Дальнейшие исследования показали, что дети с подобной генной мутацией могут быть очень общительными с того момента, как им исполнилось три года, – если их родители отличаются чуткостью в воспитании. В этом случае они были куда более очаровательны, чем те сверстники, у которых такая генетическая мутация не наблюдалась.
Чем внимательнее ученые смотрят на взаимодействие между генетическими и внешними факторами, тем сложнее им становится делать какие-либо выводы. Между тем оказалось, что на развитие психологической устойчивости влияет не только эта взаимосвязь, но взаимодействие различных типов генов. Эксперты называют это явление эпистазом: под ним они понимают способность одного гена приводить в активность – или, наоборот, подавлять – другой.
Сегодня никто уже не верит в то, что на психологическую устойчивость легко можно повлиять генетически. «Конечно, генетика играет важную роль», – говорит генетик Клаус-Петр Леш. Он предполагает, что с течением времени человечеству станет известно о сотнях наследственных факторов, которые влияют на нашу психологическую устойчивость. С этим соглашается и нейробиолог Райнер Ландграф: «Таблетка, которая сможет сделать нас психологически устойчивыми, никогда не появится, но, может быть, однажды у нас будет коктейль для таких целей».
Как родители невольно передают свой собственный опыт (эпигенетика)
Долгое время ДНК воспринималась как физическое воплощение нашего эго. Наша сущность и отличительные особенности, казалось, были записаны в наш генетический код. Однако в последние годы стало понятно, что далеко не только гены оказывают столь большее влияние на нашу жизнь. Скорее, наоборот: наша жизнь оказывает большое влияние на наши гены.
ДНК не является некой статичной молекулой. Уже по одной этой причине она не может полностью нас охарактеризовать. Кроме того, генетические характеристики могут меняться в течение всей нашей жизни. Мы и сами можем на это влиять самым непосредственным образом: все, что мы делаем, как мы питаемся и из-за чего мы переживаем, отражается на структуре нашей ДНК. «На протяжении всей нашей жизни гены остаются чрезвычайно восприимчивыми ко всем возможным внешним воздействиям», – говорит биолог Джин Робинсон. Выходит, внешние факторы могут оказать значительное воздействие на наш генетический код.
Генетики могли бы догадаться, что все устроено именно так, еще в пятидесятые годы прошлого века, когда их гильдия только начинала становиться все более и более влиятельной. В конце концов, в каждой клеточке нашего тела с помощью более чем трех миллиардов элементов ДНК и 25 тысяч генов записана абсолютно одинаковая информация. И, несмотря на это, все эти разные элементы развиваются в итоге абсолютно по-разному: какие-то становятся клетками мозга, другие образуют ногти на ногах, третьи становятся глазными яблоками и так далее. Тот факт, что сетчатка глаза и прямая кишка выглядят по-разному и выполняют в организме абсолютно разные функции, может иметь смысл только в том случае, если в них активными являются разные гены. Выходит, с самого начала нашей жизни для успешного функционирования нашего организма особо важными являются те процессы, которые заставляют одни гены замолчать, а другие, наоборот, работать особенно активно.
Так что это всегда было довольно-таки очевидно: в нашем организме должна существовать какая-то продвинутая программа, отвечающая за то, чтобы сообщать клеткам, какие из генетических компонентов им стоит использовать в большем количестве, а какие – в меньшем, чтобы впоследствии успешно справляться со своими функциями, то есть обеспечивать правильное функционирование организма. Генетики поняли это довольно давно, но долгое время они считали, что эти разные уровни активности генов в разных клетках являются одинаковыми для всех. Они думали, что если однажды активность гена затихает, то вновь развиться у нее уже не выйдет.
Химия тихих генов
Однако это отнюдь не так. Со временем ученые смогли расшифровать эту продвинутую программу, которая сообщает генам, какие из них должны быть менее активными. В нашем организме существуют довольно простые химические процессы, которые берут на себя важную задачу включения или выключения тех или иных генетических структур. Чаще всего в дело включается механизм метилирования: к длинной молекуле ДНК прикрепляются небольшие химические соединения, так называемые метильные группы. Химическая маркировка определяет то, как именно организм считает данную генетическую информацию в силу того, что метильные группы изменяют пространственную структуру ДНК. Это оказывает решающее влияние на то, какие элементы генетического материала будут считаны специальной системой в нашем организме – то есть в какой-то степени они являются инструкцией к нашему организму. Метильные группы все чаще обнаруживают в тех генах, информацию из которых организм получает достаточно редко: выходит, они словно бы заглушают эти гены. Напротив, более активно используемые нашим организмом гены чаще всего отличаются куда меньшим уровнем содержания метильных групп. А потому в итоге мы можем говорить о возникновении характерного паттерна метилирования, который тем не менее может постоянно видоизменяться. При этом последовательность элементов ДНК и самих генов никак не меняется.
Когда речь идет о процессах, которые определяют активность тех или иных генов, что наделяет генетику еще большей властью над нашими жизнями, то это принято называть «эпигенетикой» (epi означает «сверх» на древнегреческом). Это новое направление в биологии получило особую популярность в начале этого тысячелетия.
