Книга ДНК. История генетической революции - Джеймс Д. Уотсон

Работа Тома Бушара и более ранние исследования показали, что до 70 % изменчивости в уровне интеллекта объясняется соответствующими генетическими вариациями, что серьезно свидетельствует в пользу приоритета наследственности над воспитанием. Однако действительно ли это означает, что наш интеллект в значительной степени обусловлен генами и что образование (и даже наша собственная свободная воля) мало влияет на то, кем мы являемся? Совсем нет. Как и в случае с любой другой характеристикой, хорошо, если нам повезло с генами, однако от воспитания во многом зависит, какое именно место займет человек в обширной «середине спектра», где в основном и складываются различия в социальном положении.

Рассмотрим случай с кастой буракуминов в Японии. Это потомки японцев, которые в период феодализма были вынуждены выполнять в обществе «нечистые» работы, например заниматься забоем скота. Несмотря на модернизацию японского общества, буракумины и сейчас остаются бедными и маргинализованными изгоями и при тестировании на IQ набирают на 10–15 баллов меньше, чем среднестатистический японец. Обусловлено лиэто генетикой или их коэффициент интеллекта просто отражает их низкий статус в японском обществе? Скорее всего, верно последнее: буракумины, иммигрировавшие в Соединенные Штаты, где они ничем не отличаются от других американских японцев, продемонстрировали повышение уровня IQ, и со временем пятнадцатибалльный разрыв, существовавший между ними и их соотечественниками на родине, исчез. Образование, безусловно, играет важную роль.

В 1994 году Чарльз Мюррей и Ричард Херрнстайн опубликовали книгу The Bell Curve («Колоколообразная кривая»), в которой писали, что, несмотря на несомненное влияние образования, различия в средних показателях IQ разных рас могут быть обусловлены генами. Утверждение чрезвычайно спорное, однако в нем оказалось гораздо больше истины, чем многие полагали. Мюррей и Херрнстайн понимали, что комбинированные исследования генетической основы интеллекта и различий в среднем показателе IQ среди человеческих групп не позволяют судить о том, что гены ответственны за межгрупповые различия. Представьте себе, что вы посеяли семена растений определенного вида и высота этих растений варьирует в зависимости от состава генов. Одну часть семян вы посеяли в ящик с богатой микроэлементами почвой, а другую – в ящик с бедной почвой. В обоих ящиках мы увидим растения разной высоты: одни будут выше других, как и ожидалось с учетом генетической изменчивости. Однако мы также увидим, что средняя высота для растений в ящике с бедной почвой меньше средней высоты растений в ящике с богатой почвой. На растения повлиял фактор окружающей среды: качество почвы. Несмотря на то что генетические особенности являются доминирующим фактором, определяющим различия в высоте растений в одном ящике (при прочих равных условиях), они никак не связаны с различиями, наблюдаемыми между ящиками.

Можно ли применить тот же аргумент к афроамериканцам, которые отстают от других американцев по показателям IQ? Поскольку уровень нищеты среди афроамериканцев относительно высок, а значительная их часть прозябает в гетто, где образованию детей уделяется недостаточно внимания, факторы окружающей среды, безусловно, влияют на их и так низкие результаты при прохождении тестов IQ. Однако Мюррей и Херрнстайн утверждали, что величина расхождения настолько велика, что ее нельзя объяснить лишь влиянием факторов окружающей среды. Аналогично только влиянием факторов среды нельзя объяснить, почему из всех рас в мире монголоиды в среднем отличаются более высоким уровнем интеллекта. Мне совершенно не нравится идея измеримых вариаций среднего уровня интеллекта по этническому признаку. С другой стороны, сомнительность заявлений, приведенных в книге The Bell Curve, не должна помешать нам подробно изучить влияние факторов среды и расовые особенности на интеллект. Самым весомым доказательством такого влияния является эффект Флинна – всемирно известный феномен, выражающийся в постепенном повышении показателя IQ, названный в честь новозеландского психолога, который первым его описал. С начала XX века этот показатель увеличивался в Соединенных Штатах, Великобритании и других развитых странах на 9–20 баллов за поколение; данные по этим странам достаточно надежны. Исходя из того, что нам известно об эволюционных процессах, мы можем быть уверены: этот процесс не связан с глобальными генетическими изменениями среди людей. Эти изменения следует связать с повышением качества образования, здравоохранения и питания. Несомненно, действуют и другие, пока еще не выявленные факторы, однако эффект Флинна прекрасно подчеркивает тот факт, что признак, изменчивость которого в значительной степени зависит от генетических различий, в конце концов поддается влиянию. Таким образом, мы не просто марионетки, полностью зависящие от генов.

