Шарон Моалем - Властелин ДНК. Как гены меняют нашу жизнь, а наша жизнь – гены
И такие эпигенетические перемены происходят с нами в самые неожиданные моменты. Например, на летних занятиях для худеющих.
Ученые-генетики проследили за двумя сотнями испанских подростков, которые проходили десятинедельный курс интенсивных занятий, борясь с лишним весом. Выяснилось, что можно достаточно точно предсказать, кому из ребят удастся похудеть за лето. Как оказалось, скорость потери веса зависит от включения и выключения генов в 5 участках генома. Выходит, что часть занимавшихся была заранее эпигенетически запрограммирована на успех в похудании{38}. В то время как остальных ждала неудача, несмотря на занятия под руководством компетентных тренеров и строгое соблюдение правильной диеты.
Постепенно мы учимся использовать знания, получаемые в таких исследованиях, для непосредственной выгоды носителя тех или иных эпигенетических меток. На примере ярлычков метилирования ДНК у испанских подростков стало очевидно, насколько важно знать свой эпигеном, если вы собираетесь, например, худеть. Ведь теперь понятно, что именно нужно выяснить, прежде чем начинать применять ту или иную методу борьбы с лишним весом. И такое знание позволит не только достичь успеха, но и избежать траты сил, денег и времени на занятия, которые просто обречены на провал.
Однако не стоит забывать, что эпигеном далеко не стабилен. На него влияют многие генетические процессы. Более того, эпигенетические модификации вообще и метилирование в частности легко происходят при изменении внешней среды. В последние годы ученые разработали множество методов изучения и даже изменения метилирования генов. Сегодня мы можем не только включать и выключать определенные гены, но и регулировать их экспрессию более тонко.
А ведь даже небольшое изменение уровня экспрессии способно превратить безобидное отклонение в порок и наоборот.
Подобные эпигенетические изменения могут быть вызваны чем угодно. Принимаемыми лекарствами. Курением табака. Тем, что мы пьем и едим. Посещением занятий йогой. Рентгеновским излучением в кабинете рентгенолога.
И даже стресс может вызывать такие изменения.
Ученые из Цюриха решили проверить, как психологические травмы в раннем детстве влияют на экспрессию генов. Для этого они забирали только родившихся, еще слепых, глухих и голых мышат у их матерей и возвращали на место через три часа. И так каждый день.
Эксперимент шел две недели. Со временем эти мышата, как и все их сородичи в таком возрасте, стали видеть, слышать и покрылись шерстью. Одним словом, повзрослели. Однако после пережитых в младенчестве переживаний они выросли плохо приспособленными к жизни. В особенности плохо у них было с оценкой потенциальной опасности. Оказавшись в рискованной ситуации, они не пытались выбраться или как-то бороться, а просто сразу сдавались. И что самое удивительное, эту свою черту они передавали потомкам! Причем, даже если не принимали участия в их воспитании. Другими словами, как бы невероятно это ни звучало, эффект стресса, пережитого в детстве, передавался по наследству, по крайней мере, на два поколения!
Не забывайте, что геном мыши сходен с нашим примерно на 99 %[11]. Исследователи из Цюриха зарегистрировали изменение двух генов. Mecp2 и Crfr2. И оба этих гена есть как у мыши, так и у человека.
Конечно, нельзя полагать, что то, что происходит с мышами, будет происходить и с людьми, пока это не нашло фактических подтверждений. А сделать такое непросто, ведь мы живем долго и проследить изменения в нескольких поколениях крайне трудно. И для человека гораздо тяжелее понять, что является врожденным, а что – просто следствие воспитания.{39}
Впрочем, это не значит, что мы ничего не знаем о эпигенетических изменениях у человека, вызванных стрессом. Знаем и довольно много.
Помните, как в самом начале книги я просил вас в воспоминаниях перенестись в седьмой класс? Для некоторых подобные воспоминания могут быть не из самых приятных. А что-то, будь наша воля, мы бы вообще никогда не вспоминали. Нет объективной статистики о том, какая доля детей подвергается физическому насилию и хулиганским действиям со стороны сверстников или старшеклассников хотя бы раз в жизни. Однако число это оценивают примерно в три четверти от всех учащихся в школе. И велика вероятность того, что и с вами в детстве происходило нечто подобное. Вот почему многие, став родителями, так беспокоятся о безопасности своих детей на улице и в школе.
