Чтение онлайн

Неожиданный пример этого недавно обнаружили в эксперименте с мышами. Исследователи научили группу этих животных бояться запаха ацетофенона, похожего на аромат цветущей вишни. Мыши с появлением запаха получали небольшой разряд тока [29] . Вскоре они стали испытывать страх, едва учуяв ацетофенон. Эти мыши дали потомство. И их дети проявляли ту же самую реакцию на запах цветущей вишни. Следующее за ними поколение продолжало демонстрировать этот страх. При вскрытии обнаружилось, что рецепторы, отвечающие за реакцию на этот запах, в мозге подопытных мышей увеличены. Более того, при исследовании ДНК спермы этих мышей выявились различные паттерны метилирования ДНК, отсутствующие у других. Чтобы исключить возможность того, что мыши переняли страх у своих родителей, исследователи взяли сперму у самцов, которых научили бояться запаха цветущей вишни, и искусственно осеменили самок из другой лаборатории. В результате вскрытия мозга их потомков ученые обнаружили такие же увеличенные рецепторы, отвечающие за восприятие этого запаха. Специфический страх, приобретенный в одном поколении, передался потомству, но не через саму последовательность ДНК, а через паттерны метилирования, которые влияли на экспрессию гена. Другими словами, опыт определенной группы мышей привел к наследуемым изменениям. Нужно узнать гораздо больше об эпигенетическом наследовании, прежде чем мы сможем сделать обоснованные выводы, но эти данные сами по себе очень интересны.

Применительно к нашей жизни имеют особое значение именно фенотипы, которые характеризуют наши тела и поведение. Быстрые газели с большей вероятностью могут убежать от хищников, чем медленные. Высокий горошек способен улавливать больше солнечного света, чем низкорослый. Дети с синдромом дефицита внимания чаще стараются привлечь к себе внимание учителя в классе. Генотипы формируют все это. Но определить, как происходит «перевод» генотипов в фенотипы, не так просто.

Отец поведенческой генетики сэр Фрэнсис Гальтон столкнулся с этой проблемой в 1869 году. Тогда им овладела идея, что гениальность затрагивает всех членов семьи. Неудивительно, что у Гальтона возникло это прозрение. Возможно, это произошло во время рождественского ужина, на котором собралась вся семья ученого, включая его гениального троюродного брата Чарлза Дарвина и их выдающегося дедушку Эразма Дарвина. Возможно, концентрация интеллектуалов среди Дарвиных-Гальтонов была такой высокой из-за того, что дедушка Эразм обеспечил детям и внукам прекрасную образовательную среду, способствовавшую развитию их способностей. Но Гальтон был убежден в другом. А именно в том, что в основе гениальности лежит некая биологическая сущность. У ученого возникла блестящая идея доказать это на примере близнецов. Гальтон понимал, что существует два разных типа близнецов. Одни похожи друг на друга не больше, чем обычные братья и сестры. Другие практически неразличимы «из-за двух ядрышек в одной яйцеклетке». Он отправил письма 35 парам однояйцевых близнецов и 20 парам разнояйцевых близнецов, чтобы найти свидетельства каких-либо общих черт в их поведении. Выяснилось, что у разнояйцевых близнецов между собой не больше сходства, чем у обычных братьев и сестер, близких по возрасту. Со второй группой опрашиваемых результат оказался полностью противоположным. Сходство многих пар однояйцевых близнецов ошеломляло. У одних одновременно заболел один и тот же зуб, который обоим пришлось вырвать. Другие в 20 лет столкнулись с одной и той же необычной проблемой – не могли быстро спускаться по лестнице. Еще разные пары близнецов рассказали о том, что имели похожие мечты в одно и то же время, покупали друг другу одинаковые подарки и устраивались на аналогичные должности. Степень сходства однояйцевых близнецов была поразительной. И это говорило о невероятно сильном влиянии генов. Гальтон утверждал: «Опасаюсь лишь, что мои открытия, кажется, доказывают слишком многое и могут быть поставлены под сомнение, так как противоречат утверждению о необходимости воспитания» [30] .

Интересные результаты, полученные Гальтоном, продемонстрировали, что знание степени биологического родства между людьми позволяет определить, в какой мере тот или иной признак является наследуемым. Иными словами, гены играют важную роль в объяснении того, почему один индивид отличается от другого. Открытия Гальтона привели к появлению поведенческой генетики. Двумя наиболее распространенными методами изучения наследуемости признака являются сравнение однояйцевых и разнояйцевых близнецов и сопоставление усыновленных и биологических детей. У однояйцевых близнецов 100 % генетических вариаций идентичны, тогда как у разнояйцевых – только 50 %. Поэтому, когда мы видим, что первые больше похожи друг на друга по какому-то признаку, чем вторые, это можно считать доказательством наследуемости данной черты. Аналогичным образом, если дети больше похожи на своих биологических отца и мать (50 %-ное совпадение генов) по определенному признаку, чем на приемных родителей (генетическое сходство стремится к 0 %), то мы опять же убеждаемся в наследуемости этой характеристики.

