Стивен Лин - Челюсти. Научное исследование о взаимосвязи между зубами, мозгом и кишечником + 40-дневный план питания, который поможет вернуть в норму здоровье ротовой полости и сформировать иммунитет к кариесу

Генетики ожидали обнаружить около 100 тысяч генов в человеческом геноме, а некоторые ожидания доходили до двух миллионов. Объяснялось это тем, что именно столько генов нужно, чтобы детально раскрыть строение такого разнородного и сложного вида, как человек. Но когда проект «Человеческий геном» был завершен в 2004 году, казалось, что произошла какая-то ошибка. Оказалось, что в ДНК человека только 20–25 тысяч генов. Примерно столько же, сколько у мышей [5].

В реальности клеткам не нужны отдельные гены для того, чтобы создавать орган, системы организма и вообще все, что делает нас уникальными. Скорее они используют сочетания специфических генов, и окружение влияет на эти сочетания сильнее, чем мы думали. Спор, что сильнее – природа или внешнее влияние, длится очень давно, и сейчас мы понимаем, что на гены внешнее влияние очень сильно.

Продолжая аналогию со строительством, можно сказать, что в организме есть набор генов, которые дают клеткам, строящим кость челюсти, указания по строительству, но как именно выполняется задание – как задаются размеры челюсти, – зависит от наличия ресурсов, от условий окружающей среды и от обратной связи с руководством. Окончательный результат проекта называется экспрессией генов.

Если ДНК не дает клеткам особых инструкций для каждой задачи, которую они выполняют, откуда они знают, что делать?

Помните, я говорил, что ДНК свернута в спираль в ядре клетки? Органеллы клетки, ее органы, которые и делают работу, должны считывать указания, чтобы знать, что делать. Как они читают сообщения? Ответ скрыт в еще одной молекуле – рибонуклеиновой кислоте, или РНК. РНК копирует задания ДНК и передает их органеллам.

До недавнего времени мы считали, что ДНК – это не только чертеж, но и подрядчик. Мы думали, что ДНК выбирает задания, которые получает РНК, чтобы та передала их остальной клетке.

Вот здесь и фокус: ДНК не выбирает, какие ее части скопирует РНК, и РНК тоже этого не делает. На самом деле этот выбор по большей части зависит от химических реакций, которые начинаются вне клетки, считываются и передаются через клеточную мембрану, а затем отправляются в ядро, где хранится ДНК [6].

Внешняя поверхность клетки (мембрана) оснащена сотнями тысяч белков-рецепторов, которые отвечают за получение различных сигналов, например, от питательных веществ, гормонов или нейротрансмиттеров [7]. Когда сигнал снаружи связывается с белком-рецептором, тот запускает внутрь ядра цепь химических реакций. Это первый шепот в игре в телефон, которая в той или иной мере определяет, какую часть ДНК скопирует РНК и какую часть РНК органеллы используют для того, чтобы создать новый белок.

Рис. 20. Как внешняя среда меняет ДНК в клетке

Окружающая среда в буквальном смысле меняет манеру генов выражаться. А в понятие окружающей среды входит в том числе и пища, которую вы едите.

Поттенгер дал нам очень прямолинейный пример работы эпигенетики – на кошках. Но у нас также есть пример того, как эпигенетика работает у людей. Он появился после голландской Голодной зимы, которая случилась в Нидерландах в 1944–1945 годах [8].

В это время, в последние годы второй мировой войны западная часть страны была все еще оккупирована Германией. Блокада отрезала регион от поставок пищи, и у людей был доступ только к 30 процентам от их обычного рациона. Как следствие, все население было на грани голодной смерти, и людям приходилось любыми способами добывать пищу. Ели даже траву и луковицы тюльпанов. Пока союзники не освободили регион и не восстановили поставки продуктов, умерли около 20 тысяч человек. Эпидемиологи, которые занимаются изучением появления и развития болезней, использовали медицинские записи, чтобы изучить долгосрочное влияние голода у голландцев.

Одним из моментов, который они заметили, был то, что дети, зачатые во время голода и чьи матери недоедали в последние месяцы беременности, родились аномально маленькими. С другой стороны, дети, зачатые ближе к концу голода и чьи матери недоедали в первые пару месяцев, родились нормальными. Выходило, что дети, которым не хватало питания на ранних сроках беременности, могли догнать нормальный вес при рождении, а те, кто голодал на поздних сроках, – нет. Это достаточно логично. Но когда дети выросли, последствия голода проявлялись у них до конца жизни.

Мать Одри Хепбёрн недоедала во время беременности. Всю жизнь актриса оставалась хрупкой, однако при этом имела серьезные проблемы со здоровьем.

Те, кто родился с недовесом, оставались относительно маленькими всю жизнь, несмотря на постоянный доступ к достаточному количеству еды. В то же время те, кто родился с нормальным весом, но догонял развитие в утробе после недостатка питания в первые месяцы, куда чаще страдали ожирением. Они также чаще страдали и от других хронических болезней. Почему это произошло?

Ответом может быть форма эпигенетической составляющей генома, которая называется метилирование. Метилирование похоже на набор химических меток, прикрепленных к ДНК. На каждой молекуле ДНК есть множество таких меток, и от них зависит, как именно произойдет экспрессия ДНК. Разные сочетания меток имеют разные эффекты. Исследователи, работавшие с выжившими во время Голодной зимы, обнаружили у детей, переживших голод в первом триместре беременности, меньшее метилирование гена, ответственного за гормон, регулирующий уровень инсулина [9]. Этот гормон определяет, нужна ли телу глюкоза (сахар) или ее можно запасти в жире. Метилирование объясняет, почему одна группа людей была в долгосрочной перспективе более склонна к набору лишнего веса, чем другая.

Примечательно, что Одри Хепбёрн была ребенком Голодной зимы. Страшно осознавать, что ее нежные черты лица, которые принесли ей известность, были созданы давлением эпигенетики, которое она и ее мать перенесли из-за голода. Большую часть жизни Хепберн страдала от проблем со здоровьем; возможно, пока ее организм эффективно использовал питательные вещества, оставляя ее хрупкой и стройной, это компенсировалось чем-то еще, приводя к проблемам. Она умерла в 1993 году от редкой формы рака толстой кишки.

Сейчас мы знаем, что эпигенетические маркеры, или версии, могут наследоваться детьми, внуками и следующими за ними поколениями. Но их можно и корректировать. Например, исследования показали, что эпигенетические изменения из-за курения могут передаться по наследству и вызвать астму [10]: