К сожалению, мы не можем предсказать развитие аутизма, что снова возвращает нас к неопределенности. Шанс, что в семье с четырьмя и более детьми будет двое детей с аутизмом, крайне невелик и составляет 1 к 10 000. Как сообщается в «New York Times», двое супругов из Канады, у которых уже были один ребенок с серьезным расстройством аутического спектра и один ребенок без каких-либо проблем в развитии, обратились к врачу, так как намеревались родить третьего малыша и хотели знать, насколько велик риск, что у него разовьется аутизм. Чтобы составить прогноз, врачи исследовали геном самого старшего ребенка с аутизмом. Паре сказали, что шансы на рождение ребенка с аутизмом невелики, а если заболевание и разовьется, то не в форме серьезного расстройства.

В действительности же у третьего ребенка этой пары развилось серьезное расстройство аутического спектра. Супруги сообщили, что поведение обоих детей-аутистов отличается друг от друга. Один достаточно открыт и подбегает на улице к незнакомым людям, а другой держится замкнуто. Один любит играть на компьютере, а второму это не интересно. Один любит бегать, а второй предпочитает сидеть на месте.

Это следствие разнообразия. Не имеет значения, сколько генетических образцов вы берете от людей в прошлом, следующий ребенок будет практически непредсказуем.

Гены четко определяют некоторые факторы, например, проявления ряда редких форм заболевания; в большинстве же случаев генные варианты, которые мы наследуем, дают нам всего лишь предрасположенность к заболеванию. То же самое можно сказать и о генетической предрасположенности к определенным типам личности и поведения. Подводя итог: мы делаем то, что ощущаем, и исходя из того, как видим мир; кроме того, условия окружающей среды, в которой мы находимся, сильно влияют на гены, которые мы наследуем. Никто не может дать точную цифру и сказать, насколько интенсивное влияние необходимо для экспрессии наших генов. Однако больше нет сомнений в том, что ваше влияние играет важную роль, потому что оно постоянно.

Стало возможно восстановить геном неандертальцев из их останков, но, независимо от того, как тщательно изучат их гены, по ним нельзя будет наблюдать будущую эволюцию человека. Не существует гена математики или естественных наук. Если сравнить гены Моцарта и скрипача-любителя, будет невозможно определить, кто из них был гением музыки. Даже самые основные прогнозы оказываются далеко не простыми. Женщина, ждущая ребенка, возможно, захочет узнать, насколько высоким он станет, когда вырастет. Единого гена роста не существует. На данный момент считается, что за это отвечают более 20 генов. Даже если вы сможете спрогнозировать, как эти двадцать генов себя проявят, в лучшем случае вы получите половину ответа. Такие факторы окружающей среды, как питание, причем как матери, так и ребенка, составят вторую половину.

Давайте представим, что в будущем генетика при помощи некоего суперкомпьютера сможет учесть все физические факторы, которые влияют друг на друга. Но даже при наличии всех этих данных прогноз, насколько высоким окажется ребенок, когда вырастет, будет неточным, поскольку всегда могут возникнуть непредвиденные обстоятельства. Например, существует такое условие, как психологическая низкорослость, при котором рост ребенка в условиях семейного насилия замедляется. За счет связи тела и разума психологический фактор, который усугубился из-за вредного эмоционального воздействия, получил физическое выражение. В двух словах, с помощью алфавита ДНК можно написать неограниченное количество «слов», и какими они будут, неизвестно.

Иногда можно вживую наблюдать, как жизненный опыт меняет ДНК человека. На конце каждой хромосомы есть участок ДНК под названием теломера, который защищает хромосому от разрушения подобно наконечнику на шнурке от ботинка. Мы становимся старше, и наши теломеры сокращаются с каждым новым делением клетки. После того как клетка поделится десятки раз, теломеры становятся настолько короткими, что наступает сенесценция (старение) клетки, которая означает, что клетка больше не способна делиться. За этим следует отмирание клетки и отсутствие новых клеток, которые бы ее заменили.

Выяснилось, что образ жизни людей также влияет на теломеры. Ученые из Университета Дьюка исследовали образцы ДНК пятилетних детей и позже образцы ДНК тех же детей, которые взяли у них в возрасте десяти лет. Ученые знали, что некоторые из них подвергались физическому насилию, травле или наблюдали жестокие семейные скандалы. Теломеры тех детей, чей опыт был наиболее тяжелым и стрессогенным, разрушались быстрее всех. Другие же исследователи отмечают, что физические упражнения и медитация способствуют увеличению длины теломер.

Выводы основательны. На долголетие влияют не только варианты ДНК, которые вы наследуете в отдельных генах от своих родителей. То, что происходит с вами сейчас, возможно, проявится завтра в структуре ваших хромосом.

Одно из самых увлекательных путешествий в новую генетику посвящено жизненному опыту и нашим генам. Человеческое существование невероятно сложное, и из-за этого трудно понять, как гены реагируют на повседневную жизнь. Иногда они это делают, и мы начали выяснять, как им это удается. Это и есть тема следующей главы нашей книги, в которой открывается множество новых возможностей, но в то же время возникает и множество загадок.

Как изменить свое будущее

Появление эпигенетики

То, что позволяет генам быть гибкими, изменчивыми и оказывать взаимное влияние друг на друга, входит в сферу изучения новой отрасли под названием эпигенетика. Греческое слово «эпи» означает «над», таким образом, эпигенетика изучает то, что находится на вершине генетики. Физически это оболочка или белки, которые окружают и амортизируют каждую нить ДНК. Вся эта структура называется эпигеномом. Исследование эпигенома на сегодняшний день, возможно, самое захватывающее во всей области генетики, поскольку именно оно выяснило, что гены могут переключаться из активного состояния в неактивное. А что, если мы можем контролировать эти переключения добровольно? От перспектив у любого смелого ученого-генетика кружится голова.

В 1950-е гг., еще до того, как появились догадки о существовании эпигенома, английский биолог Конрад Уоддингтон впервые предположил, что развитие человека от эмбриона до пожилого возраста не «вмонтировано на аппаратном уровне» в ДНК. Потребовались десятки лет, чтобы новая тенденция о генном «программировании» завоевала популярность, сменив знакомое всем утверждение о неизменности генов. Но в конечном счете игнорировать некоторые аномалии стало невозможно. Классический тому пример – однояйцевые близнецы, поскольку они рождаются с идентичным набором генов. Если у них в ДНК «вмонтировано на аппаратном уровне» одно и то же, то им должно быть биологически предопределено прожить абсолютно одинаковую жизнь.

Гены могут переключаться из активного состояния в неактивное. А что, если мы можем контролировать эти переключения добровольно?

Однако этого не происходит. Однояйцевые близнецы с вероятно одной и той же геномной ДНК могут сильно отличаться друг от друга в зависимости от их образа жизни и от того, как это интерпретируется в активность генов. Если вы знакомы с близнецами, вы, вероятно, слышали, что они говорят о том, как отличаются друг от друга. Для того чтобы получилась личность, нужно нечто большее, чем общий геном. Можно построить по одним и тем же чертежам два одинаковых здания, но приспособить их под совершенно разные цели. Например, известно, что шизофрения обусловлена в том числе и генетически, но если один из близнецов страдает шизофренией, то вероятность, что ею будет страдать второй, составляет лишь 50 %. Эта загадка требует дальнейшего обсуждения, но вы уже можете убедиться в неоднозначности подхода к биологии как предназначению. Эпигенетика зародилась тогда, когда генетика сосредоточилась на способах контроля экспрессии генов. Оказалось, что гибкость этих способов контроля, как и нейропластичность мозга, – один из самых ценных подарков, которые мы получили от жизни.

Притом что у всех клеток в вашем организме в основном одна и та же последовательность ДНК и генетический код, каждая из примерно 200 разновидностей клеток обладает своей структурой и выполняет свои функции. Нейрон под микроскопом настолько отличается от клетки ткани сердечной мышцы, что сразу и не скажешь, что ими управляет одна и та же ДНК. Гены запрограммированы создавать множество различных клеток из стволовых клеток, «предшественниц» всех зрелых клеток. Например, стволовые клетки в вашем костном мозге раз в несколько месяцев замещают отмершие клетки крови. У мозга также есть свой пожизненный запас стволовых клеток, что позволяет создавать новые нервные клетки в любой период жизни – прекрасные новости для пожилых людей, которые хотят сохранить жизненную энергию и ясный ум как можно дольше.

Мы только начинаем понимать «программное» наследование, и каждый этап этого понимания приносит свои сюрпризы. Проведенное в 2005 г. исследование д-ра Майкла Скиннера показало, что у четырех поколений потомства крысы, которой во время беременности вводили препараты, подавляющие сексуальную функцию, возникли проблемы с фертильностью. Что удивительно, следующее поколение наследовало проблемы с фертильностью от самцов через химические метки ДНК, известные как метильные группы, которые и были «программируемым» наследуемым признаком, как и последовательность ДНК родителей. Мы знаем, что это не «аппаратный» наследуемый признак, поскольку собственно последовательность ДНК в генах остается одной и той же.

Последовательность ДНК в генах

Если ДНК – склад миллиардов лет эволюции, то эпигеном – это склад кратковременной активности генов, как недавней, так и продолжающейся у одного, двух или нескольких поколений. То, что память может наследоваться, для биологии не ново. Кости плавников древних рыб имеют ту же структуру, что и лапы млекопитающих, и наши собственные руки. Эта память несомненно носит «аппаратный» характер, поскольку каждому виду рыб, медведей, енотов и людей потребовались миллионы лет, чтобы обрести постоянство. Новое в эпигенетике то, что память личного опыта – вашего собственного, вашего отца или прапрабабушки – может незамедлительно передаваться.