До недавнего времени о долгосрочных и серьезных последствиях грубого отношения сверстников рассуждали только психологи. Никто не сомневается, что полученная моральная травма может быть весьма и весьма серьезной. Невыносимые душевные страдания иногда даже приводят к тому, что дети и подростки причиняют себе физический вред.
Но что, если подобный опыт давит тяжким грузом не только на нашу психику? Чтобы дать ответ на этот вопрос, группа ученых из США и Канады решила изучить пары однояйцевых, «одинаковых», близнецов в возрасте от 5 лет и старше. Кроме абсолютно одинаковой ДНК было и еще одно условие. Все близнецы, принявшие участие в исследовании, до этого момента не подвергались насилию со стороны сверстников. Конечно, в отличие от швейцарцев, работавших на мышах, ученые не наносили сами моральных травм детям. Они просто позволили сделать за них грязную работу одноклассникам подопытных ребят.
После нескольких лет терпеливого ожидания для дальнейших исследований отобрали только те пары близнецов, в которых лишь один имел негативный опыт общения с другими детьми. И вновь проверив эпигенетику ребят, ученые обнаружили, что в 12 лет у таких пар возникло огромное количество эпигенетических различий, которых в пятилетнем возрасте не было и в помине. Причем в основном изменения появились у тех из близнецов, кто подвергался насилию. И это значит, что жертвы грубости и хулиганства страдают не только морально и физически. У них еще и заметно меняется работа их генов. А значит, меняется и их жизнь. Причем эти изменения, возможно, передаются последующим поколениям.
В чем конкретно заключаются такие изменения? Бывает по-разному, но чаще всего у близнеца-жертвы значительно повышается степень метилирования промоторного участка гена SERT. Этот ген кодирует белок, который помогает транспортировать медиатор серотонин в нейроны. По всей видимости, избыток метилирования снижает количество производимого белка, кодируемого этим геном. Проще говоря, чем сильнее метилирование, тем меньше работает ген.
Значимость этого открытия в том, что, по всей видимости, такие эпигенетические изменения остаются с человеком на всю его жизнь. А значит, если даже вы сами и забыли, как вас когда-то обидели, ваши гены об этом помнят.
И это далеко не все, что ученые выяснили в ходе своего исследования. Их интересовало, в чем будут заключаться не только генетические, но и психологические отличия между такими близнецами. Чтобы это проверить, ребятам предложили пройти серию тестов. Там в основном были ситуационные задачи, требующие говорить на публику и считать в уме. Ведь именно этих двух родов деятельности большинство людей стараются избегать, потому что они вызывают стресс. Оказалось, что у тех близнецов из пары, над которыми в детстве издевались сверстники (и последовали соответствующие эпигенетические изменения), значительно меньше повышался уровень кортизола, когда они оказывались в сложных или неприятных ситуациях. Так что пережитое насилие не только выключило им ген SERT, но и снизило выделение кортизола в ответ на стрессовые ситуации.
На первый взгляд, такие результаты могут показаться нелогичными. Ведь кортизол – «гормон стресса», и обычно его уровень повышается у людей в стрессовой ситуации. Так почему же его выделение сглажено у близнецов с негативным опытом в прошлом? Разве не должны они, наоборот, испытывать больший стресс в сложной обстановке?
Резкий выброс кортизола действительно помогает нам переживать непростые ситуации. Однако высокий уровень этого гормона на протяжении долгого времени приводит к физиологическому «короткому замыканию». Так что пониженное выделение кортизола – просто эпигенетическая реакция на частые стрессовые ситуации. И это изменение позволяет без последствий переживать частый или постоянный стресс, иначе уровень кортизола быстро бы зашкалил.
Дальше будет немного сложнее, но не пугайтесь. В ответ на повторяющиеся моральные страдания у ребенка ген SERT может вносить изменения в работу системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. В норме эта система помогает нам справляться со стрессами и жизненными неудачами. Напомню, что у тех из близнецов, которые подвергались насилию со стороны сверстников, ген SERT работает меньше из‑за повышенного уровня метилирования. И чем слабее работал ген, тем меньше кортизола выделялось в ответ на стресс. Кстати, подобная степень притупления выделения кортизола часто наблюдается у людей с посттравматическим стрессовым расстройством.
