Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Так как выше мы уже говорили о последствиях курения, необходимо упомянуть и другие исследования, посвященные поиску причины передающихся по наследству эпигенетических изменений. Благодаря им было обнаружено, например, что такие яды, как диоксин (производимый в процессе отбеливания бумаги или при изготовлении пестицидов) и ДДТ (дифенил трихлорэтан, инсектицид), топливо для самолетов и даже диеты, богатые насыщенными жирами, являются теми самыми внешними факторами, которые могут стать причиной наследования эпигенетики. Излишне повторять, что эти факторы присоединяются к уже упомянутым: серьезная нехватка калорий (то есть голод) и, конечно, алкоголь и табак.

А сейчас мы снова подошли к корню проблемы: что мы можем сделать, чтобы изменить воздействие неблагоприятной среды обитания на наше здоровье. Другими словами, если мы были подвержены стрессовым ситуациям или влиянию веществ, которые могут изменить наше эпигенетическое наследование, возможно ли перепрограммировать нашу клеточную память так, чтобы влияние этих изменений стало благоприятным для нашего здоровья и здоровья наших потомков?

И снова обратимость — ключ к ответам на все эти вопросы. Несмотря на то что мы все еще не знаем, как изменить эту пострадавшую клеточную память, ученые и исследователи с каждым днем все больше приближаются к более глубокому ее пониманию, что позволит нам в ближайшие несколько лет точно узнать, какие именно изменения в нашей эпигенетике произошли из-за окружающей среды. Таким образом, потенциально мы сможем вернуть клетки к нормальному состоянию, но не должны тешить себя иллюзиями и уж тем более проявлять излишнюю самоуверенность, так как впереди нас ждет еще долгий путь. Поэтому на время ожидания, пока наука шагнет вперед, сейчас же потушите свои сигареты!

Так как лишний вес напрямую связан с появлением таких патологий, как диабет или коронарные заболевания сердца, кажется очевидным, что сбалансированная диета (не превышение и не недостаток питательных веществ), совмещенная с умеренной физической нагрузкой, является самым надежным средством, чтобы сохранить и передать здоровое эпигенетическое наследство нашим потомкам.

Понятно, что вы ждете точных рекомендаций или хотя бы менее общих, но, при всем уважении к вам, вот то единственное, что мы можем сказать: в настоящее время ведутся исследования, которые связывают низкокалорийные диеты с замедленным старением. Однако их результаты неубедительны. Другие исследователи связывают преждевременное старение с теми передающимися по наследству эпигенетическими изменениями, которые приводят к большей смертности из-за сердечно-сосудистых заболеваний.

До этого момента мы настаивали на важности питания и хорошего самочувствия плода для его будущего здоровья и даже для здоровья его потомков. Сейчас самое время задуматься, что именно происходит в случае использования вспомогательных репродуктивных технологий и как это связано с изменениями и проблемами со здоровьем, которые могут возникнуть у детей, рожденных таким образом. Эффективность и пригодность этой технологии вызывают сомнения у некоторых ученых из-за окружающей среды и манипуляций, которым подвергаются яйцеклетки и эмбрионы. Последние исследования эти сомнения не опровергают. Испытания на людях и животных наводят на мысль, что вспомогательные репродуктивные технологии могут воздействовать на эпигенетику в процессе образования эмбриона, становясь причиной патологий при рождении. Правда ли это?

И на самом деле исследования показали, что, скорее всего, существует связь между использованием этих технологий и изменением, которое влияет на рост и носит необычное название синдрома Беквита — Видемана. Исследователи доказали, что если раньше этот симптом диагностировался у 0,8 % населения, его частота у детей, рожденных с помощью вспомогательных репродуктивных технологий, составляет 4,6 %, то есть в шесть раз выше.

Однако, несмотря на эти данные, науке неизвестно, была ли сама технология причиной развития патологий или патологии уже были в гаметах родителей с проблемами с фертильностью.

