит оттого, что они реагируют на внешнюю среду не переходом из состояния «работает» в состояние «не работает». Да, набор генов задан еще до рождения, но это вовсе не предопределяет уровень их экспрессии. Раньше наследственность виделась нам в черно-белой гамме законов Менделя. Сейчас же мы начинаем постигать всю многоцветность палитры экспрессии.
В этом – новые трудности, которые современная наука создает медицинским генетикам. Пациенты приходят к нам за ответами и лечением, выраженным в ясных и понятных понятиях. Безобидно или злокачественно. Излечимо или неизлечимо. И совсем нелегко объяснить пациентам: то, что раньше считалось предопределенным и подчиненным двоичной логике, на самом деле устроено иначе. И знать это каждому больному необходимо, потому что только так можно принять самые важные решения в жизни.
И то, как человек живет, очень часто определяет его генетическую судьбу.
Вот поэтому я и хочу рассказать вам про Михаэля. Ему было 20 лет. Высокий и здоровый молодой человек. Красивой внешности, харизматичен и умен. Если бы в тот момент кто-то из знакомых девушек искал достойного жениха, я бы свел молодых людей вместе.
Не могу сказать почему, но мы сразу подружились. Может, дело было в одинаковом возрасте и похожем прошлом. Или в том, что оба мы занимались здравоохранением, пусть и пришли в него совершенно разными путями.
Я познакомился с Михаэлем вскоре после того, как его мать умерла, не выдержав долгой и безнадежной борьбы с метастазирующей нейроэндокринной опухолью поджелудочной железы. Перед самой ее смертью один прозорливый онколог предложил ей пройти генетическое тестирование. Так была обнаружена мутация, которая и нанесла несчастной женщине роковой удар, – она сидела прямо посередине гена супрессора опухолевого роста VHL.
Болезнь Гиппеля – Линдау – наследственное заболевание, вызывающее повышенный риск развития опухолей и врожденных патологий. Чаще всего затронуты бывают головной мозг, глаза, внутреннее ухо, кишечник и почки. Некоторые исследователи полагают, что печально известная история вражды Маккоев и Хаттфилдов[8] была вызвана отчасти именно болезнью Гиппеля – Линдау. Многие потомки Маккоев страдают от опухолей надпочечников, что может приводить к серьезному ухудшению характера{19}. Конечно, не у всех носителей синдрома он проявляется подобным образом.
