Книга: Супергены. На что способна твоя ДНК?

Голландская загадка

Мы уже говорили о том, что привело к этой революции: эпигенетика. Эпигенетика изучает изменения в активности генов, которые вызваны изменением повседневной жизни и которые не требуют изменений в последовательности ДНК, т. е. мутаций. В этих изменениях задействован некий механизм переключения, который, впрочем, не ограничивается простыми операциями «включить-выключить». Переключение ДНК оказывается таким же сложным, как и поведение людей. Давайте поразмышляем о такой простой поведенческой реакции, как потеря самообладания. Гнев может вспыхнуть и погаснуть, как включенный и выключенный свет, или же кипеть некоторое время. Гнев можно не показывать, создавая видимость контроля над эмоциями. Когда гнев вспыхивает, он может быть как сильным, так и слабым. Каждый представляет эти различия, поскольку все мы хоть раз встречали как вспыльчивых, так и хладнокровных людей. Сами мы тоже знаем, как подавить гнев, но в то же время сопротивляемся этому.

А теперь давайте интерпретируем эту ситуацию с точки зрения генной активности с применением все тех же переменных. Любую активность, на которую способен ген, можно скрыть или приглушить. Она может выражаться частично, иногда проявляться, иногда затихать, как если бы ее включало пусковое устройство, которое запускает стабилизатор температуры. И, подобно тому, как гнев переплетается с остальными нашими эмоциями, наши гены тоже взаимосвязаны. Кажется все более правдоподобным, что сложность любого личного опыта имеет эквивалент на микроуровне.

В какой момент мы начинаем понимать, как много нам еще не известно? Если эмоции управляют генами, а гены управляют эмоциями, этот цикл может быть бесконечным. Эпигенетика привела нас к пульту управления, откуда и происходит любое переключение, но она так и не дала нам в руки ни одного рычага. Управление этими рычагами – индивидуальная ответственность каждого человека. В случае, если генетические изменения никто не контролирует, они могут быть весьма стремительными. Рассмотрим широко известный и очень запутанный пример.

Ниже приведена таблица с данными о росте мужчин в США и странах Европы с 1820 по 2013 г., которую составил специалист по компьютерным исследованиям Рэнди Олсон. (Существуют другие расчеты, результаты которых отличаются от приведенных здесь, но общий принцип у них тот же.) Обратите особое внимание на срез Нидерландов в правом верхнем углу.

Средний рост мужчин в разных странах с 1820 по 2013 г.

Удивительно, но голландцы – самые высокие в мире мужчины, и их средний рост составляет приблизительно 185 см. Говорят, что в Амстердаме существует даже клуб для мужчин, чей рост превышает 210 см, что не считается необычным. А прогулявшись по улицам Амстердама, можно встретить как мужчин, так и женщин ростом выше среднего.

Этот рост – результат недавней тенденции, которая также отражена в таблице. Стабильное увеличение роста отмечалось во многих странах с 1820 г., но голландцы опережают всех, поскольку до этого они были самыми низкорослыми из европейцев. Исследование скелетов в могилах с 1850 г. показало, что рост голландских мужчин в среднем составлял приблизительно 165 см, а женщин – около 155 см. (Вторые по росту на 2013 г. датские мужчины, которые на 1829 г. были приблизительно на 6 см выше голландцев, но сейчас слегка отстали.) В чем же причина такого резкого повышения роста за столь короткий промежуток времени?

В поисках ответа на этот вопрос Олсон изучил другую статистику, которая показала: увеличение доходов и повышение уровня жизни голландцев улучшилось равномерно. Вместо нескольких счастливчиков, которым достались все деньги, разбогатели все. Это привело к улучшению качества питания, что обычно связывают с увеличением роста. Но эта же экономическая тенденция распространилась на всю Европу, так что ею нельзя объяснить, почему именно голландцы так прибавили в росте. Окончательно запутывает все обстоятельства то, что по сравнению с сельским населением Голландии в XIX в. телосложение городских жителей стало более субтильным. Городская жизнь, которой сопутствовали высокая детская смертность, инфекционные заболевания, нищета беднейших слоев населения, загрязнение воздуха и дефицит воды, привела к уменьшению роста приблизительно на 2,5 см. В то же самое время благосостояние горожан стабильно росло, так что высокий уровень жизни нельзя считать параметром для прогноза увеличения роста.