В настоящее время разрабатываются различные лабораторные технологии с целью иметь возможность избежать метилирования ДНК на некоторых участках генома. Со временем мы точно сможем опознавать, какие изменения эпигенома вызваны внешним стрессом, и изменять или обращать их вспять. Речь идет не о попытках «улучшить» человеческий эмбрион с помощью генетических манипуляций или в данном случае эпигенетических (что сопровождалось бы возражениями по этическим причинам, так как речь идет об очевидном эпигенетическом вмешательстве), а скорее о лечении того, что подверглось нежелательным изменениям из-за воздействия факторов окружающей среды и в конечном счете могло бы привести к заболеванию в будущем.

Глава 4

Никогда никого не судите по цвету кожи (даже мышей)

К сожалению, очень часто мы судим людей по их внешнему виду и забываем оценить их действия и личные достоинства. Это происходит отчасти оттого, что, поскольку все мы принадлежим к роду человеческому, зрение является нашим самым развитым чувством, в отличие от других животных, которые ориентируются и оценивают все, что их окружает, с помощью обоняния или даже вкуса. Мы смотрим на себя и решаем, нравимся себе или нет, как минимум перед первым свиданием. И мы не задумываемся даже на секунду, что все, что мы видим (а значит, во что мы влюбляемся), — это всего лишь внешняя оболочка, всего лишь кожа. Если только, конечно, искра не вспыхивает в операционной между хирургами и пациентами.

Так о чем это мы? Да, для людей кожа (как мы в несколько шутливой форме попытались объяснить) — это важнейший элемент существования, такой же, как и зрение. Возможно, поэтому разная пигментация является иногда причиной вопиющей несправедливости, и даже сегодня мы видим абсурдное разделение и сегрегацию во многих обществах.

Но если бы мы могли изменить цвет нашей кожи? Если бы существовал эпигенетический механизм, позволяющий это сделать?

Позвольте разъяснить вам этот вопрос на примере невымышленной истории одного нашего не такого уж и дальнего родственника — особого типа «мыши».

Агути — грызун, который меняет цвет шерсти

Главного героя нашей истории зовут агути, хотя это не настоящее его имя, а термин, которым обычно именуют грызунов его рода (его научное название — Dasyprocta, не очень гармонично звучит, правда?). Агути — маленькие животные, которые живут в Центральной и Южной Америке. Как правило, их шерстка имеет красивый желто-коричневый окрас, но иногда появляются особи с темной шерсткой. Интересно то, что это происходит не только среди популяций, которые живут на свободе, но и среди лабораторных экземпляров, созданных в большинстве случаев с целью получить генетически однородные особи. В таком случае, если эти грызуны из лаборатории обладают одним и тем же кодом ДНК, как такая разница в цвете вообще возможна?

Для ответа на этот вопрос лучше всего углубиться в его суть. Мы знаем, что окрас этих грызунов зависит от работы гена, который так и называется — агути (зачем усложнять себе жизнь разными обозначениями?). Однако когда феномен отличающегося окраса лабораторных особей был изучен, не было обнаружено ни мутаций, ни каких-либо других генетических различий между желтыми и коричневыми особями. В таком случае… Да! Вы угадали! Между генетически идентичными грызунами существует эпигенетическая разница: у особей с темным окрасом ген агути метилирован, а у обладателей желтой шубки ген деметилирован.

Подождите, самое интересное впереди: окрас желтых особей становится темнее, если им назначить диету, богатую продуктами, содержащими соединения — доноры метильных групп и поставляющими фолат (также называемый фолиевая кислота, или витамин В9, который содержится в разнообразных продуктах, включая овощи с зелеными листьями, печень, мясо, яйца и т. д.) и S-аденозилметионин (который не содержится в продуктах, а вырабатывается нашим обменом веществ согласно потребностям организма и в настоящее время используется для лечения таких болезней, как депрессия, остеоартрит или фибромиалгия).

