Книга: Супергены. На что способна твоя ДНК?

Адаптируйся сначала, мутируй потом

Несмотря на все возрастающее число доказательств в пользу эпигенетики, некоторые биологи-эволюционисты настаивают на том, что эволюция нашего вида полностью случайна и основана только на естественной селекции. И если вы посмеете только предположить, что может существовать некая динамичная эпигенетическая программа, согласно которой и происходит эволюция нашего вида, вы наткнетесь на стену непонимания. Типичные эволюционисты с пеной у рта заклеймят вас «креационистом» и будут донимать вас понятием «теории разумного начала». Но мы точно не имеем в виду «теорию разумного начала». Однако, если рассматривать все растущее число доказательств влияния эпигенетики на здоровье в целом, настало время серьезно задуматься о том, что вторая генетическая революция говорит нам о нашей собственной эволюции.

Разница может оказаться решающей. На протяжении почти тридцати лет в Университете штата Огайо профессор Дженис Кикольт-Глейзер и ее коллеги изучают воздействие хронического стресса на иммунную систему. Общая картина уже была хорошо изучена. Если вы постоянно подвергаетесь стрессу, ваша сопротивляемость заболеваниям снизится. Кроме того, повышается риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и гипертонии. Но люди куда меньше знают об опасностях ежедневного стресса, того, который причиняет нам дискомфорт, но с которым нам нужно мириться.

Группа Кикольт-Глейзер рассматривала стресс, который стал распространенным лишь недавно – у ход за страдающими болезнью Альцгеймера. Поколение демографического взрыва все чаще и чаще сталкивается с необходимостью ухаживать за стареющими родителями с болезнью Альцгеймера, а поскольку профессиональный уход ограничен и слишком дорого обходится, брать на себя все заботы приходится выросшим детям. Как бы мы ни любили наших родителей, непрерывный ежедневный уход становится источником сильного хронического стресса.

Мы платим генетическую цену. По данным исследовательского сайта Университета штата Огайо, «…работы других ученых показали, что у матерей, которые ухаживают за хронически больными детьми, отмечаются изменения в хромосомном наборе, что ведет к их преждевременному старению». Когда ученые прицельно занялись исследованием ухаживающих за страдающими болезнью Альцгеймера, для группы Кикольт-Глейзер было неудивительно обнаружить высокие показатели депрессии и прочих психологических эффектов. Но они также хотели изучить и клетки, которые послужили бы доказательством генетических изменений.

Ученые обнаружили их в теломерах иммунных клеток. Напомним, что теломеры – это концевые участки последовательности ДНК, как точка в конце предложения. При постоянном делении клеток теломеры изнашиваются, что и служит признаком старения. «Мы считаем, что изменения в иммунных клетках отражают состояние всех клеток организма, исходя из того, что все клетки организма стареют одновременно», – говорит Кикольт-Глейзер. По ее оценкам, это отнимает у тех, кто ухаживает за людьми с болезнью Альцгеймера, от четырех до восьми лет жизни. Иными словами, адаптивность нашего организма сильно ограничена.

Кикольт-Глейзер указала на многочисленные данные, которые доказывают, что люди, занимающиеся уходом за больными и подвергающиеся стрессу, умирают быстрее, чем те, кто не выполняет подобных обязанностей. «Теперь у нас есть веское биологическое обоснование, почему это происходит», – с казала она. Руди предварительно оценил последовательности всего генома 1500 пациентов с болезнью Альцгеймера и их здоровых братьев и сестер и обнаружил, что в геноме полно повторяющихся последовательностей А, Ц, Т и Г. Некоторые из этих повторяющихся последовательностей в ДНК могут связывать определенные белки, которые находятся глубоко в ядре клетки и контролируют активность расположенных рядом генов. Другие повторяющиеся последовательности расположены на концах хромосом, и их длину контролируют белки, например теломераза. Чем дольше концы хромосом остаются стабильными (восстанавливаются за счет теломеразы), тем дольше живет клетка.

Фактически на протяжении всей нашей жизни мы ежедневно адаптируемся к окружающей среде и изменяем для этого свой организм, в том числе и на уровне активности генов. Следующая пища, которую вы съедите, следующее ваше настроение, следующий час физических нагрузок приносят в ваш организм бесконечный поток изменений. Дарвин объяснил, как вид адаптируется к окружающей среде на протяжении миллиардов лет, учитывая, что за десятки миллионов лет динозавры сначала появились, а потом превратились в птиц. Маховые перья для убежденного дарвиниста – лишь физическая адаптация к требованиям окружающей среды и ничего больше. Но на самом деле наш геном адаптируется в реальном времени каждый момент нашей жизни, и это проявляется в активности генов. Возможно ли, что эти адаптации сами по себе являются движущим фактором?

Сегодня этот вопрос крайне важен. Для подавляющего большинства сторонников эволюции ставить адаптацию впереди мутации неприемлемо. Но существуют исключения. В статье, опубликованной в журнале «New Scientist» в январе 2015 г. под названием «Адаптируйся сначала, мутируй потом», репортер Колин Баррасс рассматривает козу Слийпера в новом контексте. Примитивная африканская рыба, известная как бичир, обладает способностью выживать на суше. Адаптация в виде способности передвигаться по суше позволяет рыбе бичир переживать сезон засухи, покидая пересохший водоем в поисках свежей пресной воды, а также новых источников пищи и территорий для жизни. Другим видам тоже доступна такая адаптация. Когда лягушковый клариевый сом из Юго-Восточной Азии (Clarias batrachus) сбежал во Флориде, он передвигался по суше на большие расстояния. Сом не пользуется ногами, но ползает, опираясь на передние или грудные плавники, что помогает ему держать голову поднятой. Пока рыба остается влажной, она может пребывать на суше сколь угодно долго.

Эта адаптация напомнила биологу-эволюционисту из Университета Оттавы Эмили Стенден о том, как сотни миллионов лет назад древние рыбы вышли из океана. Совсем недавно найденная окаменелость возрастом в 360 миллионов лет стала сенсационным доказательством эпохальных изменений жизни на Земле. У недавно обнаруженного животного, которое назвали тиктаалик, был скелет, похожий на скелет рыбы, но с новыми частями, более характерными для четвероногих обитателей суши. Стенден специализируется на механике эволюции видов и показывает заинтересованным, могли ли такие адаптации ускоряться – а они могли, и весьма серьезными темпами.

Стенден и ее команда вытащили рыб бичир на сушу, и рыбы, которым пришлось ползать с опорой на плавники больше, чем в естественных условиях, изменили свое поведение и стали передвигаться более уверенно. Они крепче прижимали плавники к телу и держали голову выше. С их скелетом также произошли эволюционные изменения: кости, на которых держались плавники, изменили форму за счет действия возросшей силы земного тяготения (в воде рыбы весят меньше). Как и в случае с козой Слийпера, развился целый ряд необходимых адаптаций. Чтобы оценить, к чему приведут нас эти исследования, потребуется время, но они уже предполагают то, что сказано в статье из «New Scientist»: «Адаптируйся сначала, мутируй потом».