Книга Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности - Несса Кэри

Эти три примера на первый взгляд не имеют между собой ничего общего. Первый из них связан, главным образом, с питанием матери и «кормлением» еще не родившегося ребенка. Во втором говорится о различиях, проявляющихся у генетически идентичных индивидуумов. В третьей истории рассказывается об ущербе, который может быть нанесен взрослому человеку насильственным обращением с ним в глубоком детстве.

Однако все три примера тесно переплетены между собой на самом глубинном биологическом уровне. Все они находят свое объяснение с позиций эпигенетики. Эпигенетика — это новая дисциплина, производящая революцию в биологии. Если два генетически идентичных человека оказываются не идентичными по некоторым параметрам, которые мы можем проанализировать, то это и есть эпигенетика. Когда изменения в окружающей среде приводят к биологическим последствиям, продолжающимся долгое время после того, как само вызвавшее их событие давно кануло в Лету, то мы наблюдаем эпигенетические результаты в действии.

Эпигенетические явления присутствуют в нашей жизни повсеместно, и мы постоянно сталкиваемся с ними. Ученые наблюдают многочисленные проявления эпигенетики, подобные тем, что описаны выше, на протяжении многих лет. Когда исследователи говорят об эпигенетике, они подразумевают все те случаи, при которых только лишь генетическим кодом невозможно объяснить то, что происходит, — наряду с ним должен существовать некий дополнительный фактор.

Один из способов научного объяснения эпигенетики состоит в том, что она имеет место там, где два организма, являющихся генетически идентичными друг другу, в действительности демонстрируют некие различия между собой. И должен существовать некий механизм, вызывающий эти несоответствия между генетическим сценарием и конечным результатом. Такие эпигенетические эффекты должны провоцироваться физическими изменениями, какими-то модификациями широкого разнообразия молекул, из которых строятся клетки любых живых организмов. Это подводит нас к рассмотрению эпигенетики с другой точки зрения — объяснению с позиций строения молекулы. В данном случае эпигенетика может характеризоваться как серия модификаций нашего генетического материала, меняющих порядок «включения» и «выключения», т. е. активации и репрессии генов, но не оказывающих влияния на сами гены.

То, что термин «эпигенетика» имеет два разных значения, неискушенного человека может несколько сбивать с толку, но объясняется это исключительно тем, что мы описываем одни и те же явления на двух различных уровнях. В некотором роде это можно сравнить с разглядыванием фотографий в старых газетах через увеличительное стекло, когда мы видим, что изображение на них складывается из множества точек. Если бы у нас не было увеличительного стекла, мы имели бы полное право думать, что изображение на снимках выполнено на какой-то очень твердой основе, и, вероятно, поражались бы тому, каким образом удается каждый день создавать такое огромное количество фотографий. С другой стороны, если бы мы занимались только тем, что изучали фотографии исключительно через увеличительное стекло, то не увидели бы на них ничего, кроме точек, и так и не сумели бы охватить взглядом великолепную картину, в которую сложились бы эти точки, если мы не сделаем всего лишь пару шагов назад.

Революция, совсем недавно начавшаяся в биологии, состоит в том, что мы впервые действительно начинаем понимать, какие поразительные открытия сулит нам эпигенетика. Мы больше не рассматриваем лишь общую картину — теперь мы можем анализировать отдельные точки, из которых она состоит. Это означает, что мы, наконец-таки, начинаем нащупывать утраченное звено между природой и воспитанием, а также понимать, как наше окружение взаимодействует с нами и изменяет нас, иногда необратимо. Префикс «эпи» в термине «эпигенетика» заимствован из греческого языка и может переводиться как «на», «над», «сверх», «после». ДНК в наших клетках — это не какая-то чистая, беспримесная молекула. На определенных участках ДНК к ней могут добавляться маленькие группы химических соединений. Наша ДНК, кроме того, покрыта специфическими белками. Эти белки, в свою очередь, также могут присоединять к себе подобные группы. Ни одна из подобных молекулярных корректировок не ведет к изменениям базового генетического кода. Однако, присоединение этих химических групп к ДНК или соответствующим белкам или же их удаление, может вызывать изменения в экспрессии соседствующих генов. Эти изменения экспрессии генов влекут за собой изменения функций клеток и даже самой природы этих клеток. Иногда, если подобные химические модификации (присоединение или удаление химических соединений) осуществляются на важном этапе развития, то они могут оказывать влияние на наш организм на протяжении всей нашей жизни, даже если нам предстоит пережить свой столетний юбилей.

Не приходится сомневаться, что отправной точкой является карта ДНК. Очень важной отправной точкой и абсолютно необходимой, и двух мнений тут быть не может. Но только ею одной невозможно исчерпывающе объяснить все иногда прекрасные, а иногда ужасные проявления многообразия жизни. Если бы единственным, что имеет значение, была последовательность ДНК, однояйцевые близнецы всегда и во всем были бы идентичны друг другу. Младенцы, родившиеся у матерей, испытавших недостаток питания, быстро бы набирали вес и вскоре догоняли бы своих ровесников, жизнь которых началась более счастливо. И все мы, о чем читатель сможет узнать из Главы 1, были бы похожи на раздувшиеся бесформенные пузыри, потому что все клетки в наших организмах были бы абсолютно идентичны.

Самые разнообразные направления биологии испытывают на себе влияния эпигенетических механизмов, и революция в нашем мышлении распространяется все дальше и дальше, вторгаясь в самые неожиданные сферы жизни на нашей планете. В этой книге мы рассмотрим множество различных примеров и узнаем причины многих явлений. Например, почему для зачатия ребенка необходим один сперматозоид и одна яйцеклетка, а не, скажем, два сперматозоида или две яйцеклетки? Что делает возможным клонирование? Почему процесс клонирования настолько сложен? По какой причине некоторым растениям требуется пережить холодный период, прежде чем они смогут зацвести? Если пчелиные матки и рабочие пчелы генетически идентичны, то почему они совершенно различны по внешнему виду и функциям? Почему трехцветный окрас могут иметь только кошки, а не коты? Как может быть, что сотни сложнейших органов человека состоят из триллионов клеток, а у микроскопических червей лишь около тысячи клеток и практически никаких органов, но при этом и мы, и черви обладаем одинаковым количеством генов?

Не только академическая наука, но и коммерческие предприятия постепенно начинают все больше осознавать, какое колоссальное влияние оказывает эпигенетика на здоровье человека. Эта наука имеет непосредственное отношение к самым разнообразным заболеваниям от шизофрении до ревматического артрита, от рака до хронических болей. Уже разработаны два типа лекарственных препаратов, инициирующих эпигенетические процессы и благодаря этому успешно применяемых для борьбы с определенными разновидностями рака. Фармацевтические компании затрачивают на исследования сотни миллионов долларов в стремлении опередить друг друга в создании лекарственных средств следующего поколения для лечения самых тяжелых заболеваний, поразивших наш индустриализированный мир. Новым горизонтом в разработке современных лекарственных препаратов является именно эпигенетическая терапия.