Быстрые изменения экспрессии множества генов в ответ на социальные стимулы выявлены в мозге у птиц и рыб. Например, у самок рыб при контактах с привлекательными самцами в мозге активируются одни гены, а при контактах с самками – другие.

Взаимоотношения с сородичами могут приводить и к долговременным устойчивым изменениям экспрессии генов в мозге, причем эти изменения могут даже передаваться из поколения в поколение, то есть наследоваться почти совсем «по Ламарку». Данное явление основано на эпигенетических модификациях ДНК, например на метилировании промоторов,[35] что приводит к долговременному изменению экспрессии генов. Было замечено, что если крыса-мать очень заботлива по отношению к своим детям, часто их вылизывает и всячески оберегает, то и ее дочери, скорее всего, будут такими же заботливыми матерями. Думали, что этот признак предопределен генетически и наследуется обычным образом, то есть «записан» в нуклеотидных последовательностях ДНК. Можно было еще предположить культурное наследование – передачу поведенческого признака от родителей к потомкам путем обучения. Однако обе эти версии оказались неверными. В данном случае работает эпигенетический механизм: частые контакты с матерью приводят к метилированию промоторов определенных генов в мозге крысят, в частности генов, кодирующих рецепторы, от которых зависит реакция нейронов на некоторые гормоны (половой гормон эстроген и гормоны стресса – глюкокортикоиды). Здесь прослеживается довольно тесная связь с вышеупомянутым геном egr1: транскрипционный фактор, кодируемый геном egr1, регулирует работу гена глюкокортикоидного рецептора GR, чей промотор под действием материнской заботы подвергается метилированию, причем как раз в том месте, где к нему должен присоединяться транскрипционный фактор egr1. Иными словами, материнская забота меняет характер влияния egr1 на чувствительность нейронов к глюкокортикоидам. Подобные примеры пока единичны, но есть все основания полагать, что это только верхушка айсберга.

Взаимоотношения между генами и социальным поведением могут быть крайне сложными и причудливыми. У красных огненных муравьев Solenopsis invicta число цариц в колонии зависит от гена G_p-9. У этого гена есть два варианта (аллеля), которые обозначаются буквами B и b. Гомозиготные рабочие с генотипом BB не терпят, когда в колонии более одной царицы, и поэтому колонии у них маленькие. Гетерозиготные муравьи Bb охотно ухаживают сразу за несколькими самками, и колонии у них получаются большие. У рабочих с разными генотипами различаются уровни экспрессии многих генов в мозге. Оказалось, что если рабочие BB живут в муравейнике, где преобладают рабочие Bb, они идут на поводу у большинства и смиряют свои инстинкты, соглашаясь заботиться о нескольких царицах. При этом рисунок генной экспрессии в мозге у них становится почти таким же, как у рабочих Bb. Но если провести обратный эксперимент, то есть переселить рабочих Bb в муравейник, где преобладает генотип BB, то гости не меняют своих убеждений и не перенимают у хозяев нетерпимость к «лишним» царицам.

Таким образом, у самых разных животных – от насекомых до млекопитающих – существуют сложные и во многом похожие друг на друга системы взаимодействий между генами, их экспрессией, эпигенетическими модификациями, работой нервной системы, поведением и общественными отношениями. Такая же картина наблюдается и у человека.

Нейрохимия личных отношений

Взаимоотношения между людьми еще недавно казались биологам слишком сложными, чтобы всерьез исследовать их на клеточном и молекулярном уровне. Тем более что теологи и гуманитарии всегда были рады поддержать подобные опасения. Да и тысячелетние традиции, испокон веков населявшие эту область всевозможными абсолютами, «высшими смыслами» и прочими призраками, глубоко укоренились в нашей культуре.

Однако успехи, достигнутые в последние десятилетия генетиками, биохимиками и нейрофизиологами, показали, что изучение молекулярных основ нашей социальной жизни – дело вовсе не безнадежное (Donaldson, Young, 2008).

Одно из самых интересных открытий состоит в том, что некоторые молекулярные механизмы регуляции социального поведения оказались на редкость консервативными – они существуют, почти не меняясь, сотни миллионов лет и работают с одинаковой эффективностью как у людей, так и у других животных. Типичный пример – система регуляции социального поведения и общественных отношений с участием нейромедиаторов окситоцина и вазопрессина.

Эти вещества могут работать и как обычные нейромедиаторы (то есть передавать сигнал от одного нейрона другому в индивидуальном порядке, через синапсы), и как нейромодуляторы (вещества, выделяемые нейронами в межклеточное пространство и воспринимаемые внесинаптическими рецепторами других нейронов), и как нейрогормоны (вещества, выделяемые нейронами в кровь и регулирующие работу различных органов).