Прежде чем завершить тему близнецового метода исследований, вернемся к предположению, которое я сделал в самом начале главы: однояйцевые близнецы генетически неразличимы. Несмотря на то что последовательности из трех миллиардов пар оснований в геномах однояйцевых близнецов на самом деле идентичны, в их геномах могут быть существенные различия на уровне химических модификаций. Это явление, изучаемое эпигенетикой, играет важную роль не только для нормального развития человека, но и при развитии таких распространенных заболеваний, как рак, диабет, и многих других.

Эпигенетика касается происходящих на разных этапах развития химических модификаций, которые регулируют активацию определенных генов. Если геном – это оркестр, то эпигенетическая регуляция – это дирижер (или, по крайней мере, помощник дирижера). Двумя наиболее важными примерами эпигенетической модификации являются ДНК-метилирование и модификации белков-гистонов. Присоединение метильной химической группы к Ц-нуклеотидам в последовательности ДНК, а также химическая модификация (ацетилирование) конкретных остатков в гистонах, на которые накручена двойная спираль, – это ключевые факторы, от которых зависит не только сохранение здоровья, но и развитие болезней. Основным примером эпигенетической регуляции является инактивация одной из двух Х-хромосом в женских клетках. Феномен инактивации X-хромосомы, впервые обнаруженный у мышей британским генетиком Мэри Лайон, в честь которой также именуемый лайонизацией, позволил решить генетическую загадку: как преодолевается неизбежный генетический дисбаланс, вызванный различием количества Х-хромосом у мужчин и женщин? Мужские (XY) клетки экспрессируют гены только из одной Х-хромосомы, тогда как женские (XX) клетки должны, по идее, продуцировать вдвое больше белка из своего двойного набора Х-сцепленных генов. Почему этот дисбаланс имеет столь принципиальное значение? Оказывается, клетки очень чувствительны к количеству продуцируемого белка. Напомню, что синдром Дауна связан с наличием одной дополнительной (третьей) копии 21-й хромосомы. Это самая маленькая из всех человеческих хромосом, однако дисбаланс, вызванный ее лишней копией, влечет далеко идущие последствия. Лайонизация – это эпигенетическое преодоление дисбаланса XX/XY между женщинами и мужчинами. Во время эмбрионального развития женщины одна из двух Х-хромосом плотно свертывается и становится недоступной, превращаясь в так называемый гетерохроматин.

Тот факт, что у двух однояйцевых эмбрионов последовательности ДНК одинаковы, еще не значит, что эти последовательности ДНК подвергнутся идентичным химическим модификациям. Этот механизм отчасти позволяет правдоподобно объяснить скрытую наследуемость, выявленную ранее в ходе полногеномного поиска ассоциаций. Новым направлением в исследованиях является изучение однояйцевых близнецов с различными заболеваниями, которые могут быть связаны с вариациями в эпигенетической модификации. Короче говоря, исследователи ищут участки генома, различающиеся по уровню метилирования у идентичных однояйцевых близнецов, поскольку эти участки могут как минимум коррелировать или как максимум объяснять дискордантность по риску заболевания. Несмотря на то что подобные исследования проводятся сравнительно недавно, они демонстрируют ощутимые результаты, касающиеся многих распространенных заболеваний, включая психические расстройства и аутоиммунные заболевания. Например, Тим Спектор и его коллеги из лондонского Кингс-Колледжа изучили ДНК у 27 пар однояйцевых близнецов и обнаружили несколько промоторов генов, метилирование в которых было нетипичным для людей с диабетом второго типа. Некоторые из этих участков совпадают с генами, уже выявленными в ходе обычного полногеномного поиска ассоциаций. Будем надеяться, что этот подход позволит не только лучше понять основные пути развития распространенных заболеваний, но и выявить маркеры и потенциальные мишени для новых лекарственных препаратов.