Роберт Сапольски - Биология добра и зла. Как наука объясняет наши поступки

В этой главе мы постараемся проскользнуть между этими двумя крайностями, но все же будем иметь в виду, что влияние генов не столь обширно и мощно, как это часто представляется. Здесь мы сначала поясним, как гены работают и регулируются и что ограничивает их влияние. Затем рассмотрим воздействие генов на поведение в целом. И наконец, оценим их роль в наших самых лучших и самых ужасных поступках.

Начнем с обсуждения ограничений влияния генов. Если вас смущают такие слова и словосочетания, как «центральная догма молекулярной биологии» (с ДНК считывается РНК, а с нее считываются белки), «зависящие от структуры функции белка», «генетический код, построенный на базе трехнуклеотидных кодонов» или «мутации точечные», делеции и вставки, то сначала лучше прочитайте приложение 3.

Итак, гены определяют структуру белка, его форму и функции. А так как белки делают практически всё, то ДНК оказывается святым Граалем жизни. Ан нет – ведь гены не «решают», какой белок потребуется здесь и сейчас.

Центральная догма утверждает, что в хромосоме последовательность ДНК составляет ген, за которым идет стоп-кодон, за которым начинается новая последовательность нуклеотидов следующего гена, за которым снова стоп-кодон и т. д. Но в реальной последовательности ДНК гены вовсе не выстраиваются один за другим, не вся нуклеотидная последовательность составляет гены. Между генами находятся т. н. некодирующие участки, с которых не «считывается» РНК [214]. И теперь феноменальная цифра – 95 % ДНК ничего не кодирует. Девяносто пять процентов!

И что это за 95 %? Кое-что – просто мусор: остатки псевдогенов, обезвреженные эволюцией [215] {397}. Но среди этих 95 % спрятаны ключи от царства – инструкция, когда (а также где и какие) гены включать, начинать списывать с них информацию или, наоборот, выключать. Гены сами не решают, когда переписаться на РНК, чтобы та запустила производство белка. Для этого перед каждой кодирующей цепочкой ДНК имеется специальная затравка – промотор [216], своеобразная «кнопка» включения. Что же нажимает на эту кнопку-промотор? Нечто под названием «транскрипционный фактор» (ТФ), который связывается с промотором. И это влечет за собой общий созыв ферментов, которые занимаются считыванием (транскрипцией) [217]гена в РНК. А другие ТФ дезактивируют гены.

Большое дело! Так что фразы типа «ген решает, что пора считывать РНК» примерно аналогичны высказыванию, что рецепт решает, когда пора пирогу испечься.

Транскрипция генов регулируется транскрипционными факторами. А что регулирует работу транскрипционных факторов? Ответ позорно умалит концепцию генетического детерминизма: окружающая среда.

Начнем с малого – окружающая среда может означать и внутриклеточную среду. Вот перегруженный работой нейрон, и у него заканчивается энергия. Состояние «энергия на низком уровне» приводит в действие определенный транскрипционный фактор, который связывается с нужным промотором, запускающим следующий ген этого каскада (такие гены называются нижележащими). Активированный таким способом ген кодирует белок транспортера глюкозы; соответственно, чем больше глюкозных транспортеров будет произведено и включено в клеточную мембрану (а глюкозные транспортеры – мембранные белки), тем больше нейрону достанется глюкозы из крови.

Расположенный рядом нейрон тоже должен считаться окружающей средой, т. к. он выделяет серотонин, влияющий на наш нейрон-трудягу. Предположим, что серотонина со временем становится все меньше и меньше. Чуткие транскрипционные факторы тут же улавливают это снижение, отправляются к ДНК и связываются с промотором гена серотонинового рецептора. Чем больше образуется этих рецепторов и, соответственно, отправится в дендритные шипики, тем они, шипики, станут чувствительнее и смогут уловить даже слабый серотониновый сигнал.

К окружающей среде имеют отношение и весьма отдаленные в пространстве организма сигналы. Например, у самцов вырабатывается тестостерон. Попадая в кровоток, он связывается с рецепторами андрогенов в мышечных клетках. Это приводит в действие определенный транскрипционный каскад, и в результате в мышечных клетках повышается количество специальных адапторных белков, что в итоге приводит к увеличению этих клеток (т. е. возрастает мышечная масса).

И наконец, окружающей средой является – это самое главное – весь мир вокруг. Самка чует запах своего новорожденного малыша, это значит, что его запаховые молекулы долетают до рецепторов запахов в материнском носу. Рецепторы активируются, и (через множество промежуточных стадий) происходит транскрипция в гипоталамусе, которая ведет к выделению окситоцина. И тогда в ответ на окситоциновую волну начинается секреция молока в молочных железах. Так что гены не стоит слишком превозносить, считая детерминистским святым Граалем, если их работой руководит запах детской попки. Ими руководит окружающая среда во всех своих проявлениях.

Иными словами, гены бессмысленны вне контекста окружающей среды . Условия «если – то» им ставят промоторы и транскрипционные факторы: «Если ощущается запах ребенка, то нужно активировать окситоциновый ген».

Теперь сгустим краски.

В каждой клетке имеется множество транскрипционных факторов, каждый из которых умеет связываться с конкретным участком ДНК, а именно с конкретным промотором. Представим геном, состоящий из одного гена. В таком организме будет один-единственный вариант (профиль) транскрипции (профиль представляют гены, которые считываются), и для него понадобится один-единственный транскрипционный фактор.

А теперь вообразим геном из двух генов А и В . В нем уже будет три возможных профиля транскрипции: А считывается, В считывается, А и В считываются – и для этого нужны три разных ТФ (при допущении, что можно активировать только один ТФ в каждый данный момент времени).

Если три гена, то семь профилей транскрипции: А, B и C, А+В, А+С, В+С, А+В+С . Семь разных ТФ.

Четыре гена – 15 вариантов, пять генов – 31 вариант [218].

С увеличением числа генов в геноме растет число возможных комбинаций считывания, а вместе с ними и необходимых ТФ.

А теперь еще одна штука, которая, как говорили наши бабушки, потрясет вас до глубины души.

ТФ – это в большинстве случаев белки. Вернемся к генам А и В . Чтобы они как следует работали, нужны ТФ для активации А, В и одновременной активации А и В . Следовательно, должны существовать три дополнительных гена, которые будут кодировать эти три необходимых ТФ. И еще потребуются дополнительные ТФ, которые должны вызвать к жизни эти три ТФ, а для них свои гены и свои ТФ…