Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи

слишком удивляемся тому, что шансы заболеть шизофренией у человека, однояйцевый близнец которого уже страдает этим недугом, весьма высоки. Более того, нам следовало бы задуматься, почему они не еще выше. Почему они не равны 100 процентам?

Несса Кэри,

«Эпигенетика»[1030]

Гены в двадцатом веке осуществили[1031] блистательный забег. <…> Они принесли нас к рубежу новой эры в биологии, которая сулит еще более удивительные достижения. Но эти самые достижения потребуют введения других концепций, других терминов и других способов мышления о биологическом устройстве, которые высвободили бы воображение наук о жизни из цепкой хватки генов.

Эвелин Фокс Келлер,

«Антропология биомедицины» (An Anthropology of Biomedicine)

Пора уже ответить на вопрос, столь явственно всплывавший между строк предыдущей главы: если «я» создается случайными взаимодействиями между событиями и генами, то, собственно, как эти взаимодействия фиксируются? Один из близнецов поскользнулся на льду, сломал колено и заполучил в итоге костную мозоль, а с его братом ничего такого не случилось. Одна сестра получила мужа, лихо взбирающегося по карьерной лестнице управленца в Дели, а вторая – запущенное хозяйство в Калькутте. Посредством какого механизма эти «проделки судьбы» регистрируются в клетках тела?

Ответ на этот вопрос не менялся десятилетиями: посредством генов. Точнее, посредством их включения и выключения. В 1950-х в Париже Моно и Жакоб показали, что бактерия при смене глюкозной диеты на лактозную отключает гены метаболизма глюкозы и активирует гены метаболизма лактозы (включением и выключением этих генов заправляют мастер-регуляторы – активаторы и репрессоры транскрипции). Почти 30 лет спустя биологи, работавшие с червями, обнаружили, что сигналы от соседних клеток – которые каждой отдельно взятой клетке кажутся волей судьбы – тоже могут активировать и глушить главные регуляторные гены, изменяя ход клеточной дифференцировки. Когда один из близнецов падает на льду, включаются гены заживления перелома. Эти гены обеспечивают трансформацию травмы в костную мозоль, маркирующую поврежденное место. Гены должны включаться и выключаться даже при записи в мозг сложного воспоминания. Когда певчая птица слышит песню[1032] другой птицы, в ее мозге активируется ген под названием ZENK. Если с мелодией что-то не так – например, звучит фальшиво или просто свойственна другому виду, – экспрессия ZENK не достигает нужного уровня и песня не перенимается.

Но оставляет ли репрессия или активация генов в клетках и телах (в ответ на воздействия среды: падения, аварии, ранения) какую-то долговременную метку или отпечаток на геноме? И что происходит, когда организм размножается: передает ли он эти метки и отпечатки другому организму? Может ли информация, поступившая из среды, перемещаться между поколениями?

Мы с вами собираемся войти в одну из самых неоднозначных зон в биографии гена, поэтому нам важно хоть немного представлять исторический контекст. В 1950-х английский эмбриолог Конрад Уоддингтон[1033] попытался разгадать механизмы, которые могли бы опосредовать действие внешних сигналов на клеточный геном. В эмбриональном развитии Уоддингтон наблюдал образование тысяч клеток разных типов – нейронов, миоцитов, сперматозоидов – из единственной оплодотворенной яйцеклетки. В порыве вдохновения Уоддингтон сравнил дифференциацию в эмбриогенезе с тысячью шариков, катящихся вниз по наклонному ландшафту, изобилующему скалами, пещерами и расщелинами. Он предположил, что каждая клетка, прокладывая свой уникальный путь по «ландшафту Уоддингтона», в какой-то момент застревает в определенном канале или расщелине, и тем самым снижается количество возможных направлений ее развития.

Уоддингтон особенно заинтересовался способом, каким окружающая клетку среда может влиять на работу ее генов. Он дал этому феномену название «эпигенетика» – «поверх генов»[1034], если буквально. Эпигенетика, как сформулировал Уоддингтон, занимается «взаимодействием генов и среды, <…> которое претворяет в жизнь фенотип».

Жуткий эксперимент над людьми предоставил важную информацию для теории Уоддингтона, хотя его развязка растянулась на несколько поколений. В сентябре 1944-го, в разгар решающей фазы Второй мировой войны, немецкие оккупационные войска в Нидерландах запретили поставки еды и угля в северные регионы страны. Поезда останавливали, дороги блокировали. Перевозки по водным путям прекратили тоже. Краны, корабли и причалы в порту Роттердама уничтожили с помощью взрывчатки, оставив Голландию «измученной и кровоточащей», как выразились в одной радиотрансляции.

Изрезанная густой сетью водных путей и оплетенная баржевыми маршрутами, Голландия оказалась не только измученной и кровоточащей, но еще и голодной. Амстердам, Роттердам, Утрехт и Лейден сильно зависели от регулярных поставок пищи и топлива. К началу зимы 1944-го поток военных пайков, достигающий провинций к северу от Ваала и Рейна, сократился до скудного ручейка, и местное население очутилось на пороге голода. В декабре водные пути разблокировали, но теперь их сковал лед. Первым закончилось масло, затем сыр, мясо, хлеб и овощи. Отчаявшиеся, замерзшие и голодные люди выкапывали луковицы тюльпанов в своих садиках, ели овощные очистки, а затем перешли на березовую кору, траву и листья. В итоге их питание сократилось примерно до 400 калорий в день, что эквивалентно трем картофелинам. Человеческое существо «[состоит] только из желудка и некоторых инстинктов»[1035], как выразил свои ощущения один человек. Этот период, до сих пор грубым рубцом сохраняющийся в национальной памяти голландцев, назовут Голодной зимой (Hongerwinter).

Голод свирепствовал до весны 1945-го. Десятки тысяч мужчин, женщин и детей умерли от недоедания; миллионы выжили. Перемена в питании была такой радикальной и стремительной, что идеально подпадала под критерии кошмарного естественного эксперимента. Когда зима закончилась, исследователи смогли оценить эффекты внезапного голодания у определенных групп людей. Некоторые результаты, такие как дефицит питательных веществ и задержка роста, были ожидаемы. Дети, пережившие Голодную зиму, отличались склонностью к хроническим проблемам со здоровьем, обусловленным недостатком питания: к депрессии, тревожности, болезням сердца и десен, остеопорозу и диабету. (Одри Хепберн, тоненькая, как спичка, актриса, была одной из тех выживших и всю жизнь страдала от множества хронических болезней.)

В 1980-х, однако, проявилась[1036] более интригующая закономерность: у выросших детей тех женщин, что были беременны во время голода, наблюдали высокую встречаемость ожирения и болезней сердца. И этого тоже можно было ожидать. Известно, что недостаток внутриутробного питания приводит к изменениям физиологии плода. Недокормленный организм перестраивает свой метаболизм так, чтобы запасать больше жиров для защиты от возможной нехватки калорий. Впоследствии такая стратегия, как ни парадоксально, приводит к комплексу метаболических расстройств, сопряженных с ожирением. Но самые странные результаты Голодной зимы проявились только через поколение. В 1990-х обследовали внуков людей, переживших голод, и даже в этой когорте доля страдающих ожирением и болезнями сердца оставалась повышенной (оценка части их медицинских проблем еще не завершилась). Острое голодание каким-то образом изменило гены не только тех, кто его переносил