Жизнь заключается в постоянстве памяти. До недавнего времени единственной существующей связью считались перемычки, которые соединяют нити двойной спирали ДНК. Однако эпигенетика прибегает к химическим методам для создания генетической памяти прошлого опыта, которая намного более свежая и личная, чем самая первая память молекулы ДНК возрастом 2,8 миллиарда лет.
От адаптации к изменению
Генетика быстро движется по пути к своей второй революции, но как это влияет лично на вас и вашу повседневную жизнь? Просто через адаптацию. Динозавры так хорошо приспособились к окружающей среде, в которой они жили, что считались главными хищниками на Земле. Они миновали климатические барьеры и мигрировали в более холодные регионы, которые теперь находятся в Арктике (принимая во внимание дрейф тектонических плит). В своем питании динозавры были в основном вегетарианцами и иногда плотоядными. Но катаклизм, столь же сильный, как и адаптивность динозавров, уничтожил их. Из-за огромного метеорита, который упал предположительно на территории современного Юкатана, Мексика, климат в одночасье резко изменился. Облака пыли, которые поднялись от столкновения, закрыли солнце по всему земному шару, температура воздуха постепенно упала, а ДНК динозавров не хватило времени на изменения.
Или хватило? Некоторые ныне существующие виды рептилий выживают в холодном климате, когда впадают в спячку на зиму. Это позволяет змеям жить в Новой Англии. Но на адаптацию уходят долгие годы и даже миллиарды лет, если виду приходится ждать случайной мутации. Адаптация через экспрессию генов может произойти намного быстрее.
Коза, которая могла стать человеком
В 1942 г. голландский ветеринар и специалист по анатомии Э. Дж. Слийпер писал о козочке, которая родилась в 1920-е годы с нефункциональными передними ногами. Козленок смог адаптироваться к своему незавидному положению и научился прыгать как кенгуру на задних ногах. Животное прожило год, а потом внезапно умерло. Вскрыв мертвое животное, Слийпер обнаружил несколько сюрпризов. Кости задних ног козочки стали длиннее. Позвоночник животного был S-образным, и способ прикрепления мышц к костям напоминал скорее человеческий организм, чем организм козы. Также начали формироваться еще два признака, характерных для человека – более широкая и толстая костная пластина, которая защищала колено, и скругленная брюшная полость.
Невероятно думать о том, что всего за год нового поведения благодаря прямохождению началось превращение козы в человека, или, по крайней мере, двуногое животное, потому что все эти изменения связаны с эволюцией хождения на двух ногах. Сама активность генов изменилась и задала новую модель анатомии козы. Долгое время коза Слийпера не привлекала ничьего серьезного внимания. Стандартный дарвинистский подход диктует, что живые существа начинают ходить на двух ногах из-за случайных мутаций, которые изменили нашу сутулую осанку, характерную для других приматов, и такие мутации изредка случаются. Даже без наблюдений Слийпера сторонникам эволюции сложно правдоподобно объяснить, как могли все анатомические изменения, позволяющие людям ходить прямо, развиться одновременно. Они работают все вместе, и пример козы доказал, что развиться они тоже могли вместе, не как мутации, а как способ адаптации. Может ли эпигеном передать полный набор взаимосвязанных изменений?
Пока об этом спорят то тут, то там, скорость адаптации людей не снижается. Вопрос о том, как повлияет ваш образ жизни на ваших детей и внуков, еще не решен. Но перемены, которые происходят лично с вами, не обсуждаются.
Именно поэтому однояйцевые близнецы не в полной мере идентичны. С самого момента рождения они живут разной жизнью и становятся разными людьми, несмотря на то, что их геномы – точная копия друг друга. Однояйцевые близнецы могут различаться в предрасположенностях к заболеваниям и в поведении. Обычно генетические исследования на однояйцевых близнецах проводили с целью определить, что такое наследственность заболевания. Если у одного из близнецов проявляется некое заболевание, каковы шансы, что оно проявится и у другого в течение пятнадцати лет или около того? Это легко рассчитать. Согласно данным изучения сотен пар однояйцевых близнецов, возможность болезни Альцгеймера составляет 79 %. Это означает, что в 21 % случаев этот риск определяется образом жизни даже при идентичном геноме.
На адаптацию уходят долгие годы и даже миллиарды лет, если виду приходится ждать случайной мутации. Адаптация через экспрессию генов может произойти намного быстрее.
И наоборот, наследственность болезни Паркинсона составляет всего около 5 %, из-за чего образ жизни оказывает куда большее влияние на возможность ее проявления. Наследственный фактор переломов шейки бедра в возрасте до 70 лет составляет 68 %, но после 70 он снижается до 47 %. У коронарной недостаточности наследственный фактор составляет около 50 %, не больше случайного шанса. У разных видов рака – толстой кишки, груди и легких – наследственность среди однояйцевых близнецов составляет от 25 до 40 %, и потому существует точка зрения, что большинство, и возможно, абсолютное большинство, видов рака можно предотвратить. Эпигенетические изменения, связанные с развитием рака, могут быть обусловлены регулярным воздействием асбеста, растворителей или сигаретного дыма. Тем не менее эти изменения можно нейтрализовать здоровым питанием и регулярными физическими упражнениями, которые существенно повысят эту возможность.
Изменения в воздухе
Для физических изменений не всегда нужны физические причины. Иногда стимулом может послужить одно лишь слово. Если вы встретите нового человека и влюбитесь в него, это вызовет серьезные изменения в активности вашего мозга, чему есть подробное документальное подтверждение, и если тот, в кого вы влюблены, скажет вам не «Я встречаюсь с другим», а «Я тебя люблю», экспрессия генов в эмоциональном центре вашего мозга очень сильно изменится. В то же время химические сообщения, которые отправляются посредством эндокринной системы, помогут сердцу и другим органам адаптироваться. Если на ваши чувства ответят, ваше сердце будет трепетать, а если вас отвергнут – разрываться. В обоих случаях экспрессия генов будет разной.
Старые как мир переживания научно обоснованы. В ходе исследования 1991 г. микробиологи из Алабамского университета вводили мышам вещество, которое укрепляло их иммунную систему – кополимер полиинозиновой и полицитидиловой кислот. Это вещество усиливает активность части иммунной системы, которая содержит естественные клетки-киллеры. В то же время в воздух выпустили запах камфары. Мышей быстро выдрессировали связывать этот запах с введением препарата, после чего небольшой его дозы хватало для стимуляции естественных клеток-киллеров, пока в воздухе присутствовал запах камфары.
Организмы мышей начинали сами вырабатывать вещества, необходимые для стимуляции иммунной системы. Для этого им был нужен лишь небольшой триггер. Это впечатляющее открытие показывает, что гены могут адаптироваться в определенном направлении при очень низкой мотивации. Сами молекулы камфары, проходя от носа мыши к ее мозгу, не оказывают никакого влияния на ее иммунную систему. Эффект создала именно ассоциация с запахом камфары. Мы сделали еще один шаг вперед от экспериментов на коровах, поведение которых изменилось, потому что они помнили боль от удара током. Мыши ничего не запоминали сознательно. Их организмы адаптировались без участия сознания (какое бы оно там ни было), им не пришлось ничему учиться или даже думать.
