Джон Луома - Время генома: Как генетические технологии меняют наш мир и что это значит для нас

Так, у эпидемиологов, изучающих голландскую Голодную зиму, есть «предварительные данные», что предрасположенность к плохому здоровью передается внукам тех женщин, которые столкнулись с недоеданием. Причем дети этих женщин сами никогда не попадали в условия голода.

Довольно сложно исследовать такие эффекты на людях. Мы живем гораздо дольше, и наше генетическое разнообразие выше, чем у лабораторных мух дрозофил и мышей. Кроме того, мы не желаем (по личным причинам, которые ученым не понять) на протяжении десятилетий участвовать в экспериментах, в которых кто-то контролирует, что мы едим, куда мы ходим и (особенно) с кем мы спариваемся.

Однако исследователи, работающие с лабораторными животными, наблюдали передачу такой информации по наследству. Например, у фруктовой мушки Drosophila melanogaster . В 2009 г. ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха сообщили, что смогли изменить цвет глаз у мушки дрозофилы с помощью инкубации ее эмбрионов при необычно высокой температуре. Когда группа исследователей под руководством биолога Ренато Паро повышала температуру с 25 °C до 37 °C, потомки мух появлялись не с белыми глазами, как обычно, а с красными. Затем ученые скрещивали поколения красноглазых мух, но эмбрионы выращивались уже при нормальной температуре. Оказалось, что эффект сохранялся на протяжении как минимум шести поколений. Когда провели секвенирование ДНК у красноглазых потомков, выяснилось, что генетическая информация не изменилась, последовательность нуклеотидов была такая же, как и у исходных родителей с белыми глазами {104} 104 ETH Zurich, “Epigenetics: DNA Isn’t Everything,” ScienceDaily , April 13, 2009, http://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090412081315.htm . .

Рассмотрим еще одну историю, на этот раз с геном агути у мышей. Если на этом гене нет особым образом расположенных метильных групп, то мышь, у которой в норме шерсть должна быть бурого цвета, рождается с желтоватым окрасом. Обычно такие мыши набирают лишний вес и более подвержены раковым опухолям. В различных экспериментах было показано, что если беременную самку с таким нарушением кормить пищей с высоким содержанием фолиевой кислоты, витамина B12 и холина (которые участвуют в метилировании ДНК и, по-видимому, обеспечивают эпигенетические изменения), то ее у потомков будет нормальный бурый мех и у них не появится ожирения. Когда они вырастут и размножатся, их потомство будет нормальным и с большим количеством метилированных участков ДНК {105} 105 G. L. Wolff et al., “Maternal Epigenetics and Methyl Supplements Affect Agouti Gene Expression in Avy/a Mice,” FASEB (Federation of American Societies for Experimental Biology) Journal 12, no. 11 (August 1998): 949–57, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9707167 . .

В 2013 г. в журнале Biological Psychiatry была опубликована статья про возможность передачи стресса из поколения в поколение. Исследователи из Хайфского университета в Израиле ранее показали, что если подвергнуть самок лабораторных крыс даже небольшому стрессовому воздействию, то это приведет к изменениям в поведении потомства. Воздействие заключалось в том, что крысам постоянно меняли температуру в клетке, где они жили, в то время как контрольную группу содержали в стабильных условиях. Эти эксперименты проводили с 45-дневными грызунами (для крыс это подростковый возраст).

Аспирантка Хиба Зайдан вместе с одним из авторов первого исследования, профессором Михой Лешемом, повторили этот эксперимент, обратив внимание на ген CRF-1, про который известно, что он экспрессируется в мозге при стрессе. Ученые обнаружили, что до спаривания этот ген был более активен в яйцеклетке стрессированных самок по сравнению с нестрессированными. Затем исследователи проверили ДНК в тканях мозга крысят сразу после рождения. Оказалось, что и в этом случае в стрессированной группе экспрессия CRF-1 была выше.

На третьем этапе, когда крысята выросли, ученые подвергли некоторых животных из каждой группы потомков тому же воздействию, которое было в первом эксперименте. В результате у самок (что удивительно, не у самцов), чьи матери были стрессированы, экспрессия CRF-1 была заметно выше. Авторы отмечают, что «если раньше мы видели проявление этого эффекта только на поведенческом уровне, то сейчас у нас появились доказательства влияния и на генетическом уровне», по меньшей мере у грызунов.

Указывая на «сходство организмов» грызунов и людей, ученые предполагают, что их исследование может отражать и то, что происходит с детьми, чьи матери подвергаются различным стрессовым воздействиям {106} 106 University of Haifa, “Exposure to Stress Even Before Conception Causes Genetic Changes to Offspring,” ScienceDaily , July 8, 2013, http://www.sciencedaily.com/releases/2013/07/130708114441.htm . .

Еще раньше, в 2012 г., Майкл Скиннер из Университета штата Вашингтон и Дэвид Крюс из Техасского университета в Остине опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences статью, в которой было показано, что воздействие на беременных крыс широко используемым фунгицидом винклозолином усиливает стресс-реакцию не только во втором поколении, но даже и в третьем.

И хотя Скиннер уже много лет изучает эпигенетическое воздействие загрязняющих веществ, пестицидов и других химикатов, он говорит, что «мы и подумать не могли, что стресс-реакция может зависеть от условий среды, в которой жили ваши предки».

Крюс добавляет, что «мы сейчас являемся этим третьим поколением людей, со времени начала химической революции, которые подвергаются воздействию химикатов», поэтому «эксперименты на животных как раз и моделируют эту ситуацию» {107} 107 Washington State University, “Today’s Environment Influences Behavior Generations Later: Chemical Exposure Raises Descendants’ Sensitivity to Stress,” ScienceDaily , May 21, 2012, http://www.sciencedaily.com/releases/2012/05/120521163853.htm . .

Хорошо известно, что продукты питания или химические вещества, с которыми сталкивается мать, могут повлиять на здоровье ребенка. Но сейчас происходит смена парадигмы. Предположительно, экологические и даже психологические условия, а также личный опыт родителей могут повлиять не только на их ребенка, но и на последующие поколения. Если это так, то нам надо думать не только о том, как среда, в которой мы живем, воздействует на нас, но и о том, как это повлияет на будущие поколения.

Олдред Скотт Уортин был талантливым, энергичным человеком, стремившимся к знаниям всю свою жизнь. В 1891 г. он получил медицинское образование, а уже в 1893-м защитил докторскую диссертацию. Это было неслыханное достижение для тех лет, и оно позволило Уортину попасть в узкий круг маститых ученых и мыслителей. Уортин стремился добиться профессионального успеха в амбициозной, энергичной и быстро развивающейся американской медицинской науке, которая пыталась конкурировать с европейской, и в 1894 г. стал руководителем лаборатории патологической анатомии в Медицинской школе Мичиганского университета.