Другими словами, мы провоцируем метилирование гена агути с помощью внешнего агента, которым в данном случае является пища, содержащая доноры метильных групп. Еще минуту, пожалуйста, мы пока не закончили! Держитесь крепче, так как мы приближаемся к моменту крутого спуска, как на американских горках. Оказалось, что эти грызуны, изначально желтые, изменив окрас благодаря питанию, которое вызвало метилирование гена агути, дали потомство с темным окрасом. Для того чтобы вернуть им желтый цвет, нужно изменить их рацион, лишив его фолатов и S-аденозилметионина, то есть метильных групп.

Так и укачать может! От желтого к темно-коричневому и от темно-коричневого к желтому!

Любопытно, что это колесо, как колеса для домашних хомяков (лучше метафоры и не придумаешь), могло бы крутиться и крутиться вечно, потому что эти грызуны, в диету которых входили доноры метильных групп, имели темный окрас, так же как и их потомство, получившее так называемое эпигенетическое наследство (мы уже говорили о нем в предыдущей главе в контексте голландского голода), благодаря которому определенный внешний стимул (в нашем случае диета, богатая метильными группами) вызвал эпигенетические изменения, которые передались последующим поколениям.

Наконец, не хотелось бы показаться занудами с этими несчастными мышками, но, обращаясь к этой истории, мы хотели обратить ваше внимание на важную вещь. Этот тип грызунов и изменение его окраса помогли нам понять два очень существенных аспекта эпигенетических изменений: во-первых, как именно эти изменения (в нашем случае метилирование ДНК) приводят к тому, что генетически идентичные особи обладают разными фенотипами, а во-вторых, как генетическое изменение наследуется, или переходит от родителей к детям.

Представьте, что бы произошло, если бы, как в случае с агути, мы могли по желанию менять цвет кожи людей так, как мы это сделали с нашими грызунами. Сколько несчастий и жестокостей мы смогли бы предотвратить или, кто знает, сколько бы мы их породили!

С другой стороны, возможно, мы бы поняли, что хотя цвет нашей кожи можно изменить, внутри мы все более или менее похожи, со всеми нашими страхами и желаниями.

В поисках наследия

В последние годы подобных исследований, но на материале человеческой ДНК, было проведено крайне мало, одно из них — результат работы нашей исследовательской группы. Мы хотели убедиться, существуют ли, помимо генетических вариаций, которые делают людей отличными друг от друга, эпигенетические модификации, которые могли бы объяснить богатство разнообразия нашего вида.

Для этого мы глубоко изучили метилирование ДНК и смогли выделить несколько групп людей разного географического происхождения. Среди тысяч незначительных эпигенетических переменных, обнаруженных у этих групп, некоторые из изменений происходили в генах межклеточных коммуникаций, задействованных в пигментации кожи, например в обмене меланина.

Сейчас, когда мы уже знаем, что эпигенетические модификации динамичны, было бы здорово думать, что по мере того как первые люди покидали Сомали (регион, откуда мы все происходим), эпигеном их кожи начал изменяться, чтобы адаптироваться к новым климатическим условиям новых территорий. Хочется проиллюстрировать рассредоточение нашего вида по всему миру и изменение цвета кожи строками из великолепного стихотворения Антонио Мачадо: «Помни, путник, твоя дорога — только след за твоей спиной» (Перевод В. Стобова).

А сейчас повторим

На эту тему существует одно интересное, но противоречивое исследование, в котором был установлен факт наличия в крови и других тканях человеческого организма микроРНК (маленьких РНК, играющих важную роль в регуляции экспрессии многих генов и белков, которые они кодируют). Самым неожиданным оказалось то, что происходят они из растений, а именно из риса! Эти микроРНК наблюдаются у многих живых существ, в том числе и у людей, и производятся самим организмом, чтобы регулировать функции клетки. Настоящим открытием было то, что некоторые микроРНК, произведенные растениями и попавшие в организм человека в виде пищи, способны встраиваться в этот организм и регулировать его функционирование! Это оказалось настоящим прорывом и стало ярким примером того, как сильно то, что мы едим, влияет на функционирование нашего организма, в нашем случае путем эпигенетических процессов.