Что именно означает выражение «признак наследуется»? Нельзя сказать, что это интуитивно понятная концепция, поэтому давайте разберем ее немного подробнее. Рост – это наследуемая черта. Исследования с близнецами и усыновленными детьми показали, что вероятность наследуемости роста достигает 80–90 % [31] . Так что же имеется в виду? Вопреки распространенному мнению, речь идет не о шансах передачи признака напрямую от родителей. Таким образом, это не означает, что 80–90 % вашего роста вы унаследовали у родителей, в то время как оставшиеся 10–20 % – результат вашего опыта. Вернее будет сказать, что наследуемость относится к тому, какая доля изменчивости признака в данной выборке обусловлена генетикой. Например, наследуемость роста с вероятностью 80 % означает, что каждый участник исследования в рамках определенной группы, который обладает ростом выше среднего, получил такой признак на 80 % из-за генетических причин. Остальные 20 % роста обусловлены жизненным опытом (будь то перинатальное или постнатальное развитие). Важно отметить, что оценки наследуемости всегда относятся к определенной выборке участников исследования и ничего не говорят о людях, живущих в других условиях. О попытках сравнения одного признака у представителей разных групп и последствиях этого мы поговорим позднее.

Итак, какие качества наследуются? Учитывая информацию о росте, вы, вероятно, не удивитесь тому, что наследуются и другие физические показатели, такие как цвет глаз, масса тела или скорость обмена веществ. А как насчет психологических качеств? Многие из них тоже наследуются. Гены вносят значительный вклад в такие личностные черты, как уровень интеллекта, характер, самооценка и вероятность развития шизофрении. На самом деле, наше сознание даже больше зависит от генов. Есть доказательства наследуемости того, верите ли вы в Бога, придерживаетесь ли расистских взглядов и любите ли джаз. Подтверждено влияние генов и на то, сколько времени вы смотрите телевизор, поддерживаете ли эвтаназию, были ли хулиганом в детстве, страдаете ли патологическим накопительством и тратите ли больше на шоколад, чем на батарейки. Равно как и на то, насколько вы счастливы и любите ли научно-фантастические книги [32] . Есть даже доказательства того, что вероятность быть ограбленным передается по наследству! [33] Кажется невозможным, чтобы гены, притаившиеся в наших клетках, могли каким-то образом заставить нас стоять в одиночестве на темной улице, тщетно крича о помощи, когда прикрытый капюшоном незнакомец убегает с нашим кошельком. Но доказательства наследуемости подобных моделей поведения весьма убедительны, каким бы противоречивым это ни казалось [34] .

Есть масса доказательств того, что психолог Эрик Туркхеймер назвал «первым законом генетики поведения». Он гласит: все поведенческие признаки людей наследуются [35] . Иными словами, в поведении однояйцевых близнецов всегда будет больше сходства, чем в действиях разнояйцевых двойняшек. Этот «закон» признан несколько гиперболизированным. Например, конкретная религия, которую вы исповедуете (баптизм, дзен-буддизм, ислам), не наследуется в отличие от силы ваших религиозных убеждений [36] . Скорее, закон подразумевает, что подтверждения наследуемости моделей поведения невероятно обширны. Поэтому мы по умолчанию предполагаем, что эти паттерны передаются потомкам – пока не будет доказано обратное. Как ни удивительно, почти все типы поведения действительно связаны с генами, с которыми мы рождаемся [37] .

Исследования близнецов и приемных детей предоставляют только общие доказательства того, что гены способствуют фенотипической вариативности. Иными словами, подтверждают, что, например, некоторый разброс в росте частично обусловлен нашими генами. На протяжении почти столетия с момента возникновения поведенческой генетики это объяснение оставалось единственным возможным. Но последние технологические достижения позволили нам идентифицировать конкретные гены, связанные с разными чертами. Есть множество способов, с помощью которых сейчас можно определить ассоциации генов (например, анализ групп сцепления). Поговорим о двух наиболее часто используемых подходах. Во-первых, исследователи могут предполагать влияние конкретного гена и пытаться выяснить, распространены ли варианты данного кандидатного гена в большей степени среди людей с определенным состоянием, таким как болезнь Крона. Конкретные гены выбираются на основе их предполагаемой связи с исследуемым состоянием. В случае болезни Крона несколько предыдущих исследований выявили конкретный участок хромосомы 16, который, вероятно, связан с этим заболеванием. Ген NOD2 локализован в подходящем месте, поэтому ученые решили исследовать его. Они обнаружили, что у людей с определенным вариантом гена NOD2 в три раза чаще развивается болезнь Крона [38] . Если провести аналогию с военными действиями, можно вспомнить операцию «морских котиков» по ликвидации Усамы бен Ладена. Исходя из разведданных, правительство США подозревало, что лидер террористов жил в трехэтажном доме на окраине города Абботтабада в Пакистане. Соединенные Штаты начали оперативное нападение на предполагаемую территорию в надежде на то, что бен Ладен действительно находился там. В этом случае результат подтвердил их гипотезу.