Структура молекулы окситоцина – «вещества любви, дружбы и доверия». Окситоцин представляет собой пептид (короткий белок) из девяти аминокислот. «Секретная формула» этого естественного приворотного зелья такова: цистеин – тирозин – изолейцин – глутамин – аспарагин – цистеин – пролин – лейцин – глицин.

С химической точки зрения окситоцин и вазопрессин – это пептиды (короткие белковые молекулы), состоящие из девяти аминокислот, причем отличаются они друг от друга всего двумя аминокислотами. Такие же или очень похожие (гомологичные, родственные) нейропептиды имеются чуть ли не у всех многоклеточных животных (от гидры до человека включительно), а появились они не менее 700 млн лет назад. У этих крошечных белков есть свои гены, причем у беспозвоночных имеется только один такой ген и, соответственно, пептид, а у позвоночных – два (результат генной дупликации).

У млекопитающих окситоцин и вазопрессин вырабатываются нейронами гипоталамуса. У беспозвоночных, не имеющих гипоталамуса, соответствующие пептиды вырабатываются в аналогичных (или гомологичных) нейросекреторных отделах нервной системы. Когда крысам пересадили рыбий ген изотоцина (так называется гомолог окситоцина у рыб), пересаженный ген стал работать у крыс не где-нибудь, а в гипоталамусе. Это значит, что не только сами нейропептиды, но и системы регуляции их экспрессии (включая регуляторные области генов нейропептидов) очень консервативны, то есть сходны по своим функциям и свойствам у весьма далеких друг от друга животных.

У всех изученных животных эти пептиды регулируют общественное и половое поведение, однако конкретные механизмы их действия могут сильно различаться у разных видов.

Например, у улиток гомолог вазопрессина и окситоцина (конопрессин) регулирует откладку яиц и эякуляцию. У позвоночных исходный ген удвоился, и пути двух получившихся нейропептидов разошлись: окситоцин влияет больше на самок, а вазопрессин – на самцов, хотя это далеко не строгое правило.

Почему самцы после спаривания становятся спокойнее и смелее

Окситоцин выполняет множество разнообразных функций в организме млекопитающих, выступая в двух основных «ролях»: гормона и нейромедиатора. В первом своем качестве он регулирует, например, лактацию и сокращения гладкой мускулатуры матки при родах; во втором – участвует в эмоциональной регуляции поведения.

У самых разных представителей животного царства взаимоотношения с сородичами регулируются одними и теми же веществами – нейропептидами окситоцином, вазопрессином и их гомологами. По рисунку из Donaldson, Young, 2008.

Выделяемый нейронами мозга окситоцин влияет на поведение матери по отношению к ребенку, на восприимчивость к стрессу, на некоторые аспекты социального поведения. Перназальное (через нос) введение окситоцина делает людей более доверчивыми по отношению к другим людям, а также снижает уровень беспокойства, напряженности. Кроме того, установлено, что уровень окситоцина в крови крыс повышается во время брачных игр, во время и после спаривания. Опыты на людях-добровольцах показали, что в этом отношении человек ничем не отличается от крысы. Традиционно изучалось влияние окситоцина в основном на женский организм (это вещество используется, например, при родовспоможении для активизации маточных сокращений), однако известно, что в мужском мозге окситоцин тоже вырабатывается и тоже влияет на эмоции и поведение.

Все это побудило нейроэндокринологов из Регенсбургского университета (Германия) Мартина Вальдхерра и Ингу Нойманн задаться вопросом: не от окситоцина ли зависит то расслабленное, успокоенное состояние, которое охватывает мужчин после секса? (Waldherr, Neumann, 2007). Впрочем, на людях доказать это практически невозможно, и в качестве объекта были избраны безропотные крысы. Эксперимент состоял из трех этапов.

Сначала исследователи установили, что крысы-самцы после спаривания действительно становятся спокойнее и не так активно избегают опасных ситуаций. Это было показано при помощи стандартных тестов на уровень беспокойства. Например, крыс сажали в лабиринт, где одни проходы закрытые и темные, а другие открыты сверху и освещены. Оказалось, что самцы после спаривания существенно больше времени проводят в открытых («опасных») участках лабиринта по сравнению с контрольными самцами, которые до этого содержались в точно таких же условиях, но перед помещением в лабиринт не спаривались с самками.

Долгое пребывание на открытых участках у крыс является признаком низкого уровня беспокойства. По мнению авторов, повышенная смелость самцов крыс после спаривания может иметь адаптивное значение, поскольку они, находясь в таком храбром состоянии, с большей вероятностью смогут найти себе еще одну самку (хотя, конечно, нужно иметь в виду, что кроме смелости для этого нужны еще желание и энергия, которые вряд ли возрастают сразу после спаривания).