Наиболее ярким примером силы эпигенетики журналист и автор книги «Второй код: эпигенетика» Питер Спорк считает превращение гусеницы в бабочку: «Это простое червеобразное существо, которое не умеет ничего, кроме как ползать и есть, в каждой клеточке своего тела хранит ровно те же гены, что и это прекрасное животное, которое теперь способно даже летать. Для подобного преображения потребовались лишь изменения в эпигенетической программе. Выходит, у каждой клеточки была и некая другая задача».
Даже если с людьми такие радикальные метаморфозы и не случаются, их генетический материал все равно постоянно изменяется именно за счет эпигенетических процессов. Наш жизненный опыт и внешние воздействия неминуемо оставляют след в нашем организме с помощью десятков тысяч химических маркировок в ДНК.
Ученые уже установили, что на эпигенетические изменения влияет наша диета, жизнь в городе с загрязненным воздухом, прием наркотиков, умственные нагрузки и стресс. Эпигенетические изменения – это «язык, на котором наш генетический материал общается с окружающим нас миром», как говорит биолог Рудольф Ениш.
Динамический процесс
Однояйцевые близнецы со временем все больше и больше различаются генетически. И это несмотря на то, что, подобно клонам, в момент своего возникновения у них была одна и та же ДНК. Врач и молекулярный генетик Манель Эстеллер сумел доказать, что с течением времени жизнь близнецов становится все более и более разной: в своем новаторском исследовании он сравнивал анализы крови, взятые у сорока пар однояйцевых близнецов, чей возраст разнился от 3 до 74 лет. Как оказалось, в юном возрасте у близнецов эпигенетические паттерны отличались не особо сильно, однако по мере взросления между ними можно было заметить существенные отличия. При этом разница в генетическом материале была больше, если близнецы вели более отличающийся друг от друга образ жизни. «Если один из них курит, принимает наркотики или же живет в городе с плохой экологией, то его эпигенетический профиль будет сильно отличаться от того, что можно обнаружить в другом близнеце», – говорит Эстеллер. Собственно, по словам генетика, весь процесс эпигенетических изменений «очень динамичен».
Степень этой динамичности смогло продемонстрировать исследование, проведенное в 2012 году шведскими учеными – и его результаты удивили даже их коллег-специалистов. Когда ученые-биологи только-только начали привыкать к тому, что человеческий геном вариабелен, шведы представили им свою удивительную находку: они установили, что изменения в наших генах могут происходить за считаные минуты.
Группа ученых под руководством физиолога Джулин Зират провела эксперимент, в рамках которого четырнадцать здоровых, но неспортивных молодых людей в возрасте примерно 25 лет должны были крутить педали на велоэргометре. Всего за двадцать минут спорт изменил генетическое строение их мышечных клеток: в них стало меньше химических маркировок (в виде метильных групп), чем до этого занятия спортом. Ученые установили это, проанализировав крошечные – весом от 50 до 100 миллиграммов – кусочки их мышц, которые они отщипнули от их бедер. «Наши мышцы действительно пластичны», – говорит Джулин Зират, которая и сама была поражена своим открытием.
Однако в целом нам это было понятно и благодаря нашей обычной жизни. В конце концов, сила и форма наших мускулов постоянно адаптируется к тому, какой именно образ жизни ведет тот или иной человек. Спорт делает мышцы твердыми, но если же они оказываются закованы в гипс, то даже у профессиональных спортсменов они в итоге уменьшатся в размере. «Мышцы очень хорошо адаптируются к тем требованиям, что мы к ним предъявляем», – говорит Зират. Однако самое интересное в этой способности мышц к быстрым изменениям – это то, что она основана на эпигенетических механизмах. Физиолог считает, что это разрушение метильных групп следует рассматривать как молекулярный эффект от спортивной нагрузки. Ведь дело не в том, что у неспортивных испытуемых в результате исследования изменились какие-то гены, а в том, что из генетического материала исчезли метильные группы, что стало частью процесса метаболизма организма во время занятия спортом.
Эти процессы являются очень динамичными и, судя по всему, могут начаться у нас в совсем раннем возрасте – а именно пока мы еще находимся в утробе матери. Австралийская исследовательская команда под руководством Джеффри Крейга и Ричарда Саффери смогла дополнить результаты эксперимента своего испанского коллеги Манеля Эстеллера: они исследовали генетический материал однояйцевых близнецов сразу же после их рождения, взяв на пробу их пуповинную кровь и плаценту. Хотя на момент зачатия близнецы были абсолютно идентичны, в момент рождения они уже отличались генетически. Эти изменения, судя по всему, произошли во время их пребывания в утробе. По словам Крейга, они «должны возникать из тех событий, что происходят только с одним из двух близнецов». Выходит, что даже внешняя среда материнской утробы может оказать сильное влияние на то, какие из наших генов будут активными, а какие – скорее всего нет.