Если изучение кандидатных генов похоже на точечные военные удары, то еще один распространенный подход к выявлению соответствующих генов – полногеномные исследования ассоциаций – можно сравнить с ковровой бомбардировкой Дрездена. Они основываются на данных ДНК-чипа, который может быстро и дешево предоставлять информацию о генотипе для нескольких сотен тысяч разных ОНП – тех самых участков генома, различие по которым между людьми заключается в одном нуклеотиде. Для полногеномных исследований ассоциаций ученые собирают информацию о геномах людей с такими заболеваниями, как болезнь Крона, и здоровых индивидуумов. Затем они сравнивают все ОНП представителей обеих групп. После «бомбардировки» всех статистически возможных ассоциаций генетики ищут «в обломках» предмет своего интереса. Исследования не зависят от каких-либо предварительных знаний или гипотез о том, какие гены могут быть связаны, например, с болезнью Крона. С помощью непосредственной статистической обработки числовых данных ученые определяют, какие из сотен тысяч ОНП больше распространены среди людей с этим состоянием, чем среди остальных. В случае болезни Крона выявили более 70 разных ОНП, каждый из которых может помочь предсказать это заболевание [39] . Полногеномный поиск ассоциаций обеспечивает непрерывный поток данных. Он используется для выявления генетических вариантов для всех видов состояний – начиная со светлых волос и заканчивая раком предстательной железы. По завершении этого этапа ученые стараются обнаружить в новых выборках ранее выявленные ОНП. Учитывая, что этот метод основан исключительно на статистике, а не на теории, часто оказывается, что многие из ОНП, отмеченных в первоначальном полногеномном поиске ассоциаций, появились в результате случайности. После нескольких таких тестирований должен возникнуть набор ОНП, на основании которого ученые могли бы сделать обоснованный вывод, что эти варианты играют определенную роль в развитии какого-либо состояния. Поведенческая генетика, таким образом, обычно опирается на исследования близнецов и приемных детей. Затем ученые обращаются к исследованию ассоциаций генов, чтобы определить, какие конкретные гены на это влияют.

Экспонаты Музея медицинской истории Мюттера в Филадельфии – зрелище не для слабонервных. В тускло освещенных стеклянных шкафах содержится коллекция ужасающих искореженных человеческих тел и органов. Вот перед вами непомерно огромная толстая кишка длиной почти 3 м, вот восковые муляжи черепов с рогами, вот посмертный слепок сиамских близнецов Чанга и Энга. Но только спустившись по темной лестнице в подвал, посетители видят одну из самых удивительных достопримечательностей музея – скелет Гарри Истлака. Он зловеще висит, как привидение, в углу. По мере приближения вы понимаете: этот скелет не похож ни на какие другие человеческие останки. Он скручен и искривлен, отдельные кости сливаются вместе, образуя оболочку, похожую на панцирь черепахи.

Первый признак того, что в жизни Истлака что-то пошло не так, появился в возрасте четырех лет. Тогда мальчик сломал бедренную кость, играя со своей сестрой. Перелом долго не срастался, и вскоре колено и бедро Гарри начали твердеть. При осмотре врачи с удивлением обнаружили костные образования в мышцах бедер, которые они попытались удалить хирургическим путем. Но кость выросла еще толще, чем прежде. Несколько лет спустя Гарри случайно ударился ягодицами о радиатор, и новое костное образование начало формироваться на месте синяка. С этого момента жизнь Истлака превратилась в бесконечную череду бесполезных операций. Врачи действовали скорее как садовники: они тщетно пытались удалить костные отложения, но в результате те росли с удвоенной силой, подобно клубку сорняков. К 25 годам позвонки несчастного больного слились воедино, так как мышцы спины заменили кости, а шея осталась навсегда повернутой в сторону. Дыхание было затруднено, поскольку легкие не могли полностью расширяться. А когда и челюсти окаменели, Истлак утратил способность самостоятельно есть и говорил только сквозь стиснутые зубы. За шесть дней до своего 40-летия Гарри Истлак умер от дыхательной недостаточности, вызванной осложнениями бронхиальной пневмонии [40] .