Такая вероятность может быть скрыта непосредственно в генах. Последовательность ДНК в генах голландцев такая же, как и была двести лет назад, до совсем недавней волны иммиграции, и их гены не менялись до того, как голландцы начали заключать браки с приезжими. Но что, если правдиво обратное? Олсон подчеркивает, что предки, как известно, были высокими. Возможно, голландцы были высокими множество поколений назад, но затем из-за плохого питания стали ниже. Возможно, в таком случае улучшение питания могло затронуть гены предков, что и привело к увеличению роста.

Такая возможность не кажется слишком убедительной, но любое объяснение должно подразумевать гены, особенно эпигеном. Если эпигеном изменяется в соответствии с нашим опытом в прошлом, что же могло спровоцировать внезапный скачок роста? Поскольку это происходит, одно из самых веских доказательств, что эпигенетика может в некотором роде записывать память о пережитом опыте, также пришло из Голландии. Период голода, известный как Hongerwinter, или «голодная зима», поведал нам об эффектах эпигенетики у людей больше, чем любое другое событие. Когда немцы начали проигрывать Вторую мировую войну зимой 1944 г., которая выдалась особенно суровой, они усилили продовольственное эмбарго в отношении голландцев и начали систематически разрушать транспортную инфраструктуру страны и сельскохозяйственные фермы. Результатом был огромный дефицит продовольствия и голод зимой 1944–1945 гг. Продовольственные запасы в городах на западе Голландии резко сократились. К концу ноября дневной рацион взрослого человека сократился до менее чем 1000 калорий и до 580 калорий к февралю 1945 г. Это составляло лишь половину нормы, необходимой для здорового выживания взрослого человека. Люди ели галеты, небольшие помидоры, сахар, а белок в их рационе практически отсутствовал.

Миллионы лет эволюции наделили нас даром переживать долгие периоды недоедания. Все процессы в организме замедляются, чтобы сохранить энергию и ресурсы. Кровяное давление и сердечный ритм снижаются, и мы начинаем потреблять собственный жир. По большей части это становится возможным благодаря изменениям активности наших генов. В некоторых случаях активность генов усиливается и затихает благодаря эпигенетике. Опыт голландцев продвинулся даже на более глубокий уровень и показал, что изменения ДНК, которые мы приобретаем во взрослой жизни, могут передаться последующим поколениям. Именно это показало обследование детей, которые родились у поколения, пережившего голод в Голландии.

Исследователи из Гарварда получили тщательно сохраненные записи о рождении и данные медицинских карт того времени. Как и ожидалось, у детей, которые родились во время голода, часто были серьезные проблемы со здоровьем. Дети, чьи матери голодали с третьего по девятый месяц беременности, родились с недостатком веса. Однако дети, у чьих матерей период голода пришелся на первый триместр беременности (ближе к концу «голодной зимы», незадолго до того, как продовольственное снабжение наладилось), родились крупнее остальных. Сказалось влияние разницы питания их матерей.

Но еще большие сюрпризы обнаружились при обследовании этих детей, когда они достигли взрослого возраста. По сравнению с рожденными до или после периода голода у них была высокая склонность к ожирению. Среди тех, кто находился в утробе матери, на второй или третий триместр беременности которой пришелся голод, страдающих ожирением было вдвое больше. Кажется, это влияние своего рода эпигенетической памяти. Скоро нам удастся изучить точный ее механизм.

Изучение последствий голода в Голландии важно, так как открыло многим глаза на то, что последствия внутриутробного развития влияют на всю жизнь человека и могут стать причиной изменений в его геноме. Детство прекрасной и многими любимой актрисы Одри Хепберн пришлось на период голода в Нидерландах. Уже во взрослом возрасте она страдала анемией и приступами клинической депрессии. И была в этом не одинока. Дети, которые находились в утробе матери в период голода, также имели повышенную склонность к шизофрении и другим психическим заболеваниям. Хотя данные и не однозначны, но, когда у родившихся в период голода появились свои дети, они также родились с недостатком веса. Геном, подобно конвейеру, продолжал передавать данные о недостатке пищи от одного поколения к другому.