Правда в том, что мы до сих пор точно не знаем, что приводит одного человека к ожирению, в то время как другой сохраняет прекрасную форму. Все мы очень разные, и наши отличия становятся все более очевидными при изучении рациона питания и обмена веществ. Кто-то может потреблять в два раза больше сахара и при этом не иметь проблем с лишним весом или со здоровьем. Чтобы разобраться, как это происходит, нужно наблюдать за десятками тысяч добровольцев на протяжении всей жизни, начиная с момента зачатия, следить за тем, что они едят, сколько работают, где живут, воздействию каких химических веществ они подвергались в период внутриутробного развития и в первые годы жизни, и так далее. В США чуть было не начали проводить Национальное обследование детей, но, к сожалению, в 2014 году оно было внезапно остановлено. Фрэнсис Коллинз, директор Национальных институтов здравоохранения США, предложил возродить проект, но этого пока не произошло. К счастью, существуют аналогичные исследования, проводимые в Японии и в других странах.
Неважно, что именно заставляет нас полнеть. Несомненно одно: наши судьба и здоровье не зависят целиком и полностью от ДНК. Новая наука эпигенетика показывает, как окружение (в широком смысле этого слова) и образ жизни могут изменить результат экспрессии генов. В некоторых случаях эти изменения передаются детям, внукам и правнукам. Мы часто слышим, как люди говорят: «я похож на мать» или «у меня фигура в отца». В некоторой степени так оно и есть, потому что именно от них вам достались две копии генов. И все же ваша жизнь напрямую зависит не только от генов, которые вы унаследовали, но и от того, подвергались ли вы воздействию каких-нибудь веществ в период внутриутробного развития и сразу после рождения, а также от образа жизни ваших родителей, бабушек и дедушек – что они ели, чем занимались и о чем переживали. С этой точки зрения здоровье начинает формироваться еще до вашего появления на свет и, возможно, даже до того, как родились ваши родители.
Своего рода спор между природой (ДНК) и воспитанием (средой) идет на протяжении всей современной истории. Однако это явно надуманное противостояние: одинаково важны и гены, и окружающая среда, и взаимодействие между ними. Но сообщество токсикологов увлеченно погрузилось в бурные прения. В 2017 году меня позвали на научную конференцию, чтобы обсудить один интересный вопрос: что заставляет нас полнеть – пицца или коробка из-под пиццы? Не секрет, что и то и другое ведет к набору веса, но по очень разным причинам. Будем надеяться, что организаторы были в курсе того, как комично смотрелись эти дебаты… хотя, кто знает
[25]… Давно известно, что на частоту случаев различных заболеваний, от ожирения до рака, влияют и природа, и питание. Около 18 % недугов возникают по генетическим причинам (например, серповидноклеточная анемия или гемофилия). Остальные случаи зависят от нескольких факторов (требуется действие нескольких дефектных генов) или просто не могут быть объяснены. Некоторые ученые считают, что мы просто не прикладывали достаточно усилий, чтобы найти гены, провоцирующие заболевания. Однако мы уже секвентировали геномы человека и всех основных групп млекопитающих. Мы провели сотни, если не тысячи, исследований, называемых полногеномным поиском ассоциаций (ППА), в попытках связать последовательности ДНК с частотой заболеваний. Выражаясь проще, существуют эпигенетические факторы, которые еще не были изучены надлежащим образом.
Вы недоумеваете, что же я хочу всем этим сказать? Немного терпения! Прежде чем углубиться в этот вопрос (и понять, что к чему), давайте пробежимся по основам генетики.
Открытие ДНК ознаменовало новую эру
ХХ век – это, без сомнения, век генома благодаря открытию ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) – генетического материала, который лежит в основе всего живого на Земле. Но история генома, которой уже посвящено несколько книг
[26], началась гораздо раньше.
В XIX веке жил австрийский монах-августинец и страстный садовник Грегор Иоганн Мендель. Его тщательные эксперименты предсказали существование дискретного характера наследственности – именно благодаря ему у нас появляются особые фамильные черты. За это Мендель был назван отцом генетики. Выращивая горох в огороде аббатства Святого Томаша, он заметил интересные закономерности скрещивания нескольких разновидностей этого растения и доказал, что можно предсказать передачу определенных признаков по наследству. Это происходит благодаря факторам, которые позже будут названы генами. Мендель показал, что некоторые признаки передаются из поколения в поколение, и индивидуальные черты потомства зависят от обоих родителей. Далее он обнаружил, что у генов могут быть вариации, в результате чего появляются доминантные и рецессивные признаки. Работа Менделя не была по достоинству оценена при жизни. Но в начале 1900-х годов генетики (в частности, Томас Хант Морган) вновь обратились к его трудам, и менделевская генетика прославилась на весь мир.
В начале XX века все уже знали о том, что существуют единицы наследственности, называемые генами, но какой тип молекулы (ДНК, РНК или белок) служил генетическим материалом, оставалось загадкой. В 1940-х годах Освальд Эйвери из Института Рокфеллера (современный Университет Рокфеллера) убедительно продемонстрировал, что наследственным материалом является именно ДНК, а не белок.
Ученые выяснили, что природная ДНК содержит фосфат, дезоксирибозу и азотсодержащие основания (пурины и пиримидины), но ее структура и способ воспроизводства еще не были точно известны. Следующий большой прорыв сделал австрийский химик Эрвин Чаргафф – он открыл принцип химического соединения составных частей ДНК. Он доказал, что во всякой ДНК естественного происхождения количество пуриновых оснований (цитозин и гуанин: Ц и Г) и пиримидиновых оснований (аденозин и тимидин: А и Т) примерно равны. То есть А=Т, Г=Ц. Это открытие получило название первого правила Чаргаффа. Почему все происходило именно так, не удавалось объяснить до тех пор, пока Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон из Кембриджского университета совместно с Морисом Уилкинсом из Королевского колледжа Лондона не вывели структуру ДНК
[27].
